הטכנולוגיה ומגמות הפיתוח של לייזרים אטו-שניים בסין

הטכנולוגיה ומגמות הפיתוח של לייזרים אטו-שניים בסין

המכון לפיזיקה, האקדמיה הסינית למדעים, דיווח על תוצאות המדידה של 160 פעימות אטו-שניות מבודדות בשנת 2013. פעימות האטו-שניות המבודדות (IAPs) של צוות מחקר זה נוצרו על סמך הרמוניות מסדר גבוה המונעות על ידי פעימות לייזר פמטו-שניות מתחת ל-5, שיוצבו על ידי CEP, עם קצב חזרות של 1 קילו-הרץ. המאפיינים הזמניים של פעימות האטו-שניות אופיינו על ידי ספקטרוסקופיית מתיחה של אטו-שניות. התוצאות מראות שקו קרן זה יכול לספק פעימות אטו-שניות מבודדות עם משך פעימה של 160 אטו-שניות ואורך גל מרכזי של 82eV. הצוות עשה פריצות דרך בטכנולוגיית יצירת מקורות אטו-שניות וספקטרוסקופיית מתיחה של אטו-שניות. מקורות אור אולטרה סגול קיצוניים עם רזולוציית אטו-שניות יפתחו גם תחומי יישומים חדשים לפיזיקת חומר מעובה. בשנת 2018, המכון לפיזיקה, האקדמיה הסינית למדעים, דיווח גם על תוכנית בנייה למכשיר משתמש מדידה מהיר במיוחד רב-תחומי המשלב מקורות אור אטו-שניות עם מסופי מדידה שונים. זה יאפשר לחוקרים לבצע מדידות גמישות, ברזולוציית זמן, של אטו-שניות עד פמטו-שניות, של תהליכים אולטרה-מהירים בחומר, תוך כדי שמירה על תנע ורזולוציה מרחבית. זה מאפשר לחוקרים לחקור ולשלוט בדינמיקה האלקטרונית המיקרוסקופית האולטרה-מהירה באטומים, מולקולות, משטחים וחומרים מוצקים בתפזורת. זה בסופו של דבר יסלול את הדרך להבנה ויישום של תופעות מקרוסקופיות רלוונטיות המכסות תחומי מחקר מרובים כגון פיזיקה, כימיה וביולוגיה.

בשנת 2020, אוניברסיטת הואז'ונג למדע וטכנולוגיה הציעה שימוש בגישה אופטית לחלוטין למדידה מדויקת ושחזור של פולסים אטו-שניים באמצעות טכנולוגיית שער אופטי בעלת רזולוציית תדר. בשנת 2020, האקדמיה הסינית למדעים דיווחה גם כי יצרה בהצלחה פולסים אטו-שניים מבודדים על ידי עיצוב השדה הפוטואלקטרי של פולס פמטו-שניות באמצעות יישום טכנולוגיית שער מעבר סלקטיבי בעל אור כפול. בשנת 2023, צוות מהאוניברסיטה הלאומית לטכנולוגיית ההגנה הציע תהליך PROOF מהיר, הנקרא qPROOF, לאפיון פולסים אטו-שניים מבודדים בעלי פס רחב במיוחד.

בשנת 2025, חוקרים מהאקדמיה הסינית למדעים בשנגחאי פיתחו טכנולוגיית סנכרון לייזר המבוססת על מערכת סנכרון זמן שנבנתה באופן עצמאי, המאפשרת מדידה מדויקת של ריצוד זמן ומשוב בזמן אמת של לייזרי פיקו-שניות. זה לא רק שלט בריצוד הזמן של המערכת בטווח האטוסקונדות, אלא גם שיפר את אמינות מערכת הלייזר במהלך פעולה ארוכת טווח. מערכת הניתוח והבקרה שפותחה יכולה לבצע תיקון בזמן אמת עבור ריצוד זמן. באותה שנה, חוקרים השתמשו גם בלייזרי STOV (מערבולות מרחב-זמן בעוצמה יחסותית) כדי לייצר פולסים מבודדים של קרני גמא אטו-שניות הנושאים תנע זוויתי מסלולי לרוחב.

תחום לייזרי האטוסקונד נמצא בתקופה של פיתוח מהיר, המכסה היבטים רבים, החל ממחקר בסיסי ועד לקידום יישומים. באמצעות מאמצי צוותי מחקר מדעיים, בניית תשתיות, תמיכה במדיניות לאומית, שיתוף פעולה וחילופים מקומיים ובינלאומיים, הפריסה של סין בתחום לייזרי האטוסקונד תהנה מטיב פיתוח רחב. ככל שיותר אוניברסיטאות ומוסדות מחקר יצטרפו למחקר על לייזרי האטוסקונד, תטופח קבוצה של כישרונות מחקר מדעיים בעלי פרספקטיבה בינלאומית ויכולות חדשניות, שיקדמו את הפיתוח בר-קיימא של מדע האטוסקונד. המתקן המדעי הלאומי הגדול של האטוסקונד יספק גם פלטפורמת מחקר מובילה לקהילה המדעית ויתרום תרומות גדולות יותר לקידום המדע והטכנולוגיה.