منذ حوالي 10 سنوات، قدم باحثون من جامعة لوند وجامعة بورتو أداة لقياس مدة نبضة الليزر فائق السرعة. لقد حقق نفس الفريق الآن تقدمًا يتيح قياس نبضات الليزر الفردية عبر نطاق معلمات أوسع في إعداد أكثر إحكاما.
يقول دانييل دياز ريفاس، طالب دكتوراه في الفيزياء الذرية بجامعة لوند: "إن القياسات القياسية الحالية لأشعة ليزر الفيمتو ثانية، والتي تستخدم عادة في الصناعة والطب، تعطي فقط تقديرًا لمدة النبضة. ويعطي نهجنا قياسًا أكثر اكتمالاً ويمكن أن يساهم في إطلاق العنان للإمكانات الكاملة لتكنولوجيا الليزر فائق السرعة".
يصعب على معظمنا فهم مفهوم نبضات الفيمتو ثانية. ومع ذلك، يتم استخدامها في نطاق واسع من التطبيقات اليومية، بدءًا من جراحة العيون وحتى -الآلات الدقيقة في الصناعة. يمكن لنبضات الليزر القصيرة للغاية أن تستكشف أسرع العمليات في الطبيعة، مثل نقل الطاقة في عملية التمثيل الضوئي وديناميكيات الإلكترون.
وحتى مع تزايد استخدامها على نطاق واسع، فإن القياس الدقيق لشكل النبضات ومدتها يظل مهمة صعبة. الأدوات الإلكترونية بطيئة للغاية، ولهذا السبب تحول الباحثون إلى الأساليب البصرية.
الأساليب الحالية محدودة
ومع ذلك، تتطلب هذه الأنواع من التقنيات البصرية عادةً قياسات متعددة في تسلسل المسح. وهذا يجعلها غير مناسبة لالتقاط النبضات الفردية في الوقت الفعلي.
ظهرت إصدارات -مفردة لوصف النبضات القصيرة جدًا شائعة الاستخدام في العلوم الأساسية-ولكنها تواجه صعوبة مع النبضات الأطول المستخدمة بشكل شائع في التطبيقات الصناعية والطبية. ترتبط القيود بتعقيد تمديد النبضات بشكل كافٍ ضمن إعداد بصري مدمج.
يظهر حل أنيق
طور الباحثون في جامعة لوند الآن طريقة مدمجة وأنيقة لتمديد نبضات الليزر فائقة السرعة باستخدام مبدأ بصري بسيط. يتم نشر البحث في المجلةاوبتيكا.
من خلال إرسال شعاع ليزر نابض عبر محزوز الحيود-وهو مكون يفصل الضوء مكانيًا إلى ألوانه-وتصوير المحزوز باستخدام مجموعة من العدسات، يمكنهم التحكم بدقة في مدة النبضة عبر شعاع الليزر.
يسمح هذا الأسلوب بإطالة نبضات الفيمتو ثانية أكثر من عشرة أضعاف ضمن إعداد بصري مدمج.
يؤدي ذلك إلى تمكين التوصيف الكامل في لقطة واحدة، دون الحاجة إلى -عناصر بصرية للتعويض المسبق. نتيجة هذا العمل هي تقنية متعددة الاستخدامات يمكنها العمل لفترات نبضية تتراوح من بضعة فمتوثانية إلى مئات، وبالتالي تغطي التطبيقات العلمية والصناعية والطبية. فهو يفتح الباب أمام المراقبة-الحقيقية للنبضات الفردية، وهو أمر كان بعيدًا عن متناول العديد من منصات الليزر في السابق.
نتطلع إلى الأمام
بعيدًا عن توصيف النبضات، يمكن تطبيق هذا المبدأ البصري لتشكيل الخصائص الزمانية المكانية لنبضات الضوء واستكشاف طرق مختلفة لدراسة تفاعلات المادة الضوئية.
ويخلص كورد أرنولد، كبير المحاضرين في الفيزياء الذرية بجامعة لوند، إلى أنه "مع استمرار الليزر فائق السرعة في دفع الابتكار في العلوم والتكنولوجيا، فإن أدوات مثل هذه ستكون أساسية لدفع حدود الدقة والفهم".
