เทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนาของเลเซอร์แอตโตวินาทีในประเทศจีน

เทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนาของเลเซอร์แอตโตวินาทีในประเทศจีน

สถาบันฟิสิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน รายงานผลการวัดพัลส์แอตโตวินาทีที่แยกเดี่ยวจำนวน 160 พัลส์ในปี พ.ศ. 2556 พัลส์แอตโตวินาทีที่แยกเดี่ยว (IAP) ของทีมวิจัยนี้สร้างขึ้นจากฮาร์มอนิกอันดับสูงที่ขับเคลื่อนด้วยพัลส์เลเซอร์เฟมโตวินาทีต่ำกว่า 5 เฟมโตวินาทีที่เสถียรด้วย CEP ด้วยอัตราการทำซ้ำ 1 กิโลเฮิรตซ์ ลักษณะเฉพาะของพัลส์แอตโตวินาทีถูกกำหนดลักษณะโดยสเปกโทรสโกปีแบบยืดแอตโตวินาที ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าลำแสงนี้สามารถให้พัลส์แอตโตวินาทีที่แยกเดี่ยวที่มีระยะเวลาพัลส์ 160 แอตโตวินาทีและความยาวคลื่นกลาง 82 อิเล็กตรอนโวลต์ ทีมวิจัยได้พัฒนาความก้าวหน้าในด้านการสร้างแหล่งกำเนิดแอตโตวินาทีและเทคโนโลยีสเปกโทรสโกปีแบบยืดแอตโตวินาที แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตที่มีความละเอียดระดับแอตโตวินาทียังเปิดกว้างสำหรับการประยุกต์ใช้งานใหม่ๆ ในฟิสิกส์สสารควบแน่นอีกด้วย ในปี พ.ศ. 2561 สถาบันฟิสิกส์ สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (CAS) ได้รายงานแผนการก่อสร้างอุปกรณ์วัดแบบสหวิทยาการที่วัดค่าเวลาได้ละเอียดมาก (Ultrafast time-resolved) ซึ่งรวมแหล่งกำเนิดแสงแบบอัตโตวินาทีเข้ากับเทอร์มินัลการวัดที่หลากหลาย สิ่งนี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดค่าเวลาได้ละเอียดมาก (Ultrafast time-resolved) ของกระบวนการทางสสารในสสารได้อย่างยืดหยุ่น ตั้งแต่อัตโตวินาทีถึงเฟมโตวินาที พร้อมกับความละเอียดเชิงโมเมนตัมและเชิงพื้นที่ และยังช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจและควบคุมพลวัตอิเล็กทรอนิกส์แบบอุลตราฟาสต์ในระดับจุลภาคในอะตอม โมเลกุล พื้นผิว และวัสดุแข็งจำนวนมาก ซึ่งจะนำไปสู่ความเข้าใจและการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์มหภาคที่เกี่ยวข้อง ซึ่งครอบคลุมหลายสาขาวิชา เช่น ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา

ในปี พ.ศ. 2563 มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหัวจงได้เสนอให้ใช้วิธีการออปติคัลทั้งหมดเพื่อวัดและสร้างพัลส์แอตโตวินาทีใหม่ได้อย่างแม่นยำด้วยเทคโนโลยีออปติคัลเกตแบบแยกความถี่ ในปี พ.ศ. 2563 สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (CAS) รายงานว่าประสบความสำเร็จในการสร้างพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยว โดยการสร้างสนามโฟโตอิเล็กทริกพัลส์เฟมโตวินาที ผ่านการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเกตผ่านแสงแบบเลือกคู่ ในปี พ.ศ. 2566 ทีมงานจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีการป้องกันประเทศแห่งชาติ (National University of Defense Technology) ได้เสนอกระบวนการพิสูจน์อย่างรวดเร็วที่เรียกว่า qPROOF สำหรับการระบุลักษณะของพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวที่มีแบนด์วิดท์กว้างพิเศษ

ในปี พ.ศ. 2568 นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences) ในเซี่ยงไฮ้ ได้พัฒนาเทคโนโลยีการซิงโครไนซ์เลเซอร์โดยใช้ระบบซิงโครไนซ์เวลาที่สร้างขึ้นอย่างอิสระ ทำให้สามารถวัดค่าความสั่นไหวของเวลาได้อย่างแม่นยำและป้อนกลับแบบเรียลไทม์ของเลเซอร์พิโคเซคันด์ วิธีนี้ไม่เพียงแต่ควบคุมความสั่นไหวของเวลาของระบบให้อยู่ในช่วงอัตโตเซคันด์เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบเลเซอร์ในระหว่างการทำงานระยะยาวอีกด้วย ระบบวิเคราะห์และควบคุมที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถแก้ไขความสั่นไหวของเวลาได้แบบเรียลไทม์ ในปีเดียวกันนั้น นักวิจัยยังได้ใช้เลเซอร์วอร์เท็กซ์อวกาศเวลาความเข้มสัมพัทธภาพ (STOV) เพื่อสร้างพัลส์รังสีแกมมาแบบแยกเดี่ยวในอัตโตเซคันด์ ซึ่งมีโมเมนตัมเชิงมุมวงโคจรด้านข้าง

สาขาเลเซอร์แอตโตเซคันด์กำลังอยู่ในช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ครอบคลุมหลายแง่มุม ตั้งแต่การวิจัยขั้นพื้นฐานไปจนถึงการส่งเสริมการประยุกต์ใช้ ด้วยความพยายามของทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การสร้างโครงสร้างพื้นฐาน การสนับสนุนนโยบายระดับชาติ ความร่วมมือและการแลกเปลี่ยนทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ จะทำให้รูปแบบของจีนในสาขาเลเซอร์แอตโตเซคันด์มีโอกาสพัฒนาที่กว้างขวาง เมื่อมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยต่างๆ เข้าร่วมการวิจัยเกี่ยวกับเลเซอร์แอตโตเซคันด์มากขึ้น จะมีการบ่มเพาะกลุ่มนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่มีมุมมองระดับนานาชาติและศักยภาพด้านนวัตกรรม เพื่อส่งเสริมการพัฒนาวิทยาศาสตร์แอตโตเซคันด์อย่างยั่งยืน ศูนย์วิทยาศาสตร์แห่งชาติของแอตโตเซคันด์แห่งนี้จะเป็นเวทีวิจัยชั้นนำสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์ และมีส่วนร่วมมากขึ้นในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี