നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസർ ടെക്നോളജി രണ്ടാം ഭാഗം

നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസർ ടെക്നോളജി രണ്ടാം ഭാഗം

(3)സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ

1960-ൽ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ റൂബി ലേസർ ഒരു സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ ആയിരുന്നു, ഉയർന്ന ഔട്ട്‌പുട്ട് ഊർജ്ജവും വിശാലമായ തരംഗദൈർഘ്യ കവറേജും ഇതിന്റെ സവിശേഷതയായിരുന്നു. സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറിന്റെ സവിശേഷമായ സ്പേഷ്യൽ ഘടന നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ഔട്ട്‌പുട്ടിന്റെ രൂപകൽപ്പനയിൽ അതിനെ കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ളതാക്കുന്നു. നിലവിൽ, നടപ്പിലാക്കിയ പ്രധാന രീതികളിൽ ഷോർട്ട് കാവിറ്റി രീതി, വൺ-വേ റിംഗ് കാവിറ്റി രീതി, ഇൻട്രാകാവിറ്റി സ്റ്റാൻഡേർഡ് രീതി, ടോർഷൻ പെൻഡുലം മോഡ് കാവിറ്റി രീതി, വോളിയം ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗ് രീതി, സീഡ് ഇഞ്ചക്ഷൻ രീതി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ചിത്രം 7-ൽ നിരവധി സാധാരണ സിംഗിൾ-ലോഞ്ചിറ്റിയൂഡിനൽ മോഡ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകളുടെ ഘടന കാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം 7(എ) ഇൻ-കാവിറ്റി എഫ്‌പി സ്റ്റാൻഡേർഡിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിംഗിൾ ലോഞ്ചിറ്റ്യൂഡിനൽ മോഡ് സെലക്ഷന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം കാണിക്കുന്നു, അതായത്, സ്റ്റാൻഡേർഡിന്റെ ഇടുങ്ങിയ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ട്രാൻസ്മിഷൻ സ്പെക്ട്രം മറ്റ് രേഖാംശ മോഡുകളുടെ നഷ്ടം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അങ്ങനെ മറ്റ് രേഖാംശ മോഡുകൾ അവയുടെ ചെറിയ ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ് കാരണം മോഡ് മത്സര പ്രക്രിയയിൽ ഫിൽട്ടർ ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അങ്ങനെ ഒറ്റ രേഖാംശ മോഡ് പ്രവർത്തനം കൈവരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, എഫ്‌പി സ്റ്റാൻഡേർഡിന്റെ ആംഗിളും താപനിലയും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെയും രേഖാംശ മോഡ് ഇടവേള മാറ്റുന്നതിലൂടെയും ഒരു നിശ്ചിത ശ്രേണിയിലുള്ള തരംഗദൈർഘ്യ ട്യൂണിംഗ് ഔട്ട്‌പുട്ട് ലഭിക്കും. ചിത്രം 7(ബി) ഉം (സി) ഉം ഒരു ഒറ്റ രേഖാംശ മോഡ് ഔട്ട്‌പുട്ട് ലഭിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന നോൺ-പ്ലാനർ റിംഗ് ഓസിലേറ്ററും (NPRO) ടോർഷണൽ പെൻഡുലം മോഡ് കാവിറ്റി രീതിയും കാണിക്കുന്നു. റെസൊണേറ്ററിൽ ബീം ഒരൊറ്റ ദിശയിൽ പ്രചരിപ്പിക്കുക, സാധാരണ സ്റ്റാൻഡിംഗ് വേവ് കാവിറ്റിയിലെ വിപരീത കണങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ അസമമായ സ്പേഷ്യൽ വിതരണം ഫലപ്രദമായി ഇല്ലാതാക്കുക, അങ്ങനെ ഒരൊറ്റ രേഖാംശ മോഡ് ഔട്ട്‌പുട്ട് നേടുന്നതിന് സ്പേഷ്യൽ ഹോൾ ബേണിംഗ് ഇഫക്റ്റിന്റെ സ്വാധീനം ഒഴിവാക്കുക എന്നതാണ് പ്രവർത്തന തത്വം. ബൾക്ക് ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗ് (VBG) മോഡ് സെലക്ഷന്റെ തത്വം നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ച സെമികണ്ടക്ടറിന്റെയും ഫൈബർ നാരോ ലൈൻ-വിഡ്ത്ത് ലേസറുകളുടെയും തത്വത്തിന് സമാനമാണ്, അതായത്, VBG ഒരു ഫിൽട്ടർ എലമെന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, അതിന്റെ നല്ല സ്പെക്ട്രൽ സെലക്റ്റിവിറ്റിയും ആംഗിൾ സെലക്റ്റിവിറ്റിയും അടിസ്ഥാനമാക്കി, ചിത്രം 7(d) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, രേഖാംശ മോഡ് സെലക്ഷന്റെ പങ്ക് നേടുന്നതിന് ഓസിലേറ്റർ ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യത്തിലോ ബാൻഡിലോ ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്നു.
അതേസമയം, രേഖാംശ മോഡ് തിരഞ്ഞെടുക്കൽ കൃത്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും, ലൈൻവിഡ്ത്ത് കൂടുതൽ ചുരുക്കുന്നതിനും, നോൺലീനിയർ ഫ്രീക്വൻസി ട്രാൻസ്ഫോർമേഷനും മറ്റ് മാർഗങ്ങളും അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് മോഡ് മത്സര തീവ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും, ഇടുങ്ങിയ ലൈൻവിഡ്ത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ലേസറിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് തരംഗദൈർഘ്യം വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും ആവശ്യങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് നിരവധി രേഖാംശ മോഡ് തിരഞ്ഞെടുക്കൽ രീതികൾ സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്.അർദ്ധചാലക ലേസർഒപ്പംഫൈബർ ലേസറുകൾ.

(4) ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസർ

ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസർ, ഉത്തേജിത ബ്രില്ലൂയിൻ സ്‌കാറ്ററിംഗ് (എസ്‌ബി‌എസ്) ഇഫക്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, ഇത് കുറഞ്ഞ ശബ്‌ദവും ഇടുങ്ങിയ ലൈൻ‌വിഡ്ത്ത് ഔട്ട്‌പുട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യയും നേടുന്നു. ഫോട്ടോണും ആന്തരിക അക്കൗസ്റ്റിക് ഫീൽഡ് ഇടപെടലും ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റോക്‌സ് ഫോട്ടോണുകളുടെ ഒരു നിശ്ചിത ഫ്രീക്വൻസി ഷിഫ്റ്റ് ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ തത്വം, കൂടാതെ ഗെയിൻ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിൽ തുടർച്ചയായി ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 8 ൽ SBS പരിവർത്തനത്തിന്റെ ലെവൽ ഡയഗ്രവും ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസറിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടനയും കാണിക്കുന്നു.

അക്കോസ്റ്റിക് ഫീൽഡിന്റെ വൈബ്രേഷൻ ഫ്രീക്വൻസി കുറവായതിനാൽ, മെറ്റീരിയലിന്റെ ബ്രില്ലൂയിൻ ഫ്രീക്വൻസി ഷിഫ്റ്റ് സാധാരണയായി 0.1-2 സെ.മീ-1 മാത്രമാണ്, അതിനാൽ പമ്പ് ലൈറ്റ് ആയി 1064 nm ലേസർ ഉപയോഗിച്ച്, സ്റ്റോക്സ് തരംഗദൈർഘ്യം പലപ്പോഴും ഏകദേശം 1064.01 nm മാത്രമായിരിക്കും, എന്നാൽ ഇതിനർത്ഥം അതിന്റെ ക്വാണ്ടം പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത വളരെ ഉയർന്നതാണെന്നും (സിദ്ധാന്തത്തിൽ 99.99% വരെ). കൂടാതെ, മീഡിയത്തിന്റെ ബ്രില്ലൂയിൻ ഗെയിൻ ലൈൻവിഡ്ത്ത് സാധാരണയായി MHZ-ghz ക്രമത്തിൽ മാത്രമുള്ളതിനാൽ (ചില ഖര മാധ്യമങ്ങളുടെ ബ്രില്ലൂയിൻ ഗെയിൻ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ഏകദേശം 10 MHz മാത്രമാണ്), ഇത് 100 GHz ക്രമത്തിലുള്ള ലേസർ വർക്കിംഗ് സബ്സ്റ്റന്റിന്റെ ഗെയിൻ ലൈൻവിഡ്ത്തിനേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്, അതിനാൽ, ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസറിൽ ഉത്തേജിതരായ സ്റ്റോക്സിന് അറയിൽ ഒന്നിലധികം ആംപ്ലിഫിക്കേഷനുശേഷം വ്യക്തമായ സ്പെക്ട്രം ഇടുങ്ങിയ പ്രതിഭാസം കാണിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ അതിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് ലൈൻ വീതി പമ്പ് ലൈൻ വീതിയേക്കാൾ നിരവധി ഓർഡറുകൾ ഇടുങ്ങിയതാണ്. നിലവിൽ, ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസർ ഫോട്ടോണിക്സ് മേഖലയിലെ ഒരു ഗവേഷണ കേന്ദ്രമായി മാറിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ വളരെ ഇടുങ്ങിയ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ഔട്ട്‌പുട്ടിന്റെ Hz, sub-Hz ക്രമത്തെക്കുറിച്ച് നിരവധി റിപ്പോർട്ടുകൾ വന്നിട്ടുണ്ട്.

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, വേവ്ഗൈഡ് ഘടനയുള്ള ബ്രില്ലൂയിൻ ഉപകരണങ്ങൾ ഈ മേഖലയിൽ ഉയർന്നുവന്നിട്ടുണ്ട്മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ്, കൂടാതെ മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ, ഉയർന്ന സംയോജനം, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ എന്നിവയുടെ ദിശയിൽ അതിവേഗം വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, വജ്രം പോലുള്ള പുതിയ ക്രിസ്റ്റൽ വസ്തുക്കളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബഹിരാകാശത്ത് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസർ കഴിഞ്ഞ രണ്ട് വർഷത്തിനുള്ളിൽ ആളുകളുടെ കാഴ്ചപ്പാടിലേക്ക് കടന്നുവന്നിട്ടുണ്ട്, വേവ്ഗൈഡ് ഘടനയുടെയും കാസ്കേഡ് എസ്‌ബി‌എസ് തടസ്സത്തിന്റെയും ശക്തിയിൽ അതിന്റെ നൂതനമായ മുന്നേറ്റം, ബ്രില്ലൂയിൻ ലേസറിന്റെ ശക്തി 10 W മാഗ്നിറ്റ്യൂഡിലേക്ക്, അതിന്റെ പ്രയോഗം വിപുലീകരിക്കുന്നതിനുള്ള അടിത്തറ പാകി.
ജനറൽ ജംഗ്ഷൻ
നൂതനമായ അറിവുകളുടെ തുടർച്ചയായ പര്യവേക്ഷണത്തോടെ, നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസറുകൾ അവയുടെ മികച്ച പ്രകടനത്തിലൂടെ ശാസ്ത്രീയ ഗവേഷണത്തിൽ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഒരു ഉപകരണമായി മാറിയിരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗ കണ്ടെത്തലിനുള്ള ലേസർ ഇന്റർഫെറോമീറ്റർ LIGO, ഇത് സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.ലേസർവിത്ത് സ്രോതസ്സായി 1064 nm തരംഗദൈർഘ്യവും, വിത്ത് പ്രകാശത്തിന്റെ ലൈൻവിഡ്ത്ത് 5 kHz-നുള്ളിലുമാണ്. കൂടാതെ, തരംഗദൈർഘ്യ ട്യൂണബിൾ ഉള്ളതും മോഡ് ജമ്പ് ഇല്ലാത്തതുമായ നാരോ-വീതിയുള്ള ലേസറുകൾ മികച്ച ആപ്ലിക്കേഷൻ സാധ്യതകളും കാണിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് കോഹെറന്റ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷനുകളിൽ, തരംഗദൈർഘ്യ (അല്ലെങ്കിൽ ഫ്രീക്വൻസി) ട്യൂണബിലിറ്റിക്കായി തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സിംഗ് (WDM) അല്ലെങ്കിൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സിംഗ് (FDM) എന്നിവയുടെ ആവശ്യങ്ങൾ തികച്ചും നിറവേറ്റാൻ ഇതിന് കഴിയും, കൂടാതെ അടുത്ത തലമുറ മൊബൈൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രധാന ഉപകരണമായി മാറുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ഭാവിയിൽ, ലേസർ മെറ്റീരിയലുകളുടെയും പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും നവീകരണം ലേസർ ലൈൻവിഡ്ത്തിന്റെ കംപ്രഷൻ, ഫ്രീക്വൻസി സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തൽ, തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണിയുടെ വികാസം, ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തൽ എന്നിവയെ കൂടുതൽ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കും, ഇത് അജ്ഞാത ലോകത്തെക്കുറിച്ചുള്ള മനുഷ്യന്റെ പര്യവേക്ഷണത്തിന് വഴിയൊരുക്കും.