Công nghệ và xu hướng phát triển của laser atto giây tại Trung Quốc

Công nghệ và xu hướng phát triển của laser atto giây tại Trung Quốc

Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã báo cáo kết quả đo lường 160 xung atto giây cô lập vào năm 2013. Các xung atto giây cô lập (IAP) của nhóm nghiên cứu này được tạo ra dựa trên các sóng hài bậc cao được điều khiển bởi các xung laser femto giây dưới 5 được ổn định bởi CEP, với tốc độ lặp lại là 1 kHz. Các đặc điểm thời gian của xung atto giây được mô tả bằng phương pháp quang phổ kéo dài atto giây. Kết quả cho thấy đường chùm tia này có thể cung cấp các xung atto giây cô lập với thời lượng xung là 160 atto giây và bước sóng trung tâm là 82eV. Nhóm nghiên cứu đã đạt được những đột phá trong công nghệ tạo nguồn atto giây và công nghệ quang phổ kéo dài atto giây. Các nguồn ánh sáng cực tím cực đại với độ phân giải atto giây cũng sẽ mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới cho vật lý vật chất ngưng tụ. Năm 2018, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cũng đã báo cáo một kế hoạch xây dựng một thiết bị đo lường phân giải thời gian siêu nhanh liên ngành kết hợp các nguồn sáng atto giây với nhiều thiết bị đầu cuối đo lường khác nhau. Điều này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện các phép đo linh hoạt, phân giải thời gian từ atto giây đến femto giây, các quá trình siêu nhanh trong vật chất, đồng thời vẫn đảm bảo độ phân giải động lượng và không gian. Nó cũng cho phép các nhà nghiên cứu khám phá và kiểm soát động lực học điện tử siêu nhanh ở cấp độ vi mô trong các nguyên tử, phân tử, bề mặt và vật liệu rắn khối. Điều này cuối cùng sẽ mở đường cho việc hiểu và ứng dụng các hiện tượng vĩ mô liên quan, bao gồm nhiều lĩnh vực nghiên cứu như vật lý, hóa học và sinh học.

Năm 2020, Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung đã đề xuất sử dụng phương pháp tiếp cận toàn quang học để đo lường và tái tạo chính xác các xung atto giây thông qua công nghệ cổng quang phân giải tần số. Cũng trong năm 2020, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã báo cáo rằng họ đã tạo thành công các xung atto giây cô lập bằng cách định hình trường quang điện xung femto giây thông qua ứng dụng công nghệ cổng thông qua chọn lọc ánh sáng kép. Năm 2023, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Quốc phòng Quốc gia đã đề xuất một quy trình PROOF nhanh, được gọi là qPROOF, để mô tả đặc tính của các xung atto giây cô lập băng thông siêu rộng.

Năm 2025, các nhà nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Thượng Hải đã phát triển công nghệ đồng bộ hóa laser dựa trên hệ thống đồng bộ hóa thời gian được xây dựng độc lập, cho phép đo độ dao động thời gian với độ chính xác cao và phản hồi thời gian thực của laser pico giây. Điều này không chỉ kiểm soát độ dao động thời gian của hệ thống trong phạm vi atto giây mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống laser trong quá trình vận hành lâu dài. Hệ thống phân tích và điều khiển được phát triển có thể thực hiện hiệu chỉnh độ dao động thời gian theo thời gian thực. Cùng năm đó, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng laser xoáy không thời gian cường độ tương đối tính (STOV) để tạo ra các xung tia gamma atto giây cô lập mang mômen động lượng góc quỹ đạo ngang.

Lĩnh vực laser atto giây đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng, bao gồm nhiều khía cạnh từ nghiên cứu cơ bản đến thúc đẩy ứng dụng. Thông qua nỗ lực của các nhóm nghiên cứu khoa học, việc xây dựng cơ sở hạ tầng, hỗ trợ các chính sách quốc gia, cũng như hợp tác và trao đổi trong nước và quốc tế, triển vọng phát triển rộng mở của Trung Quốc trong lĩnh vực laser atto giây sẽ được mở rộng. Khi ngày càng nhiều trường đại học và viện nghiên cứu tham gia nghiên cứu laser atto giây, một nhóm tài năng nghiên cứu khoa học với tầm nhìn quốc tế và năng lực đổi mới sẽ được bồi dưỡng, thúc đẩy sự phát triển bền vững của khoa học atto giây. Cơ sở khoa học lớn Atto giây Quốc gia cũng sẽ cung cấp một nền tảng nghiên cứu hàng đầu cho cộng đồng khoa học và đóng góp lớn hơn cho sự tiến bộ của khoa học và công nghệ.