एटोसेकेन्ड विज्ञानको लागि अल्ट्रा फास्ट लेजर

अल्ट्रा फास्ट लेजरएटोसेकेन्ड विज्ञानको लागि
हाल, एटोसेकेन्ड पल्सहरू मुख्यतया बलियो क्षेत्रहरूद्वारा संचालित उच्च-अर्डर हार्मोनिक जेनेरेसन (HHG) मार्फत प्राप्त गरिन्छ। तिनीहरूको उत्पादनको सारलाई इलेक्ट्रोनहरूलाई आयोनाइज्ड, एक्सेलेरेटेड, र बलियो लेजर विद्युतीय क्षेत्रद्वारा पुन: संयोजन गरी ऊर्जा जारी गर्ने रूपमा बुझ्न सकिन्छ, जसले गर्दा एटोसेकेन्ड XUV पल्सहरू उत्सर्जन हुन्छन्।
त्यसकारण, एटोसेकेन्ड आउटपुट पल्स चौडाइ, ऊर्जा, तरंगदैर्ध्य, र पुनरावृत्ति दर प्रति अत्यन्तै संवेदनशील हुन्छ।ड्राइभिङ लेजर(अल्ट्रा फास्ट लेजर): छोटो पल्स चौडाइ एटोसेकेन्ड पल्सलाई अलग गर्न लाभदायक हुन्छ, उच्च ऊर्जाले आयनीकरण र दक्षतामा सुधार गर्छ, लामो तरंगदैर्ध्यले कटअफ ऊर्जा बढाउँछ तर रूपान्तरण दक्षतालाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउँछ, र उच्च पुनरावृत्ति दरले सिग्नल-टु-नोइज अनुपातमा सुधार गर्छ तर एकल पल्स ऊर्जाद्वारा सीमित हुन्छ। विभिन्न अनुप्रयोगहरू (जस्तै इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी, एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी, संयोग गणना, आदि) ले एटोसेकेन्ड पल्स सूचकांकमा फरक जोड दिन्छ, जसले ड्राइभिङ लेजरहरूको लागि भिन्न र व्यापक आवश्यकताहरूलाई अगाडि बढाउँछ। ड्राइभिङ लेजरहरूको कार्यसम्पादन सुधार गर्नु एटोसेकेन्ड विज्ञानमा प्रयोगको लागि महत्त्वपूर्ण छ।

ड्राइभिङ लेजरहरूको कार्यसम्पादन बढाउन चार मुख्य प्राविधिक मार्गहरू (अल्ट्रा फास्ट लेजर)
१. उच्च ऊर्जा: HHG को कम रूपान्तरण दक्षतालाई पार गर्न र उच्च-थ्रुपुट एटोसेकेन्ड पल्स प्राप्त गर्न डिजाइन गरिएको। प्राविधिक विकास परम्परागत चिर्प्ड पल्स एम्प्लिफिकेशन (CPA) बाट अप्टिकल प्यारामेट्रिक एम्प्लिफिकेशन परिवारमा सरेको छ, जसमा अप्टिकल प्यारामेट्रिक चिर्प्ड पल्स एम्प्लिफिकेशन (OPCPA), डुअल चिर्प्ड OPA (DC-OPA), फ्रिक्वेन्सी डोमेन OPA (FOPA), र क्वासी फेज मिल्दो OPCPA (QPCPA) समावेश छन्। थर्मल प्रभावहरू र गैर-रेखीय क्षति जस्ता एकल च्यानल एम्प्लिफायरहरूको भौतिक सीमितताहरू पार गर्न र जुल स्तर ऊर्जा आउटपुट प्राप्त गर्न कोहेरेन्ट बीम संश्लेषण (CBC) र पल्स स्प्लिटिंग एम्प्लिफिकेशन (DPA) संश्लेषण प्रविधिहरूलाई थप संयोजन गर्दै।
२. छोटो पल्स चौडाइ: इलेक्ट्रोनिक गतिशीलता विश्लेषण गर्न प्रयोग गर्न सकिने पृथक एटोसेकेन्ड पल्सहरू उत्पन्न गर्न डिजाइन गरिएको, जसलाई थोरै वा सब-पेरियोडिक ड्राइभिङ पल्स र स्थिर क्यारियर इन्भेलभ फेज (CEP) आवश्यक पर्दछ। मुख्य प्रविधिहरूमा पल्स चौडाइलाई अत्यन्त छोटो लम्बाइमा कम्प्रेस गर्न खोक्रो कोर फाइबर (HCF), बहु पातलो फिल्म (MPSC), र बहु-च्यानल गुहा (MPC) जस्ता गैर-रेखीय पोस्ट कम्प्रेसन प्रविधिहरू प्रयोग गर्नु समावेश छ। CEP स्थिरता f-2f इन्टरफेरोमिटर प्रयोग गरेर मापन गरिन्छ र सक्रिय प्रतिक्रिया/फिडफर्वार्ड (जस्तै AOFS, AOPDF) वा फ्रिक्वेन्सी भिन्नता प्रक्रियाहरूमा आधारित निष्क्रिय सबै-अप्टिकल आत्म स्थिरीकरण संयन्त्रहरू मार्फत प्राप्त गरिन्छ।
३. लामो तरंगदैर्ध्य: बायोमोलेक्युल इमेजिङको लागि एटोसेकेन्ड फोटोन ऊर्जालाई "पानी विन्डो" ब्यान्डमा धकेल्न डिजाइन गरिएको। तीन प्रमुख प्राविधिक मार्गहरू हुन्:
अप्टिकल प्यारामेट्रिक प्रवर्धन (OPA) र यसको क्यास्केड: यो १-५ μm तरंगदैर्ध्य दायरामा मुख्यधारा समाधान हो, जसमा BiBO र MgO जस्ता क्रिस्टलहरू प्रयोग गरिन्छ: LN; >५ μm तरंगदैर्ध्य ब्यान्डको लागि ZGP र LiGaS ₂ जस्ता क्रिस्टलहरू आवश्यक पर्दछ।
डिफरेंशियल फ्रिक्वेन्सी जेनेरेसन (DFG) र इन्ट्रा पल्स डिफरेंशियल फ्रिक्वेन्सी (IPDFG): निष्क्रिय CEP स्थिरताका साथ बीज स्रोतहरू प्रदान गर्न सक्छ।
प्रत्यक्ष लेजर प्रविधि, जस्तै Cr: ZnS/Se ट्रान्जिसन मेटल डोप्ड चलकोजेनाइड लेजरहरू, "मिड इन्फ्रारेड टाइटेनियम नीलमणि" भनेर चिनिन्छ र यसमा कम्प्याक्ट संरचना र उच्च दक्षताका फाइदाहरू छन्।
४. उच्च पुनरावृत्ति दर: सिग्नल-देखि-आवाज अनुपात र डेटा अधिग्रहण दक्षता सुधार गर्ने र स्पेस चार्ज प्रभावहरूको सीमिततालाई सम्बोधन गर्ने उद्देश्यले। दुई मुख्य मार्गहरू:
अनुनाद बढाइएको गुहा प्रविधि: HHG चलाउन मेगाहर्ट्ज स्तरको दोहोरिने आवृत्ति पल्सको शिखर शक्ति बढाउन उच्च-परिशुद्धता अनुनाद गुहा प्रयोग गरेर, XUV फ्रिक्वेन्सी कम्ब्स जस्ता क्षेत्रहरूमा लागू गरिएको छ, तर पृथक एटोसेकेन्ड पल्सहरू उत्पादन गर्न अझै पनि चुनौतीहरू छन्।
उच्च पुनरावृत्ति दर रउच्च-शक्ति लेजरOPCPA, फाइबर CPA र ननलाइनर पोस्ट कम्प्रेसन सहितको प्रत्यक्ष ड्राइभ, र पातलो फिल्म ओसिलेटरले १०० kHz को पुनरावृत्ति दरमा पृथक एटोसेकेन्ड पल्स जेनेरेसन हासिल गरेको छ।