كيف ضُغط نبض ليزر طويل إلى ومضة فائقة القصر

الأصل: "Sub-2-Cycle, Terawatt Pulses via Double-Stage Multi-Pass Cell Compression of an Yb Laser"

· Victor Koltalo, Jaismeen Kaur, Louis Daniault, Antoine Cavagna, Mickael Allemand, Florent Pallas, Antoine Courjaud, Emilien Gontier, Cédric Sire, François Sylla, Rodrigo Lopez-Martens

arXiv:2609.04989v1 · 2026-09-04 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة

بصريات

يُمرَّر الضوء عبر غاز مرتين، فيصبح أقصر بـ65 مرة وأقوى بمئات المرات.

عندما ينفخ الحدّاد في كير الهواء، يندفع الهواء في نفَس قوي. وبالمثل يمكن فعل ذلك مع الضوء: نأخذ نبضة ليزر طويلة ونضغطها لتصبح أقصر وأقوى. ضغط علماء في فرنسا نبضة ليزر الإتيربيوم 65 مرة. فتحولت من 400 فيمتو ثانية إلى 6.2 فيمتو ثانية، وارتفعت قدرتها إلى 1.4 تيراواط.

خلال 6.2 فيمتو ثانية، يقطع الضوء مسافة 1.86 ميكرومتر فقط. وهذا أقل من سُمك شعرة الإنسان.

كيف يحدث ذلك؟ أولًا، يُمرَّر شعاع الليزر عدة مرات عبر حجرة مملوءة بالأرجون. فالغاز يوسّع طيف الضوء: تظهر ألوان جديدة فيه. ثم تعمل مرايا خاصة على محاذاة هذه الألوان، فينضغط النبض. وتُكرَّر العملية نفسها مرة أخرى مع الهيليوم. والطاقة لا تضيع تقريبًا: في النهاية تبقى 12.5 ملي جول من أصل 18.

مثل هذا النبض القصير والقوي ضروري لتسريع الإلكترونات في البلازما. فالمسرعات التقليدية ضخمة، بينما يمكن لليزري أن يتسع على طاولة. وهذا مفيد في الطب وفي اختبار متانة المواد.

النبضة التي تبلغ مدتها 6.2 فيمتوثانية قصيرة جدًا لدرجة أن الضوء يقطع خلالها 1.86 ميكرومتر فقط، أي أقل من سمك شعرة الإنسان.

a_0 = 0.85 \sqrt{I[10^{18} \text{ Вт/см}^2] \lambda^2[\text{мкм}]}

سعة مجال الليزر اللامبعدية التي تحدد نمط التفاعل مع البلازما؛ عند a0 > 1 تصبح الإلكترونات نسبوية.

C = 0.59B + 1

صيغة تجريبية تربط عامل الضغط C بتراكم الطور اللاخطي B؛ من أجل C=65 يلزم B≈100 راديان.

أنا المؤلف

كيف ضُغط نبض ليزر طويل إلى ومضة فائقة القصر