2023 年的诺贝尔物理学奖颁给了 3 位研究阿秒激光的科学家。些激光器可以把激光分割成一小股一小股,以极短的间隔时间射出,这种激光就被称为“脉冲激光”。
科学家们把每一个激光脉冲的间隔时间称为“脉冲宽度”(简称为脉宽),所以,脉宽的单位就是时间单位。一束每隔 1 秒发出一颗“激光子弹”的激光,它的脉宽就是 1 秒,这种激光我们就可以把它叫做“秒光”。
1 阿秒等于 100 亿亿分之一秒,假如我们把 1 阿秒想象成是 1 秒那么长,那么 1 秒就等于 317 亿年这么长,比宇宙年龄还要大 1 倍多。
阿秒激光打开了一扇通往电子研究的极端超快运动过程的大门,为人类进一步研究微观世界创造了一把强有力的工具。
玩过摄影的人应该都能理解什么是快门速度吧?我们要拍摄的对象运动的越快,就需要越高的快门速度,快门速度不够的话,拍出来的照片或者视频就会有拖影。
在视频拍摄中有一个参数叫做“帧率(fps)”,也就是一秒钟拍多少张照片的意思。我们用手机拍摄的视频,一般是 30fps,一秒钟拍摄 30 张照片,用来记录日常生活中的画面基本够了。
但是,如果你用手机拍一个
水滴 入水的画面,基本上什么也拍不到,因为水滴入水的速度太快了。但是,如果我们用高速摄影机来拍摄水滴入水,就能清晰地看到水滴入水的全过程。
用纳秒光可以拍摄到各种化学反应,比如结晶的过程。
用皮秒光可以拍摄到分子尺度的运动。
用飞秒光可以拍摄到原子尺度的运动。
而用阿秒光可以拍摄到原子内部,也就是电子尺度的运动。打个比方来说,阿秒光就好像人类终于制造出了一支能刺入原子内部的探针,直接触碰到电子。
在材料加工领域,阿秒激光技术可用于微加工、切割和打孔。由于激光脉冲持续时间极短,阿秒激光能够在材料表面产生非常高的功率密度,从而实现高精度和高质量的切割和加工。
在生物医学领域,阿秒激光技术可用于细胞和组织的显微孔隙化、细胞破碎以及激活光敏剂的医疗治疗。阿秒激光技术的高精度和非热性特性使其成为一种理想的生物医学应用工具。
在光通信领域,阿秒激光技术可用于光纤通信的增强和优化。阿秒激光能够生成宽带光谱信号,提供高速和大容量的数据传输。此外,阿秒激光也可以用于光频梳的生成,用于频率测量和精确校准。
在光谱学领域,阿秒激光技术可用于分子结构和化学反应的研究。阿秒激光的高时间分辨率和高频率稳定性使其成为研究快速动态过程的理想工具,如分子振动和化学反应的实时观察。
据公开信息,在我国位于
粤港澳大湾区的松山湖材料实验室,正在规划一台阿秒激光装置。据介绍,先进阿秒激光设施由中科院物理所与中科院西光所共建、松山湖材料实验室参与建设。
阿秒激光是尖端技术,可用于前沿科学技术探索。但当前在国内处于探索建设阶段,距离工业化还有一些路要走。不建议炒作相关概念股。