الحد الأقصى للطاقة الذي لا تتجاوزه الليزرات أبداً

شهدت تكنولوجيا الليزر، التي تعمل بتضخيم الضوء عبر الإصدار المحفّز، نمواً كبيراً منذ ظهورها في خمسينيات القرن الماضي. بدأت الأمور ب lasers هيليوم-نيون البسيطة، ثم وصلت إلى lasers البيتاواط الحديثة، واتسمت التكنولوجيا بقدرة عالية ونبضات زمنية قصيرة. أولى الخطوات الجوهرية جاءت بفضل نيشيزاوا، تاونز، وغولد، ثم تلتها تطورات مثل تبديل Q، قفل الوضع، وتقنية تضخيم النبضات الزقزقية (CPA) التي سمحت بتحقيق طاقات أعلى دون تدمير مكونات الليزر.

تستند فيزياء الليزر إلى وسط الكسب، مصدر المضخة، والمرنان البصري، وتعتمد على ظواهر مثل الإصدار المحفَّز وانعكاس التعداد. تُستخدم تقنيات مثل CPA لتقليل الضرر الذي يلحق بالمادة عند الوصول إلى طاقات ذروة مرتفعة. تُصنَّف الليزرات إلى أنواع متعددة حسب الوسط (غاز، صلب، ألياف)، أو طريقة التشغيل (موجة مستمرة أو نبضية)، أو المجال التطبيقي (الليزر الصناعي، الطبي، البحثي، والدفاعي).

تتراوح طاقات الليزرات من ميكرو جول في التطبيقات الطبية والبحثية الدقيقة إلى ميغا جول في مشاريع ضخمة مثل منشأة الإشعال الوطني (NIF). تتحدد أعلى طاقة تنتجها أنظمة الليزر بحجم الوسط، جودة الشعاع، تباين النبضة، والخصائص غير الخطية للمواد. تواجه الأنظمة حدوداً عملية مثل تلف المكونات البصرية، ضغط الفوتونات، والليزر الطفيلي، وهي عقبات لا تُتجاوز بيسر.

رغم تلك التحديات، يواصل البحث في تكنولوجيا الليزر التقدم. تسعى الأبحاث الحالية إلى تطوير lasers تتجاوز 10 بيتاواط باستخدام تقنيات مثل OPCPA وتبليط الحزم، وتحقيق نبضات قصيرة تصل إلى مجال الأتوثانية والزيبتوثانية. تُدرس مواد ليزر جديدة، وتُوسَّع مجالات التطبيق لتشمل الاندماج النووي، تسريع الجسيمات، وإزالة الحطام الفضائي.

يُعد الليزر اليوم أداة أساسية في مجالات متعددة، من الجراحة الدقيقة والطباعة الحجرية إلى فيزياء الطاقة العالية والبحوث الأساسية، مع آفاق واعدة تدفعه إلى مستويات غير مسبوقة من الطاقة والدقة الزمنية.