เทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนาของเลเซอร์แอตโตวินาทีในประเทศจีน

แนวโน้มเทคโนโลยีและการพัฒนาของเลเซอร์แอตโตวินาทีในประเทศจีน

สถาบันฟิสิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน รายงานผลการวัดพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวจำนวน 160 พัลส์ในปี 2013 พัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยว (IAPs) ของทีมวิจัยนี้สร้างขึ้นจากฮาร์มอนิกส์ลำดับสูงที่ขับเคลื่อนด้วยพัลส์เลเซอร์ความยาวคลื่นต่ำกว่า 5 เฟมโตวินาที ซึ่งเสถียรโดย CEP ด้วยอัตราการทำซ้ำ 1 kHz ลักษณะทางเวลาของพัลส์แอตโตวินาทีได้รับการวิเคราะห์โดยสเปกโทรสโกปีการยืดตัวของแอตโตวินาที ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าลำแสงนี้สามารถสร้างพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวที่มีความยาวพัลส์ 160 แอตโตวินาที และความยาวคลื่นกลาง 82 eV ทีมวิจัยได้สร้างความก้าวหน้าในการสร้างแหล่งกำเนิดแอตโตวินาทีและเทคโนโลยีสเปกโทรสโกปีการยืดตัวของแอตโตวินาที แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้วที่มีความละเอียดระดับแอตโตวินาทีจะเปิดสาขาการประยุกต์ใช้ใหม่ๆ สำหรับฟิสิกส์สสารควบแน่นด้วย ในปี 2018 สถาบันฟิสิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน ได้รายงานแผนการสร้างอุปกรณ์วัดแบบอัลตราฟาสต์ที่ใช้งานได้หลากหลายสาขา ซึ่งรวมแหล่งกำเนิดแสงระดับแอตโตวินาทีเข้ากับอุปกรณ์วัดต่างๆ อุปกรณ์นี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถทำการวัดแบบยืดหยุ่นในระดับแอตโตวินาทีถึงเฟมโตวินาทีของกระบวนการอัลตราฟาสต์ในสสาร พร้อมทั้งมีความละเอียดในการวัดโมเมนตัมและตำแหน่ง และยังช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจและควบคุมพลวัตทางอิเล็กทรอนิกส์ระดับจุลภาคแบบอัลตราฟาสต์ในอะตอม โมเลกุล พื้นผิว และวัสดุแข็งจำนวนมาก ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะปูทางไปสู่ความเข้าใจและการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ระดับมหภาคที่เกี่ยวข้องซึ่งครอบคลุมหลายสาขาการวิจัย เช่น ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา

ในปี 2020 มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหัวจงได้เสนอแนวทางแบบออปติคอลทั้งหมดเพื่อวัดและสร้างพัลส์แอตโตวินาทีขึ้นใหม่ได้อย่างแม่นยำผ่านเทคโนโลยีการควบคุมด้วยแสงแบบแยกความถี่ ในปีเดียวกันนั้น สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีนยังรายงานว่าได้ประสบความสำเร็จในการสร้างพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวโดยการปรับรูปร่างสนามไฟฟ้าของพัลส์เฟมโตวินาทีผ่านการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเลือกผ่านแสงแบบคู่ ในปี 2023 ทีมจากมหาวิทยาลัยป้องกันประเทศได้เสนอวิธีการพิสูจน์อย่างรวดเร็วที่เรียกว่า qPROOF สำหรับการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของพัลส์แอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวที่มีแบนด์วิดท์กว้างพิเศษ

ในปี 2025 นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีนในเซี่ยงไฮ้ได้พัฒนา...เลเซอร์เทคโนโลยีการซิงโครไนซ์ที่ใช้ระบบซิงโครไนซ์เวลาที่สร้างขึ้นเอง ทำให้สามารถวัดค่าความคลาดเคลื่อนของเวลาได้อย่างแม่นยำสูง และให้ข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์ของเลเซอร์พิโควินาที สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ควบคุมความคลาดเคลื่อนของเวลาของระบบให้อยู่ในระดับแอตโตวินาทีเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบอีกด้วยระบบเลเซอร์ระหว่างการทำงานในระยะยาว ระบบวิเคราะห์และควบคุมที่พัฒนาขึ้นสามารถทำการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของเวลาแบบเรียลไทม์ได้ ในปีเดียวกันนั้น นักวิจัยยังได้ใช้เลเซอร์ STOV (Relativistic Intensity Spacetime Vortices) เพื่อสร้างพัลส์รังสีแกมมาแอตโตวินาทีแบบแยกเดี่ยวที่บรรจุโมเมนตัมเชิงมุมวงโคจรด้านข้างอีกด้วย

สาขาเลเซอร์อัตโตวินาทีอยู่ในช่วงการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ครอบคลุมหลายด้านตั้งแต่การวิจัยพื้นฐานไปจนถึงการส่งเสริมการประยุกต์ใช้ ด้วยความพยายามของทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การสร้างโครงสร้างพื้นฐาน การสนับสนุนจากนโยบายของประเทศ และความร่วมมือและการแลกเปลี่ยนทั้งในและต่างประเทศ แผนงานของจีนในด้านเลเซอร์อัตโตวินาทีจะมีโอกาสพัฒนาอย่างกว้างขวาง เมื่อมีมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยเข้าร่วมการวิจัยเกี่ยวกับเลเซอร์อัตโตวินาทีมากขึ้น ก็จะสามารถสร้างกลุ่มนักวิจัยที่มีวิสัยทัศน์ระดับนานาชาติและความสามารถในการสร้างสรรค์นวัตกรรม ส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืนของวิทยาศาสตร์ด้านเลเซอร์อัตโตวินาที นอกจากนี้ ศูนย์วิทยาศาสตร์หลักด้านเลเซอร์อัตโตวินาทีแห่งชาติ จะเป็นแพลตฟอร์มการวิจัยชั้นนำสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์และมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี