Sa usa ka importante nga pahibalo sa gabii sa Oktubre 3, 2023, ang Nobel Prize sa Physics alang sa tuig 2023 gibuksan, nga giila ang talagsaong kontribusyon sa tulo ka mga siyentista nga adunay mahinungdanong papel isip mga pioneer sa natad sa attosecond laser technology.

Ang termino nga "attosecond laser" nagkuha sa ngalan niini gikan sa dili katuohan nga mubo nga timescale nga gipalihok niini, ilabi na sa han-ay sa attoseconds, katumbas sa 10^-18 segundos. Aron masabtan ang lawom nga kamahinungdanon niini nga teknolohiya, usa ka sukaranan nga pagsabut kung unsa ang gipasabut sa attosecond mao ang labing hinungdanon. Ang attosecond nagbarug ingon nga usa ka labi ka minuto nga yunit sa oras, nga naglangkob sa usa ka bilyon nga bahin sa usa ka bilyon sa usa ka segundo sulod sa mas lapad nga konteksto sa usa ka segundo. Sa pagbutang niini ngadto sa panglantaw, kon atong itandi ang usa ka segundo sa usa ka habog nga bukid, ang attosecond susama sa usa ka lugas sa balas nga nahimutang sa tiilan sa bukid. Niining lumalabay nga temporal nga agwat, bisan ang kahayag halos dili makatabok sa gilay-on nga katumbas sa gidak-on sa usa ka indibidwal nga atomo. Pinaagi sa paggamit sa attosecond lasers, ang mga siyentista nakakuha sa wala pa sukad nga kapabilidad sa pagsusi ug pagmaniobra sa makuti nga dinamika sa mga electron sa sulod sa atomic nga mga istruktura, susama sa usa ka frame-by-frame slow-motion replay sa usa ka cinematic sequence, sa ingon nagsusi sa ilang interplay.

Attosecond nga mga lasernagrepresentar sa culmination sa halapad nga panukiduki ug hiniusang paningkamot sa mga siyentipiko, nga migamit sa mga prinsipyo sa nonlinear optics sa paghimo sa ultrafast lasers. Ang ilang pag-abot naghatag kanato og usa ka bag-o nga vantage point para sa obserbasyon ug eksplorasyon sa mga dinamikong proseso nga nahitabo sulod sa mga atomo, molekula, ug bisan mga electron sa solid nga materyales.

Aron mapatin-aw ang kinaiyahan sa attosecond lasers ug maapresyar ang ilang dili kinaandan nga mga kinaiya kon itandi sa naandan nga mga laser, gikinahanglan nga tukion ang ilang pagkategorya sulod sa mas lapad nga "laser family." Ang klasipikasyon pinaagi sa wavelength nagbutang ug attosecond lasers nga kasagaran sulod sa range sa ultraviolet ngadto sa humok nga X-ray nga mga frequency, nga nagpasabot sa ilang mas mubo nga wavelength sukwahi sa naandan nga mga laser. Sa termino sa output modes, attosecond lasers nahulog ubos sa kategoriya sa pulsed lasers, gihulagway pinaagi sa ilang hilabihan ka mubo nga pulso gidugayon. Aron magdrowing og usa ka analohiya alang sa katin-aw, ang usa makahanduraw sa padayon nga-wave lasers sama sa usa ka flashlight nga nagpagawas sa usa ka padayon nga silaw sa kahayag, samtang ang pulsed lasers susama sa usa ka strobe nga kahayag, paspas nga alternating tali sa mga panahon sa kahayag ug kangitngit. Sa esensya, ang attosecond lasers nagpakita sa usa ka pulsating nga kinaiya sulod sa kahayag ug kangitngit, apan ang ilang transisyon tali sa duha ka mga estado nahitabo sa usa ka katingad-an nga frequency, nga nakaabot sa gingharian sa attoseconds.

Ang dugang nga pagkategorya pinaagi sa gahum nagbutang sa mga laser sa mga low-power, medium-power, ug high-power bracket. Ang attosecond lasers nakab-ot ang taas nga peak power tungod sa ilang hilabihan ka mubu nga mga gidugayon sa pulso, nga miresulta sa usa ka gipahayag nga peak power (P) - gihubit ingon ang intensity sa enerhiya kada yunit sa oras (P = W / t). Bisan kung ang indibidwal nga attosecond laser pulses mahimo’g wala’y labi ka dako nga kusog (W), ang ilang pinamubo nga temporal nga gilapdon (t) naghatag kanila sa taas nga gahum sa peak.

Sa mga termino sa mga domain sa aplikasyon, ang mga laser naglangkob sa usa ka spectrum nga naglangkob sa industriya, medikal, ug siyentipikong aplikasyon. Ang mga attosecond laser nag-una nga nakit-an ang ilang lugar sulod sa natad sa siyentipikong panukiduki, labi na sa pagsuhid sa paspas nga pag-uswag nga mga panghitabo sa sulod sa mga dominyo sa pisika ug chemistry, nga nagtanyag usa ka bintana sa tulin nga mga proseso sa microcosmic nga kalibutan.

Ang pagkategorya pinaagi sa laser medium naghulagway sa mga laser isip mga gas laser, solid-state laser, liquid laser, ug semiconductor laser. Ang henerasyon sa attosecond lasers kasagarang nagsalig sa gas laser media, nga nagpahimulos sa nonlinear optical effects aron makamugna og high-order harmonics.

Sa pagsumada, ang attosecond lasers naglangkob sa usa ka talagsaon nga klase sa short-pulse lasers, nga gipalahi sa ilang talagsaon nga mubo nga gidugayon sa pulso, kasagaran gisukod sa attoseconds. Ingon usa ka sangputanan, nahimo silang kinahanglanon nga mga himan alang sa pag-obserbar ug pagkontrol sa labing paspas nga dinamikong proseso sa mga electron sa sulod sa mga atomo, molekula, ug solidong mga materyales.

Ang Elaborate nga Proseso sa Attosecond Laser Generation

Ang teknolohiya sa Attosecond laser nagbarug sa unahan sa kabag-ohan sa siyensya, nga nanghambog sa usa ka makaiikag nga higpit nga hugpong sa mga kondisyon alang sa henerasyon niini. Aron mapatin-aw ang mga kakuti sa attosecond nga henerasyon sa laser, magsugod kami sa usa ka mubo nga pagpadayag sa nagpahiping mga prinsipyo niini, gisundan sa tin-aw nga mga metapora nga nakuha gikan sa adlaw-adlaw nga mga kasinatian. Ang mga magbabasa nga wala mahibal-an sa mga kakuti sa may kalabutan nga pisika dili kinahanglan nga mawad-an sa paglaum, tungod kay ang nagsunod nga mga metapora nagtumong sa paghimo sa pundasyon nga pisika sa attosecond lasers nga ma-access.

Ang proseso sa henerasyon sa attosecond lasers nag-una nagsalig sa teknik nga nailhan nga High Harmonic Generation (HHG). Una, ang usa ka sinag sa high-intensity femtosecond (10^-15 segundos) laser pulses hugot nga naka-focus sa usa ka gas nga target nga materyal. Angay nga matikdan nga ang femtosecond lasers, susama sa attosecond lasers, nag-ambit sa mga kinaiya sa pagbaton og mubo nga tagal sa pulso ug taas nga peak power. Ubos sa impluwensya sa grabe nga natad sa laser, ang mga electron sa sulod sa mga atomo sa gas sa makadiyot gipagawas gikan sa ilang atomic nuclei, nga temporaryo nga mosulod sa usa ka estado nga libre nga mga elektron. Samtang kini nga mga electron nag-oscillate agig tubag sa laser field, sila sa kadugayan mobalik ug mag-recombine sa ilang ginikanan nga atomic nuclei, nga nagmugna og bag-ong high-energy states.

Atol niini nga proseso, ang mga electron molihok sa hilabihan ka taas nga mga tulin, ug sa pag-recombination sa atomic nuclei, sila nagpagawas sa dugang nga enerhiya sa porma sa taas nga harmonic emissions, nga nagpakita ingon nga high-energy nga mga photon.

Ang mga frequency niining bag-ong namugna nga high-energy photon maoy integer multiples sa orihinal nga laser frequency, nga nagporma sa gitawag nga high-order harmonics, diin ang "harmonics" nagpasabot sa mga frequency nga integral multiples sa orihinal nga frequency. Aron makab-ot ang attosecond nga mga laser, kinahanglan nga i-filter ug ipunting kini nga mga high-order nga harmonics, pagpili sa piho nga mga harmonic ug ipunting kini sa usa ka sentro. Kung gusto, ang mga teknik sa kompresyon sa pulso mahimo pa nga mub-an ang gidugayon sa pulso, nga makahatag og ultra-mubo nga mga pulso sa attosecond range. Dayag nga, ang henerasyon sa attosecond lasers naglangkob sa usa ka sopistikado ug multifaceted nga proseso, nga nangayo ug taas nga ang-ang sa teknikal nga kahanas ug espesyal nga kagamitan.

Aron madiskubre kining makuti nga proseso, nagtanyag kami usa ka metapora nga parallel nga gipasukad sa adlaw-adlaw nga mga senaryo:

Taas nga Intensity Femtosecond Laser Pulses:

Hunahunaa nga adunay usa ka talagsaon nga kusog nga tirador nga makahimo dayon sa paglabay og mga bato sa dako nga katulin, susama sa papel nga gidula sa high-intensity femtosecond laser pulses.

Gaseous nga Target nga Materyal:

Handurawa ang usa ka malinawon nga lawas sa tubig nga nagsimbolo sa gas nga target nga materyal, diin ang matag tinulo sa tubig nagrepresentar sa daghang mga atomo sa gas. Ang buhat sa pagduso sa mga bato ngadto niini nga lawas sa tubig susama sa salamin sa epekto sa high-intensity femtosecond laser pulses sa gas nga target nga materyal.

Electron Motion ug Recombination (Pisikal nga Gitawag nga Transisyon):

Sa diha nga ang femtosecond laser pulses makaapekto sa mga atomo sa gas sulod sa gas nga target nga materyal, usa ka mahinungdanon nga gidaghanon sa mga panggawas nga mga electron ang makadiyot nga naghinam-hinam ngadto sa usa ka estado diin sila nagbulag gikan sa ilang tagsa-tagsa nga atomic nuclei, nga nahimong usa ka plasma-sama nga estado. Samtang nagkagamay ang enerhiya sa sistema (tungod kay ang mga pulso sa laser kay kinaiyanhon nga nagpulso, nga adunay mga agwat sa paghunong), kini nga mga panggawas nga electron mobalik sa ilang palibot sa atomic nuclei, nga nagpagawas sa mga photon nga adunay taas nga enerhiya.

Taas nga Harmonic Generation:

Hunahunaa sa matag higayon nga ang usa ka tinulo sa tubig mahulog balik sa nawong sa lanaw, kini nagmugna og mga ripples, sama sa taas nga harmonics sa attosecond lasers. Kini nga mga ripples adunay mas taas nga frequency ug amplitudes kaysa sa orihinal nga ripples tungod sa nag-unang femtosecond laser pulse. Atol sa proseso sa HHG, usa ka gamhanan nga laser beam, susama sa padayon nga paglabay sa mga bato, nagdan-ag sa usa ka target sa gas, nga susama sa nawong sa lanaw. Kining grabe nga laser field nagduso sa mga electron sa gas, susama sa mga ripples, palayo sa ilang ginikanan nga mga atomo ug dayon gibira kini balik. Sa matag higayon nga ang usa ka electron mobalik sa atomo, kini nagpagawas sa usa ka bag-ong laser beam nga adunay mas taas nga frequency, susama sa mas komplikado nga ripple patterns.

Pagsala ug Pagtutok:

Ang paghiusa sa tanan niining bag-ong namugna nga mga laser beam makahatag ug spectrum sa lain-laing mga kolor (frequencies o wavelengths), ang uban niini naglangkob sa attosecond laser. Aron ihimulag ang piho nga mga gidak-on ug frequency sa ripple, mahimo nimong gamiton ang usa ka espesyal nga filter, susama sa pagpili sa gusto nga mga ripple, ug mogamit usa ka magnifying glass aron ipunting kini sa usa ka piho nga lugar.

Pulse Compression (kung gikinahanglan):

Kung gitumong nimo nga ipakaylap ang mga ripple nga mas paspas ug mas mubo, mahimo nimong mapadali ang ilang pagpadaghan gamit ang usa ka espesyal nga aparato, nga makunhuran ang oras nga molungtad ang matag ripple. Ang henerasyon sa attosecond lasers naglakip sa usa ka komplikado nga interplay sa mga proseso. Bisan pa, kung gibuak ug gitan-aw, kini mahimong mas masabtan.