அக்டோபர் 3, 2023 மாலை ஒரு முக்கியமான அறிவிப்பில், 2023 ஆம் ஆண்டிற்கான இயற்பியலில் நோபல் பரிசு வெளியிடப்பட்டது, இது மூன்று விஞ்ஞானிகளின் சிறந்த பங்களிப்புகளை அங்கீகரித்தது, அவர்கள் அட்டோசெகண்ட் லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் உலகில் முன்னோடிகளாக முக்கிய பங்கு வகித்தவர்கள்.

"அட்டோசெகண்ட் லேசர்" என்ற சொல் அதன் பெயரை அது செயல்படும் நம்பமுடியாத சுருக்கமான நேர அளவிலிருந்து பெறுகிறது, குறிப்பாக 10^-18 வினாடிகளுக்கு ஒத்த அட்டோசெகண்ட்ஸின் வரிசையில். இந்த தொழில்நுட்பத்தின் ஆழமான முக்கியத்துவத்தைப் புரிந்துகொள்ள, ஒரு அட்டோசெகண்ட் எதைக் குறிக்கிறது என்பதற்கான அடிப்படை புரிதல் மிக முக்கியமானது. ஒரு அட்டோசெகண்ட் மிகப் பெரிய நிமிட அலகு என நிற்கிறது, இது ஒரு வினாடியின் பரந்த சூழலில் ஒரு பில்லியனின் ஒரு பில்லியனில் ஒரு பில்லியனில் ஒரு பகுதியை உருவாக்குகிறது. இதை முன்னோக்கிப் பார்க்க, நாம் ஒரு நொடி ஒரு உயர்ந்த மலைக்கு ஒப்பிடினால், ஒரு அட்டோசெகண்ட் மலையின் அடிவாரத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு தானிய மணல் தானியத்திற்கு ஒத்ததாக இருக்கும். இந்த விரைவான தற்காலிக இடைவெளியில், ஒளி கூட ஒரு தனிப்பட்ட அணுவின் அளவிற்கு சமமான தூரத்தை கடக்க முடியாது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அணு கட்டமைப்புகளுக்குள் எலக்ட்ரான்களின் சிக்கலான இயக்கவியலை ஆராய்ந்து கையாளும் முன்னோடியில்லாத திறனைப் பெறுகிறார்கள், இது ஒரு சினிமா வரிசையில் ஒரு பிரேம்-பை-ஃபிரேம் மெதுவான-இயக்க மறுபிரவேசத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, இதன் மூலம் அவற்றின் இடைவெளியில் ஆராய்கிறது.

அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள்அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்களை வடிவமைக்க நேரியல் அல்லாத ஒளியியலின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்திய விஞ்ஞானிகளின் விரிவான ஆராய்ச்சி மற்றும் ஒருங்கிணைந்த முயற்சிகளின் உச்சக்கட்டத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகிறது. அணுகல்கள், மூலக்கூறுகள் மற்றும் திடமான பொருட்களில் எலக்ட்ரான்களுக்குள் கூட மாறும் மாறும் செயல்முறைகளை அவதானிக்கவும் ஆராயவும் ஒரு புதுமையான இடத்தை அவர்களின் அட்வென்ட் எங்களுக்கு வழங்கியுள்ளது.

வழக்கமான ஒளிக்கதிர்களுடன் ஒப்பிடுகையில், அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தன்மையை தெளிவுபடுத்துவதற்கும், அவற்றின் வழக்கத்திற்கு மாறான பண்புகளை பாராட்டுவதற்கும், பரந்த "லேசர் குடும்பத்திற்குள்" அவற்றின் வகைப்படுத்தலை ஆராய்வது கட்டாயமாகும். அலைநீள இடங்களின் வகைப்பாடு, புற ஊதா வரம்பிற்குள் மென்மையான எக்ஸ்ரே அதிர்வெண்களுக்கு முக்கியமாக அட்டோசெகண்ட் ஒளிக்கதிர்கள், வழக்கமான ஒளிக்கதிர்களுக்கு மாறாக அவற்றின் குறிப்பிடத்தக்க குறுகிய அலைநீளங்களைக் குறிக்கிறது. வெளியீட்டு முறைகளைப் பொறுத்தவரை, அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் துடிப்புள்ள லேசர்கள் வகையின் கீழ் வருகின்றன, அவை அவற்றின் சுருக்கமான துடிப்பு காலங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. தெளிவுக்கான ஒரு ஒப்புமையை வரைய, தொடர்ச்சியான-அலை ஒளிக்கதிர்களை ஒளிரும் ஒளியை வெளிப்படுத்தும் ஒளிரும் விளக்குக்கு ஒத்ததாக ஒருவர் கருதலாம், அதே நேரத்தில் துடிப்புள்ள ஒளிக்கதிர்கள் ஒரு ஸ்ட்ரோப் ஒளியை ஒத்திருக்கின்றன, வெளிச்சம் மற்றும் இருளின் காலங்களுக்கு இடையில் விரைவாக மாறி மாறி வருகின்றன. சாராம்சத்தில், அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் வெளிச்சத்திற்கும் இருளுக்கும்ள் ஒரு துடிக்கும் நடத்தையை வெளிப்படுத்துகின்றன, ஆயினும் இரு மாநிலங்களுக்கிடையேயான அவற்றின் மாற்றம் வியக்க வைக்கும் அதிர்வெண்ணில் மாறுகிறது, இது அட்டோசெகண்டுகளின் பகுதியை அடைகிறது.

மின் மூலம் மேலும் வகைப்படுத்துதல் லேசர்களை குறைந்த சக்தி, நடுத்தர சக்தி மற்றும் உயர் சக்தி அடைப்புக்குறிக்குள் வைக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் அவற்றின் மிகக் குறுகிய துடிப்பு காலங்களின் காரணமாக அதிக உச்ச சக்தியை அடைகின்றன, இதன் விளைவாக உச்சரிக்கப்படும் உச்ச சக்தி (பி) உருவாகிறது - இது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு ஆற்றலின் தீவிரமாக வரையறுக்கப்படுகிறது (பி = w/t). தனிப்பட்ட அட்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்பு வகைகள் விதிவிலக்காக பெரிய ஆற்றல் (W) ஐக் கொண்டிருக்கவில்லை என்றாலும், அவற்றின் சுருக்கமான தற்காலிக அளவு (t) அவற்றை உயர்ந்த உச்ச சக்தியுடன் அளிக்கிறது.

பயன்பாட்டு களங்களைப் பொறுத்தவரை, லேசர்கள் தொழில்துறை, மருத்துவ மற்றும் விஞ்ஞான பயன்பாடுகளை உள்ளடக்கிய ஸ்பெக்ட்ரமைக் கொண்டுள்ளன. அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் முதன்மையாக விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியின் எல்லைக்குள் தங்கள் முக்கிய இடத்தைக் காண்கின்றன, குறிப்பாக இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலின் களங்களுக்குள் வேகமாக வளர்ந்து வரும் நிகழ்வுகளை ஆராய்வதில், நுண்ணிய உலகின் ஸ்விஃப்ட் டைனமிக் செயல்முறைகளில் ஒரு சாளரத்தை வழங்குகின்றன.

லேசர் நடுத்தர வகைப்படுத்தல் லேசர்களை எரிவாயு ஒளிக்கதிர்கள், திட-நிலை ஒளிக்கதிர்கள், திரவ ஒளிக்கதிர்கள் மற்றும் குறைக்கடத்தி ஒளிக்கதிர்கள் என வரையறுக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை பொதுவாக எரிவாயு லேசர் மீடியாவைக் குறிக்கிறது, உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸை உருவாக்குவதற்கு நேரியல் அல்லாத ஆப்டிகல் விளைவுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

சுருக்கமாக, அட்டோசெகண்ட் ஒளிக்கதிர்கள் ஒரு தனித்துவமான குறுகிய-துடிப்பு ஒளிக்கதிர்களை உருவாக்குகின்றன, அவற்றின் அசாதாரணமான சுருக்கமான துடிப்பு காலங்களால் வேறுபடுகின்றன, அவை பொதுவாக அட்டோசெகண்டுகளில் அளவிடப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் மற்றும் திடமான பொருட்களுக்குள் எலக்ட்ரான்களின் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் டைனமிக் செயல்முறைகளைக் கவனித்து கட்டுப்படுத்துவதற்கான இன்றியமையாத கருவிகளாக அவை மாறிவிட்டன.

அட்டோசெகண்ட் லேசர் தலைமுறையின் விரிவான செயல்முறை

அட்டோசெகண்ட் லேசர் தொழில்நுட்பம் விஞ்ஞான கண்டுபிடிப்புகளில் முன்னணியில் உள்ளது, அதன் தலைமுறைக்கான புதிரான கடுமையான நிபந்தனைகளை பெருமைப்படுத்துகிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர் தலைமுறையின் சிக்கல்களை தெளிவுபடுத்துவதற்காக, அதன் அடிப்படைக் கொள்கைகளின் சுருக்கமான வெளிப்பாட்டுடன் தொடங்குகிறோம், அதைத் தொடர்ந்து அன்றாட அனுபவங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட தெளிவான உருவகங்கள். சம்பந்தப்பட்ட இயற்பியலின் சிக்கல்களை அறியாத வாசகர்கள் விரக்தியடைய வேண்டிய அவசியமில்லை, ஏனெனில் அடுத்தடுத்த உருவகங்கள் அணுகக்கூடிய அட்டோசெகண்ட் ஒளிக்கதிர்களின் அடித்தள இயற்பியலை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.

அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை செயல்முறை முதன்மையாக உயர் ஹார்மோனிக் தலைமுறை (HHG) எனப்படும் நுட்பத்தை நம்பியுள்ளது. முதலாவதாக, உயர்-தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் (10^-15 வினாடிகள்) லேசர் பருப்பு வகைகளின் ஒரு கற்றை ஒரு வாயு இலக்கு பொருளில் இறுக்கமாக கவனம் செலுத்துகிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களுக்கு ஒத்த ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர்கள், குறுகிய துடிப்பு காலங்கள் மற்றும் அதிக உச்ச சக்தியைக் கொண்டிருப்பதன் பண்புகளைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன என்பது கவனிக்கத்தக்கது. தீவிரமான லேசர் புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், வாயு அணுக்களுக்குள் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அணுக்கரு கருக்களிலிருந்து சிறிது நேரத்தில் விடுவிக்கப்படுகின்றன, இலவச எலக்ட்ரான்களின் நிலைக்குள் நுழைகின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்கள் லேசர் துறைக்கு பதிலளிக்கும் வகையில் ஊசலாடுவதால், அவை இறுதியில் திரும்பி வந்து அவற்றின் பெற்றோர் அணுக்கருவுடன் மீண்டும் ஒன்றிணைத்து, புதிய உயர் ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்குகின்றன.

இந்த செயல்பாட்டின் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் மிக உயர்ந்த வேகத்தில் நகரும், மேலும் அணுக்கருவுடன் மீண்டும் ஒன்றிணைந்தவுடன், அவை அதிக ஹார்மோனிக் உமிழ்வு வடிவத்தில் கூடுதல் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன, இது உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டான்களாக வெளிப்படுகிறது.

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண்கள் அசல் லேசர் அதிர்வெண்ணின் முழு எண் மடங்குகளாகும், இது உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் என அழைக்கப்படுகிறது, அங்கு "ஹார்மோனிக்ஸ்" அசல் அதிர்வெண்ணின் ஒருங்கிணைந்த மடங்குகளாக இருக்கும் அதிர்வெண்களைக் குறிக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களை அடைய, இந்த உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸை வடிகட்டி கவனம் செலுத்துவது அவசியமாகிறது, குறிப்பிட்ட ஹார்மோனிக்ஸைத் தேர்ந்தெடுத்து அவற்றை ஒரு மைய புள்ளியில் குவிப்பது அவசியம். விரும்பினால், துடிப்பு சுருக்க நுட்பங்கள் துடிப்பு காலத்தை மேலும் சுருக்கமாகக் கூறலாம், இது அல்ட்ரா-ஷார்ட் பருப்புகளை அட்டோசெகண்ட் வரம்பில் அளிக்கிறது. வெளிப்படையாக, அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை ஒரு அதிநவீன மற்றும் பன்முக செயல்முறையாகும், இது அதிக அளவு தொழில்நுட்ப வலிமை மற்றும் சிறப்பு உபகரணங்களைக் கோருகிறது.

இந்த சிக்கலான செயல்முறையை மதிப்பிடுவதற்கு, அன்றாட சூழ்நிலைகளில் ஒரு உருவக இணையை நாங்கள் வழங்குகிறோம்:

அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்பு வகைகள்:

அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்பு வகைகளால் ஆற்றப்படும் பாத்திரத்திற்கு ஒத்ததாக, மிகுந்த வேகத்தில் கற்களை உடனடியாக வீசும் திறன் கொண்ட விதிவிலக்காக சக்திவாய்ந்த கவண் கொண்டிருக்கும்.

வாயு இலக்கு பொருள்:

வாயு இலக்கு பொருளைக் குறிக்கும் ஒரு அமைதியான நீரை சித்தரிக்கவும், அங்கு ஒவ்வொரு நீர்த்தமும் எண்ணற்ற வாயு அணுக்களைக் குறிக்கிறது. இந்த நீரின் உடலில் கற்களை இயக்கும் செயல், வாயு இலக்கு பொருளில் அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்புகளின் தாக்கத்தை ஒத்திருக்கிறது.

எலக்ட்ரான் இயக்கம் மற்றும் மறுசீரமைப்பு (உடல் ரீதியாக மாறுதல் என அழைக்கப்படுகிறது):

ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்பு வகைகள் வாயு இலக்கு பொருளுக்குள் வாயு அணுக்களை பாதிக்கும்போது, ​​கணிசமான எண்ணிக்கையிலான வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அந்தந்த அணுக்கருக்களில் இருந்து பிரிக்கும் ஒரு நிலைக்கு சிறிது நேரத்தில் உற்சாகமாக இருக்கின்றன, இது பிளாஸ்மா போன்ற நிலையை உருவாக்குகிறது. கணினியின் ஆற்றல் பின்னர் குறைவதால் (லேசர் பருப்பு வகைகள் இயல்பாகவே துடிப்புடன் இருப்பதால், நிறுத்தத்தின் இடைவெளிகளைக் கொண்டிருப்பதால்), இந்த வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருக்களுக்கு அருகிலேயே திரும்பி, உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன.

உயர் ஹார்மோனிக் தலைமுறை:

ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு நீர் துளி மீண்டும் ஏரியின் மேற்பரப்பில் விழும்போது, ​​அது சிற்றலைகளை உருவாக்குகிறது, இது அட்டோசெகண்ட் லேசர்களில் அதிக ஹார்மோனிக்ஸ் போன்றது. இந்த சிற்றலைகள் முதன்மை ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் துடிப்பால் ஏற்படும் அசல் சிற்றலைகளை விட அதிக அதிர்வெண்கள் மற்றும் பெருக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன. எச்.எச்.ஜி செயல்பாட்டின் போது, ​​ஒரு சக்திவாய்ந்த லேசர் கற்றை, தொடர்ந்து கற்களை தூக்கி எறிந்தால், ஒரு வாயு இலக்கை ஒளிரச் செய்கிறது, இது ஏரியின் மேற்பரப்பை ஒத்திருக்கிறது. இந்த தீவிரமான லேசர் புலம் எலக்ட்ரான்களை வாயுவில் செலுத்துகிறது, சிற்றலைகளுக்கு ஒப்பானது, அவற்றின் பெற்றோர் அணுக்களிலிருந்து விலகி, பின்னர் அவற்றை பின்னால் இழுக்கிறது. ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு எலக்ட்ரான் அணுவுக்குத் திரும்பும்போது, ​​இது ஒரு புதிய லேசர் கற்றை அதிக அதிர்வெண்ணுடன் வெளியிடுகிறது, இது மிகவும் சிக்கலான சிற்றலை வடிவங்களுக்கு ஒத்ததாகும்.

வடிகட்டுதல் மற்றும் கவனம் செலுத்துதல்:

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இந்த லேசர் கற்றைகள் அனைத்தையும் இணைப்பது பல்வேறு வண்ணங்களின் (அதிர்வெண்கள் அல்லது அலைநீளங்கள்) ஸ்பெக்ட்ரமைக் கொடுக்கிறது, அவற்றில் சில அட்டோசெகண்ட் லேசர் ஆகும். குறிப்பிட்ட சிற்றலை அளவுகள் மற்றும் அதிர்வெண்களை தனிமைப்படுத்த, நீங்கள் விரும்பிய சிற்றலைகளைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு ஒத்த ஒரு சிறப்பு வடிகட்டியைப் பயன்படுத்தலாம், மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் கவனம் செலுத்த ஒரு பூதக்கண்ணாடியைப் பயன்படுத்தலாம்.

துடிப்பு சுருக்க (தேவைப்பட்டால்):

சிற்றலைகளை வேகமாகவும் குறுகியதாகவும் பரப்புவதை நீங்கள் நோக்கமாகக் கொண்டிருந்தால், ஒரு சிறப்பு சாதனத்தைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் பரப்புதலை விரைவுபடுத்தலாம், ஒவ்வொரு சிற்றலை நீடிக்கும் நேரத்தைக் குறைக்கும். அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை செயல்முறைகளின் சிக்கலான இடைவெளியை உள்ளடக்கியது. இருப்பினும், உடைத்து காட்சிப்படுத்தும்போது, ​​அது மிகவும் புரிந்துகொள்ளக்கூடியதாகிறது.