Γιατί είναι δύσκολο να επιτευχθεί δράση με λέιζερ σε υψηλότερο εύρος συχνοτήτων;
1. Έλλειψη κατάλληλων μέσων κέρδους:
Η εύρεση κατάλληλων υλικών που μπορούν να προσφέρουν επαρκή κέρδος για τη δράση λέιζερ στις συχνότητες EUV και ακτίνων Χ αποτελούν σημαντικό εμπόδιο. Σε αυτές τις συχνότητες, τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων είναι στενά συνδεδεμένα και οι μεταβάσεις μεταξύ αυτών των επιπέδων απαιτούν πολύ υψηλές ενέργειες. Αυτό καθιστά δύσκολο να βρεθούν υλικά που μπορούν να ενισχύσουν αποτελεσματικά το φως σε τέτοια μικρά μήκη κύματος.
2. Υψηλή απορρόφηση και σκέδαση:
Στις συχνότητες των ακτίνων Χ και των ακτίνων Χ, τα υλικά γίνονται υψηλής απορρόφησης και διασκορπισμού. Αυτό σημαίνει ότι τα φωτεινά κύματα μπορούν εύκολα να εξασθενήσουν και να διασκορπιστούν από τα άτομα, καθιστώντας την πρόκληση για την επίτευξη επαρκούς ενίσχυσης και τη διατήρηση μιας συνεκτικής δέσμης λέιζερ.
3. Σύντομα μήκους κύματος και οπτικά:
Τα μικρά μήκη κύματος των ακτίνων Χ και των ακτίνων Χ απαιτούν εξειδικευμένα οπτικά εξαρτήματα και τεχνικές κατασκευής. Οι συμβατικοί καθρέφτες και οι φακοί καθίστανται αναποτελεσματικοί σε αυτές τις συχνότητες και απαιτούνται εναλλακτικές μέθοδοι, όπως οι πολυστρωματικοί καθρέφτες και οι πλάκες ζώνης, για τον χειρισμό και την εστίαση του φωτός. Αυτά τα οπτικά είναι πρόκληση για το σχεδιασμό και την κατασκευή με την απαιτούμενη ακρίβεια.
4. Απαιτήσεις υψηλής ισχύος και ενέργειας:
Η επίτευξη δράσης με λέιζερ σε υψηλότερες συχνότητες απαιτεί τυπικά πηγές υψηλής ισχύος ή παλμούς υψηλής ενέργειας για να ξεπεραστούν οι εγγενείς αναποτελεσματικότητες και απώλειες που σχετίζονται με αυτές τις φασματικές περιοχές. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει σημαντικές τεχνικές και μηχανικές προκλήσεις όσον αφορά τη δημιουργία και τη διαχείριση τέτοιας έντονης και ενεργειακής ακτινοβολίας.
5. Παραγωγή θερμότητας και θερμικές επιδράσεις:
Η απορρόφηση των ακτίνων Χ και Χ στα υλικά μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές θέρμανσης και θερμικές επιδράσεις. Αυτό μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα οπτικά εξαρτήματα και μπορεί να εισαγάγει αστάθειες στο σύστημα λέιζερ, καθιστώντας δύσκολη τη διατήρηση της σταθερής και ελεγχόμενης λειτουργίας λέιζερ.
6. Ιονισμός και σχηματισμός πλάσματος:
Σε αρκετά υψηλές εντάσεις, η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας ακτίνων Χ και ακτίνων Χ με ύλη μπορεί να οδηγήσει σε ιονισμό και σχηματισμό πλάσματος. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετες προκλήσεις όσον αφορά τον έλεγχο των αλληλεπιδράσεων με λέιζερ και την πρόληψη ζημιών στο σύστημα λέιζερ.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, σημειώθηκε σημαντική πρόοδος στην ανάπτυξη λέιζερ ακτίνων Χ και ακτίνων Χ. Χρησιμοποιώντας εξελιγμένες τεχνικές όπως η υψηλής αρμονικής παραγωγής, τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων και οι προσεγγίσεις που βασίζονται στο πλάσμα, οι ερευνητές μπόρεσαν να επιδείξουν δράση λέιζερ σε συχνότητες 越来越高的. Ωστόσο, η επίτευξη πρακτικών και ισχυρών λέιζερ σε αυτές τις ακραίες περιοχές μήκους κύματος εξακολουθεί να απαιτεί συνεχιζόμενη έρευνα και εξελίξεις στην επιστήμη των υλικών, την οπτική και τις τεχνολογίες υψηλής ισχύος.
