२० फेम्टोसेकेन्डभन्दा कम देखिने प्रकाशट्युनेबल पल्स्ड लेजर स्रोत
हालै, बेलायतको एक अनुसन्धान टोलीले एक नवीन अध्ययन प्रकाशित गर्यो, जसमा घोषणा गरिएको थियो कि उनीहरूले २० फेम्टोसेकेन्डभन्दा कम ट्युनेबल मेगावाट-स्तरको दृश्य प्रकाश ट्युनेबल सफलतापूर्वक विकास गरेका छन्।स्पन्दित लेजर स्रोत। यो स्पन्दित लेजर स्रोत, अल्ट्राफास्टफाइबर लेजरयो प्रणालीले ट्युनेबल तरंगदैर्ध्य, अति छोटो अवधि, ३९ न्यानोजुलसम्मको उच्च ऊर्जा र २ मेगावाटभन्दा बढीको अधिकतम शक्ति भएका पल्सहरू उत्पादन गर्न सक्षम छ, जसले अल्ट्राफास्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी, जैविक इमेजिङ, र औद्योगिक प्रशोधन जस्ता क्षेत्रहरूको लागि नयाँ अनुप्रयोग सम्भावनाहरू खोल्छ।
यस प्रविधिको मुख्य आकर्षण दुई अत्याधुनिक विधिहरूको संयोजनमा निहित छ: "गेन-म्यानेज्ड ननलाइनर एम्प्लीफिकेशन (GMNA)" र "रेजोनन्ट डिस्पर्सिभ वेभ (RDW) उत्सर्जन"। विगतमा, यस्ता उच्च-प्रदर्शन ट्युनेबल अल्ट्राशर्ट पल्सहरू प्राप्त गर्न, महँगो र जटिल टाइटेनियम-नीलम लेजरहरू वा अप्टिकल प्यारामेट्रिक एम्पलीफायरहरू सामान्यतया आवश्यक पर्थ्यो। यी उपकरणहरू महँगो, भारी, र मर्मत गर्न गाह्रो मात्र थिएनन्, तर कम पुनरावृत्ति दरहरू र ट्युनिङ दायराहरू द्वारा पनि सीमित थिए। यस पटक विकसित गरिएको सबै-फाइबर समाधानले प्रणाली वास्तुकलालाई उल्लेखनीय रूपमा सरलीकृत मात्र गर्दैन तर लागत र जटिलतालाई पनि धेरै कम गर्छ। यसले ४.८ मेगाहर्ट्जको उच्च पुनरावृत्ति आवृत्तिमा ४०० देखि ७०० न्यानोमिटर र उच्च-शक्ति पल्सभन्दा बाहिर ट्युनेबल, उप-२० फेमटोसेकेन्डको प्रत्यक्ष उत्पादन सक्षम बनाउँछ। अनुसन्धान टोलीले सटीक रूपमा डिजाइन गरिएको प्रणाली वास्तुकला मार्फत यो सफलता हासिल गर्यो। पहिलो, तिनीहरूले बीउ स्रोतको रूपमा ननलाइनर एम्प्लीफिकेशन रिंग मिरर (NALM) मा आधारित पूर्ण ध्रुवीकरण-संरक्षण मोड-लक गरिएको यटरबियम फाइबर ओसिलेटर प्रयोग गरे। यो डिजाइनले प्रणालीको दीर्घकालीन स्थिरता सुनिश्चित मात्र गर्दैन, तर भौतिक संतृप्त अवशोषकहरूको क्षय समस्यालाई पनि बेवास्ता गर्दछ। प्री-एम्प्लीफिकेशन र पल्स कम्प्रेसन पछि, बीउ दालहरू GMNA चरणमा परिचय गराइन्छ। GMNA ले अप्टिकल फाइबरहरूमा स्व-चरण मोड्युलेसन र अनुदैर्ध्य असममित लाभ वितरण प्रयोग गर्दछ स्पेक्ट्रल ब्रोडनिंग प्राप्त गर्न र लगभग उत्तम रेखीय चिरपको साथ अल्ट्रासर्ट पल्सहरू उत्पन्न गर्न, जुन अन्ततः ग्रेटिंग जोडीहरू मार्फत उप-40 फेमटोसेकेन्डमा संकुचित हुन्छन्। RDW उत्पादन चरणको समयमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले स्व-डिजाइन र निर्मित नौ-रेजोनेटर एन्टी-रेजोनेन्स होलो-कोर फाइबरहरू प्रयोग गरे। यस प्रकारको अप्टिकल फाइबरमा पम्प पल्स ब्यान्ड र दृश्य प्रकाश क्षेत्रमा अत्यन्त कम हानि हुन्छ, जसले ऊर्जालाई पम्पबाट फैलिएको तरंगमा कुशलतापूर्वक रूपान्तरण गर्न सक्षम बनाउँछ र उच्च-हानि अनुनाद ब्यान्डको कारणले हुने हस्तक्षेपबाट बच्न सक्छ। इष्टतम अवस्थाहरूमा, प्रणालीद्वारा फैलावट तरंग पल्स ऊर्जा उत्पादन ३९ न्यानोजुलसम्म पुग्न सक्छ, सबैभन्दा छोटो पल्स चौडाइ १३ फेम्टोसेकेन्डसम्म पुग्न सक्छ, शिखर शक्ति २.२ मेगावाटसम्म उच्च हुन सक्छ, र ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता १३% सम्म उच्च हुन सक्छ। अझ रोमाञ्चक कुरा के छ भने ग्यासको चाप र फाइबर प्यारामिटरहरू समायोजन गरेर, प्रणालीलाई सजिलै पराबैंगनी र इन्फ्रारेड ब्यान्डहरूमा विस्तार गर्न सकिन्छ, गहिरो पराबैंगनीबाट इन्फ्रारेडमा वाइडब्यान्ड ट्युनिङ प्राप्त गर्दै।
यो अनुसन्धानले फोटोनिक्सको आधारभूत क्षेत्रमा मात्र महत्वपूर्ण महत्त्व राख्दैन, तर औद्योगिक र अनुप्रयोग क्षेत्रहरूको लागि नयाँ परिस्थिति पनि खोल्छ। उदाहरणका लागि, बहु-फोटोन माइक्रोस्कोपी इमेजिङ, अल्ट्राफास्ट टाइम-रिजोल्युड स्पेक्ट्रोस्कोपी, सामग्री प्रशोधन, सटीक औषधि, र अल्ट्राफास्ट ननलाइनर अप्टिक्स अनुसन्धान जस्ता क्षेत्रहरूमा, यो कम्प्याक्ट, कुशल, र कम लागतको नयाँ प्रकारको अल्ट्राफास्ट प्रकाश स्रोतले प्रयोगकर्ताहरूलाई अभूतपूर्व उपकरणहरू र लचिलोपन प्रदान गर्नेछ। विशेष गरी उच्च पुनरावृत्ति दरहरू, शिखर शक्ति र अल्ट्रा-छोटो पल्सहरू आवश्यक पर्ने परिदृश्यहरूमा, यो प्रविधि निस्सन्देह बढी प्रतिस्पर्धी छ र परम्परागत टाइटेनियम-नीलमणि वा अप्टिकल प्यारामेट्रिक प्रवर्धन प्रणालीहरूको तुलनामा बढी पदोन्नति क्षमता छ।
भविष्यमा, अनुसन्धान टोलीले प्रणालीलाई अझ अनुकूलन गर्ने योजना बनाएको छ, जस्तै धेरै खाली-स्थान अप्टिकल कम्पोनेन्टहरू समावेश गर्ने हालको वास्तुकलालाई अप्टिकल फाइबरहरूमा एकीकृत गर्ने, वा प्रणालीको लघुकरण र एकीकरण प्राप्त गर्न हालको ओसिलेटर र एम्पलीफायर संयोजनलाई प्रतिस्थापन गर्न एकल मामिशेभ ओसिलेटर प्रयोग गर्ने। थप रूपमा, विभिन्न प्रकारका एन्टी-रेजोनान्स फाइबरहरूमा अनुकूलन गरेर, रमन सक्रिय ग्यासहरू र फ्रिक्वेन्सी दोब्बर मोड्युलहरू परिचय गरेर, यो प्रणालीलाई फराकिलो ब्यान्डमा विस्तार गर्ने अपेक्षा गरिएको छ, जसले पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश र इन्फ्रारेड जस्ता धेरै क्षेत्रहरूको लागि अल-फाइबर, वाइडब्यान्ड, अल्ट्राफास्ट लेजर समाधानहरू प्रदान गर्दछ।
चित्र १. स्पन्दित लेजरको ट्युनिङको योजनाबद्ध रेखाचित्र
पोस्ट समय: मे-२८-२०२५