أي تقدم في تكنولوجيا الليزر يحمل إمكانيات هائلة عبر مجموعة واسعة من المجالات – من الاتصالات الفضائية إلى الطاقة الاندماجية – وقد حصلنا للتو على إنجاز كبير: نبضات ليزر فائقة القصر تصل إلى 100 ميغاوات، وهي الأقوى من نوعها التي تم إنتاجها حتى الآن من نظام صنعه الإنسان.
تستمر هذه النبضات لأقل من بيكوسيكند (جزء من مليون جزء من الثانية)، والحد الأقصى البالغ 100 ميغاوات سيكون كافياً لتشغيل 100,000 مكنسة كهربائية لفترة قصيرة، وذلك من نبضة واحدة. حتى متوسط إنتاج الطاقة، الذي يبلغ 550 واط، هو أكثر بنسبة تزيد عن 50% مقارنة بأي شيء تم رؤيته سابقًا في التجارب.
يمكن أن تجد التكنولوجيا الجديدة جميع أنواع الاستخدامات في القياسات عالية الدقة والمراقبة ومعالجة المواد الأخرى، وفقًا للفريق الذي يقف وراء البحث، والذي ينتمي إلى معهد ETH زيورخ في سويسرا.
“هذا الرقم القياسي هو نتيجة رحلة طويلة ومثيرة مليئة بالفيزياء المثيرة للاهتمام حول الليزر”، تقول العالمة الفيزيائية أورسولا كيلر، من معهد ETH زيورخ.
نحن نتعامل هنا مع ما يُعرف بأشعة الليزر ذات النبض القصير المستندة إلى أقراص رقيقة جدًا تحتوي على ذرات اليتربيوم. ينتج هذا القرص شعاع ليزري عندما يتم إثارة تلك الذرات.
هناك ابتكاريْن يعملان هنا: أولاً، ترتيب خاص للمرايا لتشكيل “فراغ مكرر محسّن”، قادر على ارتداد الضوء الليزري وتعزيزه لمستويات أكبر دون فقدان الاستقرار.
ثانيًا، هناك المرآة شبه الموصلة المستخدمة في الليزر – المعروفة باسم مرآة الامتصاص المشبع شبه الموصلة أو SESAM. تساعد هذه المرآة في تشكيل الضوء الليزري إلى نبضات قصيرة وعالية الكثافة. وقد قام الفريق بتحديثها بعدة طرق بما في ذلك إضافة نافذة رقيقة مصنوعة من الياقوت.
لقد كانت عملية تضخيم ضوء الليزر تتطلب سابقًا طاقة أكبر وأدوات أكبر غالبًا خارج جهاز الليزر نفسه. بينما التكنولوجيا المستخدمة هنا أكثر تكاملاً وكفاءة.
“لم يكن بالإمكان تحقيق نبضات بقوى مشابهة لما حققناه الآن إلا عن طريق إرسال نبضات ليزر أضعف عبر عدة مضخمات منفصلة خارج جهاز الليزر”، يقول الفيزيائي موريتيز سيدل ،من معهد ETH زيورخ.
لدى الباحثين المسؤولين عن هذا الإنجاز الكثير من الأفكار حول كيفية استخدامه. أحد التطبيقات المحتملة هو استخدامه في “أمشاط التردد”, والتي تستخدم في الساعات فائقة الدقة مما قد يعني مزيداً من الدقة في قياس الوقت والظواهر الطبيعية.
يمكن أيضًا استخدام هذه الأنواع من أشعة الليزر لاختبار المواد دون قطعها: مثل البحث عن عيوب داخل الأشياء أو مسح الجسم البشري. إن تسجيل أرقام قياسية جديدة هو مجرد بداية لتكنولوجيا اللايزر المحسنة هذه.
This is another great example of the detailed and dedicated work scientists do in the lab, to develop lasers that go above and beyond what we’ve seen before, and using them to examine the Universe around us.
“عندما نجح الأمر أخيرًا وشاهدنا كيف أنشأ اللايزر النبضات – كان ذلك رائعاً حقاً”، <اhref=https://ethz.ch/en/news-and-events / eth-news / news / 2024 / 10/"record-breaking-laser-pulses.html ">يقول سيدل.
تم نشر البحث فيOptica .
