പൾസ്ഡ് ലേസറുകളുടെ അവലോകനം

അവലോകനംപൾസ്ഡ് ലേസറുകൾ

ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള ഏറ്റവും നേരിട്ടുള്ള മാർഗംലേസർതുടർച്ചയായ ലേസറിന്റെ പുറംഭാഗത്ത് ഒരു മോഡുലേറ്റർ ചേർക്കുന്നതിനാണ് പൾസുകൾ. ലളിതമാണെങ്കിലും ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ പിക്കോസെക്കൻഡ് പൾസ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഈ രീതിക്ക് കഴിയും, പക്ഷേ പ്രകാശ ഊർജ്ജം പാഴാക്കുകയും പീക്ക് പവർ തുടർച്ചയായ പ്രകാശ ശക്തിയെ കവിയാൻ പാടില്ല. അതിനാൽ, ലേസർ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ മാർഗം ലേസർ കാവിറ്റിയിൽ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുക എന്നതാണ്, പൾസ് ട്രെയിനിന്റെ ഓഫ്-ടൈമിൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുകയും അത് കൃത്യസമയത്ത് പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ലേസർ കാവിറ്റി മോഡുലേഷൻ വഴി പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന നാല് സാധാരണ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഗെയിൻ സ്വിച്ചിംഗ്, ക്യു-സ്വിച്ചിംഗ് (ലോസ് സ്വിച്ചിംഗ്), കാവിറ്റി എംപ്റ്റിയിംഗ്, മോഡ്-ലോക്കിംഗ് എന്നിവയാണ്.

പമ്പ് പവർ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്തുകൊണ്ട് ഗെയിൻ സ്വിച്ച് ഷോർട്ട് പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സെമികണ്ടക്ടർ ഗെയിൻ-സ്വിച്ച്ഡ് ലേസറുകൾക്ക് കറന്റ് മോഡുലേഷൻ വഴി കുറച്ച് നാനോസെക്കൻഡ് മുതൽ നൂറ് പിക്കോസെക്കൻഡ് വരെ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. പൾസ് എനർജി കുറവാണെങ്കിലും, ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയും പൾസ് വീതിയും നൽകുന്നത് പോലുള്ള ഈ രീതി വളരെ വഴക്കമുള്ളതാണ്. 2018-ൽ, ടോക്കിയോ സർവകലാശാലയിലെ ഗവേഷകർ ഒരു ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ഗെയിൻ-സ്വിച്ച്ഡ് സെമികണ്ടക്ടർ ലേസർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, ഇത് 40 വർഷത്തെ സാങ്കേതിക തടസ്സത്തിൽ ഒരു വഴിത്തിരിവാണ്.

ശക്തമായ നാനോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ സാധാരണയായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത് ക്യു-സ്വിച്ച്ഡ് ലേസറുകളാണ്, ഇവ അറയിൽ നിരവധി റൗണ്ട് ട്രിപ്പുകളിലാണ് പുറത്തുവിടുന്നത്, കൂടാതെ പൾസ് എനർജി സിസ്റ്റത്തിന്റെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ച് നിരവധി മില്ലിജൂളുകൾ മുതൽ നിരവധി ജൂളുകൾ വരെയാണ്. മീഡിയം എനർജി (പൊതുവേ 1 μJ-ൽ താഴെ) പിക്കോസെക്കൻഡ്, ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ പ്രധാനമായും മോഡ്-ലോക്ക്ഡ് ലേസറുകളാണ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ലേസർ റെസൊണേറ്ററിൽ തുടർച്ചയായി സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്ന ഒന്നോ അതിലധികമോ അൾട്രാഷോർട്ട് പൾസുകൾ ഉണ്ട്. ഓരോ ഇൻട്രാകാവിറ്റി പൾസും ഔട്ട്‌പുട്ട് കപ്ലിംഗ് മിററിലൂടെ ഒരു പൾസ് കൈമാറുന്നു, കൂടാതെ റീഫ്രീക്വൻസി സാധാരണയായി 10 MHz നും 100 GHz നും ഇടയിലാണ്. താഴെയുള്ള ചിത്രം പൂർണ്ണമായും സാധാരണ ഡിസ്‌പ്രഷൻ (ANDi) ഡിസ്‌സിപ്പേറ്റീവ് സോളിറ്റൺ ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് കാണിക്കുന്നു.ഫൈബർ ലേസർ ഉപകരണം, ഇവയിൽ മിക്കതും തോർലാബ്‌സ് സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഘടകങ്ങൾ (ഫൈബർ, ലെൻസ്, മൗണ്ട്, ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് ടേബിൾ) ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.

കാവിറ്റി ശൂന്യമാക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കാംക്യു-സ്വിച്ച്ഡ് ലേസറുകൾകുറഞ്ഞ റീഫ്രീക്വൻസിയിൽ പൾസ് എനർജി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ചെറിയ പൾസുകളും മോഡ്-ലോക്ക്ഡ് ലേസറുകളും ലഭിക്കുന്നതിന്.

സമയ ഡൊമെയ്‌നും ഫ്രീക്വൻസി ഡൊമെയ്‌ൻ പൾസുകളും
സമയത്തോടുകൂടിയ പൾസിന്റെ രേഖീയ രൂപം പൊതുവെ താരതമ്യേന ലളിതമാണ്, കൂടാതെ ഗൗസിയൻ, സെക്² ഫംഗ്ഷനുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രകടിപ്പിക്കാനും കഴിയും. പൾസ് സമയം (പൾസ് വീതി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു) സാധാരണയായി പകുതി-ഉയരം വീതി (FWHM) മൂല്യം കൊണ്ടാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്, അതായത്, ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ പീക്ക് പവറിന്റെ പകുതിയെങ്കിലും വരുന്ന വീതി; Q-സ്വിച്ച്ഡ് ലേസർ നാനോസെക്കൻഡ് ഷോർട്ട് പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു
മോഡ്-ലോക്ക് ചെയ്ത ലേസറുകൾ പതിനായിരക്കണക്കിന് പിക്കോസെക്കൻഡുകൾ മുതൽ ഫെംറ്റോസെക്കൻഡുകൾ വരെയുള്ള ക്രമത്തിൽ അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസുകൾ (USP) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. അതിവേഗ ഇലക്ട്രോണിക്സിന് പതിനായിരക്കണക്കിന് പിക്കോസെക്കൻഡുകൾ വരെ മാത്രമേ അളക്കാൻ കഴിയൂ, കൂടാതെ ചെറിയ പൾസുകൾ ഓട്ടോകോറിലേറ്ററുകൾ, FROG, SPIDER തുടങ്ങിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാത്രമേ അളക്കാൻ കഴിയൂ. നാനോസെക്കൻഡ് അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ പൾസുകൾ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ അവയുടെ പൾസ് വീതിയിൽ വലിയ മാറ്റമൊന്നും വരുത്തുന്നില്ലെങ്കിലും, ദീർഘദൂരങ്ങളിൽ പോലും, അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസുകളെ വിവിധ ഘടകങ്ങൾ ബാധിച്ചേക്കാം:

ഡിസ്പർഷൻ ഒരു വലിയ പൾസ് വിശാലതയ്ക്ക് കാരണമാകുമെങ്കിലും, വിപരീത ഡിസ്പർഷൻ ഉപയോഗിച്ച് വീണ്ടും കംപ്രസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. തോർലാബ്സ് ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് പൾസ് കംപ്രസ്സർ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഡിസ്പർഷന് എങ്ങനെ നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നുവെന്ന് ഇനിപ്പറയുന്ന ഡയഗ്രം കാണിക്കുന്നു.

നോൺലീനിയാരിറ്റി സാധാരണയായി പൾസ് വീതിയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കില്ല, പക്ഷേ അത് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വിശാലമാക്കുന്നു, ഇത് പൾസിനെ പ്രചാരണ സമയത്ത് വ്യാപനത്തിന് കൂടുതൽ സാധ്യതയുള്ളതാക്കുന്നു. പരിമിതമായ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള മറ്റ് ഗെയിൻ മീഡിയ ഉൾപ്പെടെ ഏത് തരത്തിലുള്ള ഫൈബറും ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിന്റെയോ അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസിന്റെയോ ആകൃതിയെ ബാധിച്ചേക്കാം, കൂടാതെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിലെ കുറവ് സമയത്തിന്റെ വികാസത്തിന് കാരണമാകും; സ്പെക്ട്രം ഇടുങ്ങിയതാകുമ്പോൾ ശക്തമായി ചിർപ്പ് ചെയ്ത പൾസിന്റെ പൾസ് വീതി കുറയുന്ന സാഹചര്യങ്ങളുമുണ്ട്.