அக்டோபர் 3, 2023 அன்று மாலை ஒரு முக்கியமான அறிவிப்பில், 2023 ஆம் ஆண்டிற்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வெளியிடப்பட்டது, இது அட்டோசெகண்ட் லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் துறையில் முன்னோடிகளாக முக்கிய பங்கு வகித்த மூன்று விஞ்ஞானிகளின் சிறந்த பங்களிப்பை அங்கீகரிக்கிறது.

"அட்டோசெகண்ட் லேசர்" என்ற சொல் அதன் பெயரை அது செயல்படும் நம்பமுடியாத சுருக்கமான நேர அளவிலிருந்து, குறிப்பாக அட்டோசெகண்டுகளின் வரிசையில், 10^-18 வினாடிகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பத்தின் ஆழமான முக்கியத்துவத்தைப் புரிந்து கொள்ள, அட்டோசெகண்ட் எதைக் குறிக்கிறது என்பதைப் பற்றிய அடிப்படை புரிதல் மிக முக்கியமானது. ஒரு அட்டோசெகண்ட் நேரத்தின் மிக நிமிட அலகாக நிற்கிறது, இது ஒரு நொடியின் பரந்த சூழலில் ஒரு நொடியின் பில்லியனில் ஒரு பில்லியனில் ஒரு பங்கை உருவாக்குகிறது. இதை முன்னோக்கி வைக்க, நாம் ஒரு வினாடியை ஒரு உயர்ந்த மலைக்கு ஒப்பிடினால், ஒரு அட்டோசெகண்ட் என்பது மலையின் அடிவாரத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு மணல் துகள்களுக்கு ஒத்ததாக இருக்கும். இந்த விரைவான தற்காலிக இடைவெளியில், ஒளி கூட ஒரு தனிப்பட்ட அணுவின் அளவிற்கு சமமான தூரத்தை கடக்க முடியாது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அணுக் கட்டமைப்புகளுக்குள் எலக்ட்ரான்களின் சிக்கலான இயக்கவியலை ஆராய்ந்து கையாளும் முன்னோடியில்லாத திறனைப் பெறுகிறார்கள், இது ஒரு சினிமா வரிசையில் ஒரு பிரேம்-பை-ஃபிரேம் ஸ்லோ-மோஷன் ரீப்ளேயைப் போன்றது, அதன் மூலம் அவற்றின் இடைக்கணிப்பை ஆராய்கிறது.

அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள்அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்களை உருவாக்குவதற்கு நேரியல் அல்லாத ஒளியியலின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்திய விஞ்ஞானிகளின் விரிவான ஆராய்ச்சி மற்றும் ஒருங்கிணைந்த முயற்சிகளின் உச்சக்கட்டத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகிறது. அவற்றின் வருகையானது அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் மற்றும் திடப் பொருட்களில் உள்ள எலக்ட்ரான்களுக்குள் கூட இயங்கும் இயக்கவியல் செயல்முறைகளைக் கவனிப்பதற்கும் ஆராய்வதற்கும் ஒரு புதுமையான வாய்ப்பை நமக்கு அளித்துள்ளது.

அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தன்மையை தெளிவுபடுத்தவும், வழக்கமான லேசர்களுடன் ஒப்பிடுகையில் அவற்றின் வழக்கத்திற்கு மாறான பண்புகளைப் பாராட்டவும், பரந்த "லேசர் குடும்பத்தில்" அவற்றின் வகைப்படுத்தலை ஆராய்வது கட்டாயமாகும். அலைநீளத்தின் வகைப்பாடு, அட்டோசெகண்ட் லேசர்களை பிரதானமாக புற ஊதா முதல் மென்மையான எக்ஸ்ரே அலைவரிசைகளுக்குள் வைக்கிறது, இது வழக்கமான லேசர்களுக்கு மாறாக அவற்றின் குறிப்பிடத்தக்க குறுகிய அலைநீளங்களைக் குறிக்கிறது. வெளியீட்டு முறைகளைப் பொறுத்தவரை, அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் துடிப்புள்ள லேசர்களின் வகையின் கீழ் வருகின்றன, அவற்றின் மிகக் குறுகிய துடிப்பு கால அளவுகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. தெளிவுக்கான ஒப்புமையை வரைய, தொடர்ச்சியான-அலை ஒளிக்கதிர்கள் ஒரு தொடர்ச்சியான ஒளிக்கற்றையை உமிழும் ஃப்ளாஷ் லைட்டைப் போலவே இருக்கும், அதே சமயம் துடிப்புள்ள லேசர்கள் ஒரு ஸ்ட்ரோப் ஒளியை ஒத்திருக்கும், வெளிச்சம் மற்றும் இருள் காலங்களுக்கு இடையில் வேகமாக மாறிக்கொண்டே இருக்கும். சாராம்சத்தில், அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் வெளிச்சம் மற்றும் இருளுக்குள் ஒரு துடிக்கும் நடத்தையை வெளிப்படுத்துகின்றன, இருப்பினும் இரு மாநிலங்களுக்கிடையில் அவற்றின் மாற்றம் வியக்கத்தக்க அதிர்வெண்ணில் கடந்து, அட்டோசெகண்ட்களின் சாம்ராஜ்யத்தை அடைகிறது.

சக்தி மூலம் மேலும் வகைப்படுத்துவது லேசர்களை குறைந்த சக்தி, நடுத்தர சக்தி மற்றும் உயர் சக்தி அடைப்புக்குறிக்குள் வைக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் அவற்றின் மிகக் குறுகிய துடிப்பு காலத்தின் காரணமாக அதிக உச்ச சக்தியை அடைகின்றன, இதன் விளைவாக உச்சரிக்கப்படும் உச்ச சக்தி (P) - ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு (P=W/t) ஆற்றலின் தீவிரம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. தனிப்பட்ட அட்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்புகளில் விதிவிலக்காக பெரிய ஆற்றல் (W) இல்லாவிட்டாலும், அவற்றின் சுருக்கமான தற்காலிக அளவு (t) அவர்களுக்கு உயர்ந்த உச்ச சக்தியை அளிக்கிறது.

பயன்பாட்டு களங்களைப் பொறுத்தவரை, லேசர்கள் தொழில்துறை, மருத்துவம் மற்றும் அறிவியல் பயன்பாடுகளை உள்ளடக்கிய ஸ்பெக்ட்ரத்தை பரப்புகின்றன. அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் முதன்மையாக அறிவியல் ஆராய்ச்சியின் எல்லைக்குள் தங்கள் முக்கிய இடத்தைக் கண்டறிகின்றன, குறிப்பாக இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் களங்களுக்குள் வேகமாக வளர்ந்து வரும் நிகழ்வுகளை ஆராய்வதில், மைக்ரோகாஸ்மிக் உலகின் விரைவான இயக்கவியல் செயல்முறைகளுக்கு ஒரு சாளரத்தை வழங்குகிறது.

லேசர் ஊடகம் மூலம் வகைப்படுத்துவது லேசர்களை வாயு லேசர்கள், திட-நிலை லேசர்கள், திரவ ஒளிக்கதிர்கள் மற்றும் குறைக்கடத்தி லேசர்கள் என வரையறுக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை பொதுவாக கேஸ் லேசர் மீடியாவைச் சார்ந்தது, உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸை உருவாக்குவதற்கு நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் விளைவுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

கூட்டுத்தொகையில், அட்டோசெகண்ட் லேசர்கள் குறுகிய-துடிப்பு லேசர்களின் தனித்துவமான வகுப்பை உருவாக்குகின்றன, அவற்றின் அசாதாரணமான சுருக்கமான துடிப்பு கால அளவுகளால் வேறுபடுகின்றன, பொதுவாக அட்டோசெகண்டுகளில் அளவிடப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் மற்றும் திடப் பொருட்களுக்குள் எலக்ட்ரான்களின் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் டைனமிக் செயல்முறைகளைக் கண்காணிக்கவும் கட்டுப்படுத்தவும் அவை தவிர்க்க முடியாத கருவிகளாக மாறிவிட்டன.

அட்டோசெகண்ட் லேசர் தலைமுறையின் விரிவான செயல்முறை

அட்டோசெகண்ட் லேசர் தொழில்நுட்பம் அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளில் முன்னணியில் நிற்கிறது, அதன் தலைமுறைக்கான ஒரு புதிரான கடுமையான நிபந்தனைகளை பெருமைப்படுத்துகிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர் தலைமுறையின் நுணுக்கங்களை தெளிவுபடுத்த, அதன் அடிப்படைக் கொள்கைகளின் சுருக்கமான விளக்கத்துடன் தொடங்குகிறோம், அதைத் தொடர்ந்து அன்றாட அனுபவங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட தெளிவான உருவகங்கள். தொடர்புடைய இயற்பியலின் நுணுக்கங்களை அறியாத வாசகர்கள் விரக்தியடையத் தேவையில்லை, ஏனெனில் அடுத்தடுத்த உருவகங்கள் அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் அடிப்படை இயற்பியலை அணுகுவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.

அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை செயல்முறை முதன்மையாக உயர் ஹார்மோனிக் ஜெனரேஷன் (HHG) எனப்படும் நுட்பத்தை சார்ந்துள்ளது. முதலாவதாக, அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் (10^-15 வினாடிகள்) லேசர் பருப்புகளின் கற்றை ஒரு வாயு இலக்குப் பொருளின் மீது இறுக்கமாக கவனம் செலுத்துகிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களைப் போன்ற ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர்கள், குறுகிய துடிப்பு காலம் மற்றும் அதிக உச்ச சக்தியைக் கொண்டிருக்கும் பண்புகளைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. தீவிரமான லேசர் புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், வாயு அணுக்களுக்குள் இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அணுக்கருக்களிலிருந்து சிறிது நேரத்தில் விடுவிக்கப்பட்டு, தற்காலிகமாக இலவச எலக்ட்ரான்களின் நிலைக்கு நுழைகின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்கள் லேசர் புலத்திற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் ஊசலாடுவதால், அவை இறுதியில் திரும்பி, அவற்றின் தாய் அணுக்கருவுடன் மீண்டும் இணைந்து, புதிய உயர் ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்குகின்றன.

இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் மிக அதிக வேகத்தில் நகர்கின்றன, மேலும் அணுக்கருவுடன் மீண்டும் இணைவதால், அவை அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களாக வெளிப்படும் உயர் ஹார்மோனிக் உமிழ்வுகளின் வடிவத்தில் கூடுதல் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன.

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இந்த உயர்-ஆற்றல் ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண்கள் அசல் லேசர் அதிர்வெண்ணின் முழு எண் மடங்குகளாகும், இது உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது, அங்கு "ஹார்மோனிக்ஸ்" என்பது அசல் அதிர்வெண்ணின் ஒருங்கிணைந்த மடங்குகளாக இருக்கும் அதிர்வெண்களைக் குறிக்கிறது. அட்டோசெகண்ட் லேசர்களைப் பெற, இந்த உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்குகளை வடிகட்டுதல் மற்றும் கவனம் செலுத்துதல், குறிப்பிட்ட ஹார்மோனிக்ஸ்களைத் தேர்ந்தெடுத்து அவற்றை ஒரு மையப் புள்ளியாகக் குவிப்பது அவசியமாகிறது. விரும்பினால், துடிப்பு சுருக்க நுட்பங்கள் துடிப்பு கால அளவை மேலும் சுருக்கி, அட்டோசெகண்ட் வரம்பில் அதி-குறுகிய பருப்புகளை அளிக்கும். வெளிப்படையாக, அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறை ஒரு அதிநவீன மற்றும் பன்முக செயல்முறையை உருவாக்குகிறது, இது உயர் தொழில்நுட்ப திறன் மற்றும் சிறப்பு உபகரணங்களைக் கோருகிறது.

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

அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்பு வகைகள்:

உயர்-தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்புகளின் பங்குக்கு நிகரான, பிரமாண்டமான வேகத்தில் உடனடியாக கற்களை எறியும் திறன் கொண்ட ஒரு விதிவிலக்கான சக்திவாய்ந்த கவண் வைத்திருப்பதை கற்பனை செய்து பாருங்கள்.

வாயு இலக்கு பொருள்:

ஒவ்வொரு நீர்த்துளியும் எண்ணற்ற வாயு அணுக்களைக் குறிக்கும் வாயு இலக்குப் பொருளைக் குறிக்கும் அமைதியான நீரின் உடலைப் படம்பிடிக்கவும். இந்த நீர்நிலைக்குள் கற்களை செலுத்தும் செயல், வாயு இலக்குப் பொருளின் மீது அதிக தீவிரம் கொண்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பருப்புகளின் தாக்கத்தை ஒத்ததாக பிரதிபலிக்கிறது.

எலக்ட்ரான் இயக்கம் மற்றும் மறுசீரமைப்பு (உடல் நிலைமாற்றம்):

ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் துடிப்புகள் வாயு இலக்குப் பொருளில் உள்ள வாயு அணுக்களை தாக்கும் போது, ​​கணிசமான எண்ணிக்கையிலான வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அந்தந்த அணுக்கருக்களிலிருந்து பிரிந்து பிளாஸ்மா போன்ற நிலையை உருவாக்கும் நிலைக்கு சிறிது நேரத்தில் உற்சாகமடைகின்றன. கணினியின் ஆற்றல் பின்னர் குறைவதால் (லேசர் துடிப்புகள் இயல்பாகவே துடிக்கிறது, இடைநிறுத்தத்தின் இடைவெளிகளைக் கொண்டுள்ளது), இந்த வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருக்களுக்கு அருகில் திரும்பி, அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன.

உயர் ஹார்மோனிக் தலைமுறை:

ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு நீர்த்துளி ஏரியின் மேற்பரப்பில் விழும்போது, ​​​​அது அட்டோசெகண்ட் லேசர்களில் உள்ள உயர் ஹார்மோனிக்ஸ் போன்ற சிற்றலைகளை உருவாக்குகிறது என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள். முதன்மை ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் துடிப்பால் ஏற்படும் அசல் சிற்றலைகளை விட இந்த சிற்றலைகள் அதிக அதிர்வெண்கள் மற்றும் வீச்சுகளைக் கொண்டுள்ளன. HHG செயல்பாட்டின் போது, ​​ஒரு சக்திவாய்ந்த லேசர் கற்றை, தொடர்ந்து எறியும் கற்களைப் போன்றது, ஏரியின் மேற்பரப்பை ஒத்த வாயு இலக்கை ஒளிரச் செய்கிறது. இந்த தீவிர லேசர் புலம் வாயுவில் உள்ள எலக்ட்ரான்களை, சிற்றலைகளுக்கு ஒப்பானது, அவற்றின் தாய் அணுக்களிலிருந்து விலகி, பின் அவற்றை இழுக்கிறது. ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு எலக்ட்ரான் அணுவுக்குத் திரும்பும்போது, ​​அதிக அதிர்வெண் கொண்ட புதிய லேசர் கற்றை வெளியிடுகிறது, இது மிகவும் சிக்கலான சிற்றலை வடிவங்களைப் போன்றது.

வடிகட்டுதல் மற்றும் கவனம் செலுத்துதல்:

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இந்த லேசர் கற்றைகள் அனைத்தையும் இணைப்பதன் மூலம் பல்வேறு வண்ணங்களின் (அதிர்வெண்கள் அல்லது அலைநீளங்கள்) ஸ்பெக்ட்ரம் கிடைக்கிறது, அவற்றில் சில அட்டோசெகண்ட் லேசரை உருவாக்குகின்றன. குறிப்பிட்ட சிற்றலை அளவுகள் மற்றும் அதிர்வெண்களைத் தனிமைப்படுத்த, நீங்கள் விரும்பிய சிற்றலைகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது போன்ற ஒரு சிறப்பு வடிகட்டியைப் பயன்படுத்தலாம் மற்றும் அவற்றை ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் கவனம் செலுத்த பூதக்கண்ணாடியைப் பயன்படுத்தலாம்.

துடிப்பு சுருக்கம் (தேவைப்பட்டால்):

நீங்கள் சிற்றலைகளை வேகமாகவும் குறுகியதாகவும் பரப்புவதை நோக்கமாகக் கொண்டால், ஒவ்வொரு சிற்றலையும் நீடிக்கும் நேரத்தைக் குறைத்து, ஒரு சிறப்பு சாதனத்தைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் பரவலைத் துரிதப்படுத்தலாம். அட்டோசெகண்ட் லேசர்களின் தலைமுறையானது செயல்முறைகளின் சிக்கலான இடைவெளியை உள்ளடக்கியது. இருப்பினும், உடைத்து காட்சிப்படுத்தும்போது, ​​அது இன்னும் புரிந்துகொள்ளக்கூடியதாகிறது.