2023 ခုနှစ် အောက်တိုဘာလ 3 ရက်နေ့ ညနေပိုင်းက ကြေငြာချက်တွင်၊ 2023 ခုနှစ်အတွက် ရူပဗေဒဆိုင်ရာ နိုဘယ်လ်ဆုကို ထုတ်ဖော်ပြသခဲ့ပြီး၊ attosecond လေဆာနည်းပညာနယ်ပယ်တွင် ရှေ့ဆောင်များအဖြစ် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှပါဝင်ခဲ့သည့် သိပ္ပံပညာရှင်သုံးဦး၏ ပြောင်မြောက်သောပံ့ပိုးမှုများကို အသိအမှတ်ပြုခဲ့သည်။

"attosecond လေဆာ" ဟူသော ဝေါဟာရသည် 10^-18 စက္ကန့်နှင့် သက်ဆိုင်သော အက်တိုစက္ကန့်အစီအစဥ်အရ ၎င်းတွင် လုပ်ဆောင်နေသော မယုံနိုင်လောက်အောင် အတိုချုံးသော အချိန်အတိုင်းအတာမှ ဆင်းသက်လာသည်။ ဤနည်းပညာ၏ လေးနက်သောအဓိပါယ်ကို နားလည်ရန်၊ စက္ကန့်တစ်ခု၏ နိမိတ်လက္ခဏာကို အခြေခံနားလည်သဘောပေါက်ခြင်းသည် အရေးကြီးဆုံးဖြစ်သည်။ Attosecond သည် အချိန်၏ အလွန်မိနစ်ယူနစ်အဖြစ် ရပ်တည်ပြီး၊ တစ်စက္ကန့်၏ ဘီလီယံပုံတစ်ပုံ၏ တစ်ဘီလီယံပုံတစ်ပုံသည် စက္ကန့်တစ်ခုတည်း၏ ကျယ်ပြန့်သောအခြေအနေအတွင်းတွင် တည်ရှိနေသည်။ ဒါကို ရှုထောင့်အရကြည့်ရင်၊ ငါတို့က တစ်စက္ကန့်ကို မြင့်တဲ့တောင်နဲ့ ခိုင်းနှိုင်းရရင်၊ စက္ကန့်ကို တောင်ရဲ့ခြေရင်းမှာ စုထားတဲ့ သဲတစ်စေ့နဲ့ တူလိမ့်မယ်။ ဤခဏတာ ယာယီကြားကာလတွင်၊ အလင်းသည်ပင် အက်တမ်တစ်ခုချင်းစီ၏ အရွယ်အစားနှင့် ညီမျှသော အကွာအဝေးကို ဖြတ်သွားနိုင်သည်။ attosecond လေဆာများကို အသုံးပြုခြင်းအားဖြင့်၊ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံများအတွင်းရှိ အီလက်ထရွန်များ၏ အနုစိတ်ဒိုင်းနမစ်များကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး ကိုင်တွယ်ရန် မကြုံစဖူးသော စွမ်းရည်ကို ရရှိပြီး ၎င်းတို့၏ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို သရုပ်ဖော်သည်။

Attosecond လေဆာများအလွန်မြန်သော လေဆာများကို ဖန်တီးရန်အတွက် လိုင်းမဟုတ်သော optics ၏ အခြေခံမူများကို အသုံးချခဲ့ကြသော သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ ကျယ်ပြန့်သော သုတေသနနှင့် ပေါင်းစပ်ကြိုးပမ်းမှုများ၏ အထွတ်အထိပ်ကို ကိုယ်စားပြုပါသည်။ ၎င်းတို့၏ ထွန်းကားမှုသည် အက်တမ်များ၊ မော်လီကျူးများနှင့် အစိုင်အခဲပစ္စည်းများရှိ အီလက်ထရွန်များအတွင်း ဖြစ်ပေါ်နေသော ဒိုင်းနမစ်ဖြစ်စဉ်များကို လေ့လာစူးစမ်းခြင်းနှင့် စူးစမ်းလေ့လာခြင်းအတွက် ဆန်းသစ်သော အားသာချက်တစ်ခုအဖြစ် ကျွန်ုပ်တို့ကို ဖြည့်ဆည်းပေးခဲ့ပါသည်။

attosecond လေဆာများ၏ သဘောသဘာဝကို ရှင်းလင်းဖော်ပြပြီး သမားရိုးကျလေဆာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၎င်းတို့၏ သမားရိုးကျမဟုတ်သော အရည်အချင်းများကို တန်ဖိုးထားရန်၊ ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော "လေဆာမိသားစု" အတွင်း ၎င်းတို့၏ အမျိုးအစားခွဲခြားမှုကို စူးစမ်းလေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။ လှိုင်းအလျားအလိုက် ခွဲခြားသတ်မှတ်ခြင်းသည် သမားရိုးကျလေဆာများနှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သော ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်အပျော့စားအထိ လှိုင်းအလျားအကွာအဝေးအတွင်းတွင် အများစုဖြစ်သော ဒုတိယလေဆာများကို ဦးစားပေးထားသည်။ အထွက်မုဒ်များ၏ စည်းကမ်းချက်များအရ၊ attosecond လေဆာများသည် ၎င်းတို့၏ အလွန်တိုတောင်းသော သွေးခုန်နှုန်းကြာချိန်များဖြင့် ထူးခြားသော pulse lasers အမျိုးအစားအောက်တွင် ရှိသည်။ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုအတွက် ဥပမာတစ်ခုဆွဲရန်၊ အလင်းနှင့်အမှောင်ကာလများကြားတွင် လျင်မြန်စွာပြောင်းလဲနေသော ဓာတ်မီးသည် အလင်းတန်းတစ်ခုကဲ့သို့ပင် အဆက်မပြတ်လှိုင်းလေဆာများကို ပုံဖော်နိုင်သည်။ အနှစ်သာရအားဖြင့်၊ attosecond လေဆာများသည် အလင်းရောင်နှင့် အမှောင်ထုအတွင်း တုန်ခါနေသည့်အပြုအမူကို ပြသသော်လည်း ၎င်းတို့သည် ပြည်နယ်နှစ်ခုကြားရှိ ကူးပြောင်းမှုသည် အံ့အားသင့်ဖွယ်ကြိမ်နှုန်းဖြင့် ထွက်ပေါ်လာပြီး attoseconds နယ်ပယ်သို့ ရောက်ရှိသွားပါသည်။

ပါဝါဖြင့် ထပ်ဆင့်အမျိုးအစားခွဲခြင်းသည် လေဆာများကို ပါဝါအနိမ့်၊ ပါဝါအလယ်အလတ်နှင့် ပါဝါမြင့်ကွင်းများအဖြစ် ထားရှိပေးသည်။ Attosecond လေဆာများသည် ၎င်းတို့၏ အလွန်တိုတောင်းသော သွေးခုန်နှုန်းကြာချိန်များကြောင့် အမြင့်ဆုံးစွမ်းအားကို ရရှိပြီး အသံထွက်စွမ်းအား (P) ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည် - တစ်ယူနစ်အချိန်တစ်ခုလျှင် စွမ်းအင်၏ပြင်းထန်မှု (P=W/t) ဟု သတ်မှတ်သည်။ တစ်စက္ကန့်၏ လေဆာပဲမျိုးစုံများသည် ထူးထူးခြားခြား ကြီးမားသော စွမ်းအင် (W) မပိုင်ဆိုင်နိုင်သော်လည်း၊ ၎င်းတို့၏ အတိုကောက် ယာယီအတိုင်းအတာ (t) သည် ၎င်းတို့အား အမြင့်ဆုံးစွမ်းအားဖြင့် ထုတ်ပေးသည်။

အပလီကေးရှင်း ဒိုမိန်းများတွင်၊ လေဆာများသည် စက်မှု၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာနှင့် သိပ္ပံနည်းကျ အသုံးချပရိုဂရမ်များ လွှမ်းခြုံထားသော ရောင်စဉ်တန်းတစ်ခုကို လွှမ်းခြုံထားသည်။ Attosecond လေဆာများသည် သိပ္ပံသုတေသနနယ်ပယ်အတွင်း အထူးသဖြင့် ရူပဗေဒနှင့် ဓာတုဗေဒနယ်ပယ်များအတွင်း လျင်မြန်စွာ ပြောင်းလဲနေသော ဖြစ်စဉ်များကို စူးစမ်းရှာဖွေရာတွင်၊ မိုက်ခရိုစကြ၀ဠာကမ္ဘာ၏ လျင်မြန်သော ဒိုင်းနမစ်ဖြစ်စဉ်များအတွင်းသို့ ပြတင်းပေါက်တစ်ခု ပေးဆောင်သည့် Attosecond လေဆာများသည် အဓိကအားဖြင့် ၎င်းတို့ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိပါသည်။

လေဆာအလတ်စားဖြင့် အမျိုးအစားခွဲခြင်းသည် လေဆာများကို ဓာတ်ငွေ့လေဆာများ၊ အစိုင်အခဲ-အခြေအနေလေဆာများ၊ အရည်လေဆာများနှင့် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာများအဖြစ် ခွဲခြားသတ်မှတ်သည်။ Attosecond လေဆာများ၏ မျိုးဆက်များသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ဓာတ်ငွေ့လေဆာမီဒီယာပေါ်တွင် ချိတ်ဆွဲထားပြီး အမြင့်ဆုံးသော ဟာမိုနီများကို ဖြစ်ပေါ်စေရန်အတွက် လိုင်းမဟုတ်သော အလင်းပြန်မှုဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို အသုံးချသည်။

နိဂုံးချုပ်အားဖြင့်၊ attosecond လေဆာများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် attoseconds ဖြင့် တိုင်းတာသည့် ၎င်းတို့၏ ထူးထူးခြားခြား အတိုချုံးသော သွေးခုန်နှုန်းကြာချိန်များဖြင့် ခွဲခြားထားသော သွေးခုန်နှုန်းတိုလေဆာများ၏ ထူးခြားသော အမျိုးအစားတစ်ခုဖြစ်သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် ၎င်းတို့သည် အက်တမ်များ၊ မော်လီကျူးများနှင့် အစိုင်အခဲပစ္စည်းများအတွင်း အီလက်ထရွန်များ၏ အလွန်လျင်မြန်သော သွက်လက်သော လုပ်ငန်းစဉ်များကို စောင့်ကြည့်ထိန်းချုပ်ရန်အတွက် မရှိမဖြစ်ကိရိယာများ ဖြစ်လာခဲ့သည်။

Attosecond Laser Generation ၏ အသေးစိတ်လုပ်ငန်းစဉ်

Attosecond လေဆာနည်းပညာသည် သိပ္ပံနည်းကျဆန်းသစ်တီထွင်မှု၏ ရှေ့တန်းတွင် ရပ်တည်နေပြီး ၎င်း၏မျိုးဆက်အတွက် အံ့အားသင့်စရာကောင်းလောက်အောင် တင်းကျပ်သည့်အခြေအနေများကို ကြွားလုံးထုတ်ထားသည်။ attosecond လေဆာမျိုးဆက်၏ ရှုပ်ထွေးရှုပ်ထွေးမှုများကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းဖော်ပြရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်း၏အရင်းခံမူများကို အတိုချုံးဖော်ပြခြင်းဖြင့် စတင်ကာ၊ ထို့နောက်တွင် နေ့စဉ်အတွေ့အကြုံများမှ ဆင်းသက်လာသော ကွက်ကွက်ကွင်းကွင်း နိမိတ်ဖတ်ချက်များဖြင့် စတင်ပါသည်။ သက်ဆိုင်ရာ ရူပဗေဒ၏ ရှုပ်ထွေးပွေလီသော ရှုပ်ထွေးမှုများတွင် မပြောင်းလဲသော စာဖတ်သူများ စိတ်ပျက်အားငယ်နေစရာ မလိုပါ။

Attosecond လေဆာများ၏ မျိုးဆက်ဖြစ်စဉ်သည် High Harmonic Generation (HHG) ဟုခေါ်သော နည်းပညာပေါ်တွင် အဓိကအားကိုးပါသည်။ ပထမဦးစွာ၊ ပြင်းထန်မှုမြင့်မားသော femtosecond (10^-15 စက္ကန့်) လေဆာပဲမျိုးစုံကို ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်ပစ္စည်းတစ်ခုပေါ်သို့ တင်းတင်းကြပ်ကြပ် အာရုံစိုက်ထားသည်။ attosecond လေဆာများနှင့်ဆင်တူသည့် femtosecond လေဆာများသည် တိုတောင်းသောသွေးခုန်နှုန်းကြာချိန်နှင့် အမြင့်ဆုံးစွမ်းအားမြင့်သည့်လက္ခဏာများကို ပိုင်ဆိုင်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ပြင်းထန်သော လေဆာစက်ကွင်း၏ လွှမ်းမိုးမှုအောက်တွင်၊ ဓာတ်ငွေ့အက်တမ်များအတွင်းမှ အီလက်ထရွန်များသည် ၎င်းတို့၏ အက်တမ်နျူကလိယမှ ခဏတာ လွတ်မြောက်ပြီး လွတ်လပ်သော အီလက်ထရွန်များ၏ အခြေအနေသို့ ခေတ္တဝင်ရောက်သည်။ ဤအီလက်ထရွန်များသည် လေဆာစက်ကွင်းကို တုံ့ပြန်ရာတွင် တုန်ခါနေသကဲ့သို့၊ ၎င်းတို့သည် နောက်ဆုံးတွင် ၎င်းတို့၏ မိခင် အက်တမ် နျူကလိယနှင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ကာ စွမ်းအင်မြင့်မားသည့် အခြေအနေများကို ဖန်တီးပေးသည်။

ဤလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အီလက်ထရွန်များသည် အလွန်မြင့်မားသောအလျင်ဖြင့် ရွေ့လျားကြပြီး အက်တမ်နျူကလိယနှင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်သောအခါ၊ ၎င်းတို့သည် မြင့်မားသောသဟဇာတထုတ်လွှတ်မှုပုံစံဖြင့် စွမ်းအင်မြင့်မားသော ဖိုတွန်များအဖြစ် ထွက်ပေါ်လာသည်။

အသစ်ထုတ်လုပ်လိုက်သော စွမ်းအင်မြင့်ဖိုတွန်၏ ကြိမ်နှုန်းများသည် မူလလေဆာကြိမ်နှုန်း၏ ကိန်းပြည့်အဆများဖြစ်ပြီး၊ "ဟာမိုနစ်များ" သည် မူလကြိမ်နှုန်း၏ အချိုးညီသောအကြိမ်အရေအတွက်ကို ရည်ညွှန်းသည်။ စက္ကန့်မလပ် လေဆာများရရှိရန်၊ ဤအဆင့်မြင့် ဟာမိုနီများကို စစ်ထုတ်ပြီး အာရုံစူးစိုက်ရန် လိုအပ်ပြီး၊ တိကျသော ဟာမိုနီများကို ရွေးချယ်ကာ ၎င်းတို့ကို ဆုံမှတ်တစ်ခုအဖြစ် အာရုံစိုက်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဆန္ဒရှိပါက၊ သွေးခုန်နှုန်းဖိသိပ်မှုနည်းစနစ်များသည် သွေးခုန်နှုန်းကြာချိန်ကို အတိုချုံ့နိုင်ပြီး၊ အလွန်တိုတောင်းသော ပဲမျိုးစုံကို attosecond အကွာအဝေးတွင် ထုတ်ပေးနိုင်သည်။ ထင်ရှားသည်မှာ၊ attosecond လေဆာများ၏ မျိုးဆက်သည် နည်းပညာဆိုင်ရာ စွမ်းရည်မြင့်မားမှုနှင့် အထူးပြုကိရိယာများကို တောင်းဆိုရန် ဆန်းပြားပြီး ဘက်စုံသော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုအဖြစ် ထင်ရှားသည်။

ဤရှုပ်ထွေးသော လုပ်ငန်းစဉ်ကို ဖျောက်ဖျက်ရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့သည် နေ့စဥ်အခြေအနေများတွင် အခြေခံထားသော နိမိတ်ပုံ အပြိုင်အပြိုင်ကို ကမ်းလှမ်းသည်-

High-Intensity Femtosecond Laser Pulses-

ပြင်းထန်မှုမြင့်မားသော femtosecond လေဆာပဲမျိုးစုံဖြင့် ကစားသည့် အခန်းကဏ္ဍကဲ့သို့ပင် ကြီးမားသောအမြန်နှုန်းဖြင့် ကျောက်ခဲများကို ချက်ခြင်းပစ်ပေါက်နိုင်သည့် အထူးအစွမ်းထက်သော catapult တစ်လုံးကို ပိုင်ဆိုင်ထားသည်ဟု မြင်ယောင်ကြည့်ပါ။

ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်ပစ္စည်း-

ရေစက်တစ်ခုစီသည် များပြားလှသော ဓာတ်ငွေ့အက်တမ်များကို ကိုယ်စားပြုသည့် ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်ကို ကိုယ်စားပြုသည့် ငြိမ်သက်နေသော ရေကိုယ်ထည်ကို ပုံဖော်ပါ။ ဤရေ၏ကိုယ်ထည်ထဲသို့ ကျောက်တုံးများကို တွန်းပို့ခြင်းလုပ်ရပ်သည် ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်ပစ္စည်းအပေါ် ပြင်းထန်မှုမြင့်မားသော femtosecond လေဆာပဲမျိုးစုံ၏ သက်ရောက်မှုကို တူညီစွာထင်ဟပ်စေသည်။

အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားမှုနှင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ခြင်း (ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲခြင်း)-

femtosecond laser pulses သည် gaseous target material အတွင်းရှိ ဓာတ်ငွေ့အက်တမ်များကို သက်ရောက်မှုရှိသောအခါ၊ သိသာထင်ရှားသော ပြင်ပအီလက်ထရွန်အများအပြားသည် ၎င်းတို့၏ သက်ဆိုင်ရာ atomic nuclei မှ ခွဲထုတ်ပြီး ပလာစမာကဲ့သို့သော အခြေအနေတစ်ခုသို့ ရုတ်ခြည်း စိတ်လှုပ်ရှားနေပါသည်။ စနစ်၏ စွမ်းအင်သည် နောက်ပိုင်းတွင် လျော့နည်းလာသည်နှင့်အမျှ (လေဆာပဲမျိုးစုံများသည် မွေးရာပါသွေးခုန်နှုန်းများပြီး ရပ်တန့်သွားသည့်ကြားကာလများပါရှိသည်)၊ အဆိုပါ ပြင်ပအီလက်ထရွန်များသည် ၎င်းတို့၏ အက်တမ်နျူကလိယ၏ အနီးတစ်ဝိုက်သို့ ပြန်သွားကာ စွမ်းအင်မြင့် ဖိုတွန်များကို ထုတ်လွှတ်သည်။

မြင့်မားသော ဟာမိုနစ် မျိုးဆက်-

ရေစက်လေးတွေက ရေကန်ရဲ့ မျက်နှာပြင်ကို ပြန်ကျတဲ့အခါတိုင်း၊ attosecond လေဆာရောင်ခြည်တွေက မြင့်မားတဲ့ ဟာမိုနီတွေလို လှိုင်းဂယက်တွေ ဖန်တီးတယ်လို့ မြင်ယောင်ကြည့်ပါ။ ဤလှိုင်းများသည် မူလ femtosecond လေဆာသွေးခုန်နှုန်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော မူလလှိုင်းများထက် ကြိမ်နှုန်းနှင့် ပမာဏပိုများသည်။ HHG လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ ကျောက်တုံးများကို အဆက်မပြတ် ပစ်ချခြင်းကဲ့သို့ အားကောင်းသော လေဆာရောင်ခြည်သည် ရေကန်၏ မျက်နှာပြင်နှင့် ဆင်တူသည့် ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်ကို လင်းလက်စေသည်။ ဤပြင်းထန်သော လေဆာစက်ကွင်းသည် ဓာတ်ငွေ့အတွင်းရှိ အီလက်ထရွန်များကို ၎င်းတို့၏ပင်မအက်တမ်များနှင့် ဝေးရာသို့ တွန်းပို့ကာ ၎င်းတို့ကို ပြန်ဆွဲထုတ်သည်။ အီလက်ထရွန်သည် အက်တမ်သို့ ပြန်သွားသည့်အခါတိုင်း၊ ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော လှိုင်းပုံစံများနှင့် ဆင်တူသော ကြိမ်နှုန်းမြင့်သော လေဆာရောင်ခြည်အသစ်တစ်ခု ထုတ်လွှတ်သည်။

စစ်ထုတ်ခြင်းနှင့် အာရုံစိုက်ခြင်း-

အသစ်ထုတ်လုပ်လိုက်သော လေဆာရောင်ခြည်များအားလုံးကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် အချို့သော အရောင်များ (ကြိမ်နှုန်းများ သို့မဟုတ် လှိုင်းအလျားများ) ကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် attosecond လေဆာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ သီးခြားလှိုင်းအရွယ်အစားနှင့် ကြိမ်နှုန်းများကို ခွဲထုတ်ရန်၊ လိုချင်သောလှိုင်းများကို ရွေးချယ်ခြင်းကဲ့သို့ အထူးပြုစစ်ထုတ်ခြင်းကို သင်အသုံးပြုနိုင်ပြီး ၎င်းတို့ကို သီးခြားဧရိယာတစ်ခုပေါ်တွင် အာရုံစူးစိုက်ရန် မှန်ဘီလူးကို အသုံးပြုနိုင်သည်။

Pulse Compression (လိုအပ်ပါက)

အကယ်၍ သင်သည် လှိုင်းများကို ပိုမြန်စေပြီး ပိုမိုတိုတောင်းစေရန် ရည်ရွယ်ပါက အထူးပြုကိရိယာကို အသုံးပြု၍ ၎င်းတို့၏ ပြန့်ပွားမှုကို အရှိန်မြှင့်နိုင်ပြီး လှိုင်းတစ်ခုစီ၏ ကြာရှည်ခံမည့်အချိန်ကို လျှော့ချနိုင်သည်။ Attosecond လေဆာများ၏ မျိုးဆက်သည် ရှုပ်ထွေးသော ဖြစ်စဉ်များ ပေါင်းစပ်ပါဝင်ပါသည်။ သို့သော်လည်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး မြင်ယောင်လာသောအခါတွင် ပိုမိုနားလည်သဘောပေါက်လာသည်။