అక్టోబర్ 3, 2023 సాయంత్రం ఒక ముఖ్యమైన ప్రకటనలో, 2023 సంవత్సరానికి భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి ఆవిష్కరించబడింది, అటోసెకండ్ లేజర్ టెక్నాలజీ రంగంలో మార్గదర్శకులుగా కీలక పాత్రలు పోషించిన ముగ్గురు శాస్త్రవేత్తల యొక్క అత్యుత్తమ రచనలను గుర్తించారు.

"అటోసెకండ్ లేజర్" అనే పదం దాని పేరును ఇది పనిచేసే చాలా క్లుప్త కాలపరిమితి నుండి వచ్చింది, ప్రత్యేకంగా 10^-18 సెకన్లకు అనుగుణంగా అటోసెకన్ల క్రమంలో. ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క లోతైన ప్రాముఖ్యతను గ్రహించడానికి, అటోసెకండ్ సూచించే ప్రాథమిక గ్రహణశక్తి చాలా ముఖ్యమైనది. అటోసెకండ్ చాలా నిమిషం యూనిట్‌గా నిలుస్తుంది, ఇది సెకనులో ఒక బిలియన్ వంతులో ఒక బిలియన్ వంతు ఒకే సెకను యొక్క విస్తృత సందర్భంలో ఉంటుంది. దీనిని దృక్పథంలో చెప్పాలంటే, మేము ఒక సెకనును ఒక ఎత్తైన పర్వతంతో పోల్చినట్లయితే, అటోసెకండ్ పర్వత స్థావరం వద్ద ఉన్న ఇసుక యొక్క ఒకే ధాన్యంతో సమానంగా ఉంటుంది. ఈ నశ్వరమైన తాత్కాలిక విరామంలో, కాంతి కూడా ఒక వ్యక్తి అణువు యొక్క పరిమాణానికి సమానమైన దూరాన్ని దాటగలదు. అటోసెకండ్ లేజర్‌ల వినియోగం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు అణు నిర్మాణాలలో ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క క్లిష్టమైన డైనమిక్స్‌ను పరిశీలించడానికి మరియు మార్చటానికి అపూర్వమైన సామర్థ్యాన్ని పొందుతారు, ఇది ఫ్రేమ్-బై-ఫ్రేమ్ స్లో-మోషన్ రీప్లేకు సమానమైన సినిమా క్రమం లో, తద్వారా వారి పరస్పర చర్యలోకి ప్రవేశిస్తుంది.

అటోసెకండ్ లేజర్స్అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లను రూపొందించడానికి నాన్ లీనియర్ ఆప్టిక్స్ సూత్రాలను ఉపయోగించిన శాస్త్రవేత్తల విస్తృతమైన పరిశోధన మరియు కచేరీ ప్రయత్నాల పరాకాష్టను సూచిస్తుంది. వారి అడ్వెంట్ మాకు అణువులు, అణువులు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల లోపల ఉన్న డైనమిక్ ప్రక్రియల పరిశీలన మరియు అన్వేషణ కోసం ఒక వినూత్న వాన్టేజ్ పాయింట్‌ను అందించింది.

సాంప్రదాయిక లేజర్‌లతో పోల్చితే అటోసెకండ్ లేజర్‌ల స్వభావాన్ని వివరించడానికి మరియు వారి అసాధారణమైన లక్షణాలను అభినందించడానికి, విస్తృత "లేజర్ కుటుంబంలో" వారి వర్గీకరణను అన్వేషించడం అత్యవసరం. తరంగదైర్ఘ్యం ద్వారా వర్గీకరణ అటోసెకండ్ లేజర్‌లను ప్రధానంగా అతినీలలోహిత పరిధిలో మృదువైన ఎక్స్-రే పౌన encies పున్యాల వరకు ఉంచుతుంది, ఇది సాంప్రదాయిక లేజర్‌లకు విరుద్ధంగా వాటి తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలను సూచిస్తుంది. అవుట్పుట్ మోడ్‌ల పరంగా, అటోసెకండ్ లేజర్‌లు పల్సెడ్ లేజర్‌ల వర్గంలోకి వస్తాయి, వాటి సంక్షిప్త పల్స్ వ్యవధుల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. స్పష్టత కోసం ఒక సారూప్యతను గీయడానికి, నిరంతర-వేవ్ లేజర్‌లను ఫ్లాష్‌లైట్‌తో సమానంగా నిరంతర కాంతి పుంజం విడుదల చేస్తుంది, అయితే పల్సెడ్ లేజర్‌లు స్ట్రోబ్ కాంతిని పోలి ఉంటాయి, ప్రకాశం మరియు చీకటి కాలాల మధ్య వేగంగా ప్రత్యామ్నాయంగా ఉంటాయి. సారాంశంలో, అటోసెకండ్ లేజర్‌లు ప్రకాశం మరియు చీకటిలో పల్సేటింగ్ ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి, అయినప్పటికీ రెండు రాష్ట్రాల మధ్య వారి పరివర్తన ఆశ్చర్యపరిచే పౌన frequency పున్యంలో ప్రసారం అవుతుంది, అటోసెకన్ల రంగానికి చేరుకుంటుంది.

శక్తి ద్వారా మరింత వర్గీకరణ లేజర్‌లను తక్కువ శక్తి, మధ్యస్థ-శక్తి మరియు అధిక-శక్తి బ్రాకెట్లలో ఉంచుతుంది. అటోసెకండ్ లేజర్‌లు చాలా చిన్న పల్స్ వ్యవధి కారణంగా అధిక గరిష్ట శక్తిని సాధిస్తాయి, దీని ఫలితంగా ఉచ్ఛారణ గరిష్ట శక్తి (పి) - యూనిట్ సమయానికి (పి = డబ్ల్యు/టి) శక్తి యొక్క తీవ్రతగా నిర్వచించబడింది. వ్యక్తిగత అటోసెకండ్ లేజర్ పప్పులు అనూహ్యంగా పెద్ద శక్తిని (W) కలిగి ఉండకపోయినా, వాటి సంక్షిప్త తాత్కాలిక పరిధి (t) వాటిని ఎత్తైన గరిష్ట శక్తితో ఇస్తుంది.

అప్లికేషన్ డొమైన్‌ల పరంగా, లేజర్‌లు పారిశ్రామిక, వైద్య మరియు శాస్త్రీయ అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్న స్పెక్ట్రంను కలిగి ఉంటాయి. అటోసెకండ్ లేజర్‌లు ప్రధానంగా శాస్త్రీయ పరిశోధనల పరిధిలో, ముఖ్యంగా భౌతిక మరియు కెమిస్ట్రీ డొమైన్‌లలో వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న దృగ్విషయాల అన్వేషణలో, మైక్రోకాస్మిక్ ప్రపంచంలోని స్విఫ్ట్ డైనమిక్ ప్రక్రియలలో ఒక విండోను అందిస్తున్నాయి.

లేజర్ మీడియం ద్వారా వర్గీకరణ లేజర్‌లను గ్యాస్ లేజర్‌లు, సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లు, లిక్విడ్ లేజర్‌లు మరియు సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లుగా వివరిస్తుంది. అటోసెకండ్ లేజర్‌ల తరం సాధారణంగా గ్యాస్ లేజర్ మీడియాపై ఆధారపడి ఉంటుంది, హై-ఆర్డర్ హార్మోనిక్‌లను పెంచడానికి నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ ఎఫెక్ట్‌లను పెట్టుబడి పెడుతుంది.

సమ్మషన్‌లో, అటోసెకండ్ లేజర్‌లు షార్ట్-పల్స్ లేజర్‌ల యొక్క ప్రత్యేకమైన తరగతిని కలిగి ఉంటాయి, వాటి అసాధారణమైన సంక్షిప్త పల్స్ వ్యవధుల ద్వారా వేరు చేయబడతాయి, సాధారణంగా అటోసెకన్లలో కొలుస్తారు. తత్ఫలితంగా, అణువులు, అణువులు మరియు ఘన పదార్థాలలో ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ డైనమిక్ ప్రక్రియలను గమనించడానికి మరియు నియంత్రించడానికి అవి అనివార్యమైన సాధనంగా మారాయి.

అటోసెకండ్ లేజర్ తరం యొక్క విస్తృతమైన ప్రక్రియ

అటోసెకండ్ లేజర్ టెక్నాలజీ శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలో ముందంజలో ఉంది, దాని తరానికి చమత్కారమైన కఠినమైన పరిస్థితులను ప్రగల్భాలు చేస్తుంది. అటోసెకండ్ లేజర్ తరం యొక్క చిక్కులను వివరించడానికి, మేము దాని అంతర్లీన సూత్రాల యొక్క సంక్షిప్త ప్రదర్శనతో ప్రారంభిస్తాము, తరువాత రోజువారీ అనుభవాల నుండి తీసుకోబడిన స్పష్టమైన రూపకాలు. సంబంధిత భౌతికశాస్త్రం యొక్క చిక్కులలో పాఠకులు తట్టుకోలేని నిరాశ అవసరం లేదు, ఎందుకంటే తరువాతి రూపకాలు అటాసెకండ్ లేజర్‌ల యొక్క పునాది భౌతిక శాస్త్రాన్ని ప్రాప్యత చేయడమే లక్ష్యంగా పెట్టుకుంటాయి.

అటోసెకండ్ లేజర్స్ యొక్క తరం ప్రక్రియ ప్రధానంగా హై హార్మోనిక్ జనరేషన్ (HHG) అని పిలువబడే సాంకేతికతపై ఆధారపడుతుంది. మొదట, అధిక-తీవ్రత కలిగిన ఫెమ్టోసెకండ్ (10^-15 సెకన్లు) లేజర్ పప్పుల పుంజం వాయు లక్ష్య పదార్థంపై గట్టిగా కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. అటోసెకండ్ లేజర్‌లతో సమానమైన ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు, చిన్న పల్స్ వ్యవధులు మరియు అధిక గరిష్ట శక్తిని కలిగి ఉన్న లక్షణాలను పంచుకుంటాయి. తీవ్రమైన లేజర్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో, గ్యాస్ అణువులలోని ఎలక్ట్రాన్లు వాటి అణు కేంద్రకాల నుండి క్షణికావేశంలో విముక్తి పొందాయి, అస్థిరంగా ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల స్థితిలోకి ప్రవేశిస్తాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు లేజర్ క్షేత్రానికి ప్రతిస్పందనగా డోలనం చెందుతున్నప్పుడు, వారు చివరికి తిరిగి వచ్చి వారి పేరెంట్ అటామిక్ న్యూక్లియైలతో తిరిగి రావడం, కొత్త అధిక-శక్తి స్థితులను సృష్టిస్తారు.

ఈ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రాన్లు చాలా ఎక్కువ వేగంతో కదులుతాయి, మరియు అణు కేంద్రకాలతో పున omb సంయోగం చేసిన తరువాత, అవి అధిక శ్రావ్యమైన ఉద్గారాల రూపంలో అదనపు శక్తిని విడుదల చేస్తాయి, అధిక-శక్తి ఫోటాన్లుగా వ్యక్తమవుతాయి.

కొత్తగా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఈ అధిక-శక్తి ఫోటాన్ల యొక్క పౌన encies పున్యాలు అసలు లేజర్ పౌన frequency పున్యం యొక్క పూర్ణాంక గుణకాలు, ఇది హై-ఆర్డర్ హార్మోనిక్స్ అని పిలుస్తారు, ఇక్కడ "హార్మోనిక్స్" అసలు పౌన .పున్యం యొక్క సమగ్ర గుణకాలు అయిన పౌన encies పున్యాలను సూచిస్తుంది. అటోసెకండ్ లేజర్‌లను సాధించడానికి, ఈ హై-ఆర్డర్ హార్మోనిక్‌లను ఫిల్టర్ చేయడం మరియు కేంద్రీకరించడం, నిర్దిష్ట హార్మోనిక్‌లను ఎంచుకోవడం మరియు వాటిని కేంద్ర బిందువుగా కేంద్రీకరించడం అవసరం. కావాలనుకుంటే, పల్స్ కుదింపు పద్ధతులు పల్స్ వ్యవధిని మరింత సంక్షిప్తీకరించగలవు, అట్సెకండ్ పరిధిలో అల్ట్రా-షార్ట్ పప్పులను ఇస్తాయి. స్పష్టంగా, అటోసెకండ్ లేజర్‌ల తరం అధునాతన మరియు బహుముఖ ప్రక్రియను కలిగి ఉంది, ఇది అధిక స్థాయి సాంకేతిక పరాక్రమం మరియు ప్రత్యేక పరికరాలను కోరుతుంది.

ఈ సంక్లిష్టమైన ప్రక్రియను డీమిస్టిఫై చేయడానికి, మేము రోజువారీ పరిస్థితులలో ఒక రూపక సమాంతర సమాంతరాన్ని అందిస్తున్నాము:

అధిక-తీవ్రత కలిగిన ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ పప్పులు:

అధిక-తీవ్రత కలిగిన ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ పప్పులు పోషించిన పాత్రకు సమానమైన భారీ వేగంతో రాళ్లను తక్షణమే విసిరే సామర్థ్యం ఉన్న అనూహ్యంగా శక్తివంతమైన కాటాపుల్ట్ కలిగి ఉన్న vision హ.

వాయువు లక్ష్య పదార్థం:

వాయు లక్ష్య పదార్థాన్ని సూచించే ప్రశాంతమైన నీటిని చిత్రించండి, ఇక్కడ ప్రతి బిందు నీటిలో అనేక వాయువు అణువులను సూచిస్తుంది. ఈ నీటి శరీరంలోకి రాళ్లను నడిపించే చర్య వాయువు లక్ష్య పదార్థంపై అధిక-తీవ్రత కలిగిన ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ పప్పుల ప్రభావాన్ని సారూప్యంగా అద్దం చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రాన్ మోషన్ మరియు పున omb సంయోగం (భౌతికంగా పరివర్తన అని పిలుస్తారు):

ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ పప్పులు వాయువు లక్ష్య పదార్థంలోని గ్యాస్ అణువులను ప్రభావితం చేసినప్పుడు, గణనీయమైన సంఖ్యలో బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు అవి ఆయా అణు కేంద్రకాల నుండి వేరుచేసే స్థితికి క్షణికావేశంలో ఉత్సాహంగా ఉంటాయి, అవి ప్లాస్మా లాంటి స్థితిని ఏర్పరుస్తాయి. వ్యవస్థ యొక్క శక్తి తదనంతరం తగ్గిపోతుంది (లేజర్ పప్పులు అంతర్గతంగా పల్సెడ్ చేయబడినందున, విరమణ యొక్క విరామాలను కలిగి ఉంటాయి), ఈ బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు అణు కేంద్రకాల పరిసరాలకు తిరిగి వస్తాయి, అధిక-శక్తి ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తాయి.

అధిక హార్మోనిక్ తరం:

నీటి బిందువు సరస్సు యొక్క ఉపరితలంపైకి తిరిగి వచ్చిన ప్రతిసారీ g హించుకోండి, ఇది అటోసెకండ్ లేజర్లలో అధిక హార్మోనిక్స్ లాగా అలలు సృష్టిస్తుంది. ఈ అలలు ప్రాధమిక ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ పల్స్ వల్ల కలిగే అసలు అలల కంటే ఎక్కువ పౌన encies పున్యాలు మరియు వ్యాప్తిలను కలిగి ఉంటాయి. HHG ప్రక్రియలో, నిరంతరం రాళ్లను విసిరేందుకు సమానమైన శక్తివంతమైన లేజర్ పుంజం, సరస్సు యొక్క ఉపరితలాన్ని పోలి ఉండే గ్యాస్ లక్ష్యాన్ని ప్రకాశిస్తుంది. ఈ తీవ్రమైన లేజర్ ఫీల్డ్ వాయువులో ఎలక్ట్రాన్లను నడిపిస్తుంది, అలలు, అలలు, వారి మాతృ అణువులకు దూరంగా, ఆపై వాటిని వెనక్కి లాగుతుంది. ప్రతిసారీ ఎలక్ట్రాన్ అణువుకు తిరిగి వచ్చినప్పుడు, ఇది అధిక పౌన frequency పున్యంతో కొత్త లేజర్ పుంజంను విడుదల చేస్తుంది, ఇది మరింత క్లిష్టమైన అలల నమూనాలకు సమానంగా ఉంటుంది.

వడపోత మరియు దృష్టి:

ఈ కొత్తగా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఈ లేజర్ కిరణాలన్నింటినీ కలపడం వివిధ రంగుల (పౌన encies పున్యాలు లేదా తరంగదైర్ఘ్యాలు) స్పెక్ట్రంను ఇస్తుంది, వీటిలో కొన్ని అటోసెకండ్ లేజర్‌ను కలిగి ఉంటాయి. నిర్దిష్ట అలల పరిమాణాలు మరియు పౌన encies పున్యాలను వేరుచేయడానికి, మీరు ప్రత్యేకమైన వడపోతను ఉపయోగించవచ్చు, కావలసిన అలలను ఎన్నుకోవటానికి సమానంగా ఉంటుంది మరియు వాటిని ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతంపై కేంద్రీకరించడానికి భూతద్దం గ్లాసును ఉపయోగించుకోవచ్చు.

పల్స్ కుదింపు (అవసరమైతే):

మీరు అలలు వేగంగా మరియు తక్కువగా ప్రచారం చేయడమే లక్ష్యంగా ఉంటే, మీరు ప్రత్యేకమైన పరికరాన్ని ఉపయోగించి వారి ప్రచారాన్ని వేగవంతం చేయవచ్చు, ప్రతి అలల సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది. అటోసెకండ్ లేజర్స్ యొక్క తరం ప్రక్రియల యొక్క సంక్లిష్టమైన పరస్పర చర్యను కలిగి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు మరియు దృశ్యమానం చేసినప్పుడు, అది మరింత అర్థమవుతుంది.