പൾസ്ഡ് ലേസറുകളുടെ അവലോകനം

യുടെ അവലോകനംപൾസ്ഡ് ലേസറുകൾ

സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും നേരിട്ടുള്ള മാർഗംലേസർതുടർച്ചയായ ലേസറിൻ്റെ പുറത്ത് ഒരു മോഡുലേറ്റർ ചേർക്കുന്നതാണ് പൾസുകൾ. ഈ രീതിക്ക് ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ പിക്കോസെക്കൻഡ് പൾസ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ലളിതമാണെങ്കിലും, പാഴായ ലൈറ്റ് എനർജിക്കും പീക്ക് പവറിനും തുടർച്ചയായ പ്രകാശശക്തിയെ കവിയാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, ലേസർ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ മാർഗ്ഗം ലേസർ അറയിൽ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുകയും പൾസ് ട്രെയിനിൻ്റെ ഓഫ് ടൈമിൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുകയും കൃത്യസമയത്ത് അത് പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ലേസർ കാവിറ്റി മോഡുലേഷനിലൂടെ പൾസുകൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന നാല് പൊതു സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഗെയിൻ സ്വിച്ചിംഗ്, ക്യു-സ്വിച്ചിംഗ് (ലോസ് സ്വിച്ചിംഗ്), കാവിറ്റി ശൂന്യമാക്കൽ, മോഡ് ലോക്കിംഗ് എന്നിവയാണ്.

പമ്പ് പവർ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ലാഭ സ്വിച്ച് ഹ്രസ്വ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, അർദ്ധചാലക നേട്ടം സ്വിച്ച് ചെയ്ത ലേസറുകൾക്ക് നിലവിലെ മോഡുലേഷൻ വഴി ഏതാനും നാനോ സെക്കൻഡുകൾ മുതൽ നൂറ് പിക്കോസെക്കൻഡ് വരെ പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. പൾസ് ഊർജ്ജം കുറവാണെങ്കിലും, ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയും പൾസ് വീതിയും നൽകുന്നത് പോലെ ഈ രീതി വളരെ വഴക്കമുള്ളതാണ്. 2018-ൽ, ടോക്കിയോ സർവകലാശാലയിലെ ഗവേഷകർ ഒരു ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ഗെയിൻ-സ്വിച്ചഡ് അർദ്ധചാലക ലേസർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, ഇത് 40 വർഷത്തെ സാങ്കേതിക തടസ്സത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.

ശക്തമായ നാനോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ സാധാരണയായി ക്യു-സ്വിച്ച് ലേസറുകൾ വഴി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, അവ അറയിൽ പല റൗണ്ട് ട്രിപ്പുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, കൂടാതെ പൾസ് ഊർജ്ജം സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ച് നിരവധി മില്ലിജൂളുകൾ മുതൽ നിരവധി ജൂൾ വരെയാണ്. മീഡിയം എനർജി (സാധാരണയായി 1 μJ യിൽ താഴെ) പിക്കോസെക്കൻഡ്, ഫെംടോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ പ്രധാനമായും മോഡ്-ലോക്ക് ചെയ്ത ലേസറുകൾ വഴിയാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. തുടർച്ചയായി സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്ന ലേസർ റെസൊണേറ്ററിൽ ഒന്നോ അതിലധികമോ അൾട്രാഷോർട്ട് പൾസുകൾ ഉണ്ട്. ഓരോ ഇൻട്രാകാവിറ്റി പൾസും ഔട്ട്പുട്ട് കപ്ലിംഗ് മിററിലൂടെ ഒരു പൾസ് കൈമാറുന്നു, ആവൃത്തി സാധാരണയായി 10 MHz നും 100 GHz നും ഇടയിലാണ്. താഴെയുള്ള ചിത്രം ഒരു പൂർണ്ണമായ സാധാരണ ഡിസ്പർഷൻ (ANDi) ഡിസിപ്പേറ്റീവ് സോളിറ്റൺ ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് കാണിക്കുന്നുഫൈബർ ലേസർ ഉപകരണം, ഇവയിൽ ഭൂരിഭാഗവും Thorlabs സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഘടകങ്ങൾ (ഫൈബർ, ലെൻസ്, മൗണ്ട്, ഡിസ്പ്ലേസ്മെൻ്റ് ടേബിൾ) ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിക്കാം.

കാവിറ്റി ശൂന്യമാക്കൽ സാങ്കേതികത ഉപയോഗിക്കാംQ-സ്വിച്ച് ലേസർകുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിൽ പൾസ് എനർജി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ചെറിയ പൾസുകളും മോഡ്-ലോക്ക് ചെയ്ത ലേസറുകളും നേടുന്നതിന്.

ടൈം ഡൊമെയ്‌നും ഫ്രീക്വൻസി ഡൊമെയ്ൻ പൾസുകളും
കാലത്തിനനുസരിച്ച് പൾസിൻ്റെ രേഖീയ രൂപം താരതമ്യേന ലളിതവും ഗൗസിയൻ, സെക്² ഫംഗ്ഷനുകളാൽ പ്രകടിപ്പിക്കാനും കഴിയും. പൾസ് സമയം (പൾസ് വീതി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു) സാധാരണയായി പകുതി-ഉയരം വീതി (FWHM) മൂല്യം, അതായത്, ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ കുറഞ്ഞത് പീക്ക് പവറിൻ്റെ പകുതിയോളം വരുന്ന വീതിയാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്; ക്യു-സ്വിച്ച് ലേസർ നാനോ സെക്കൻഡ് ഷോർട്ട് പൾസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു
മോഡ്-ലോക്ക് ചെയ്ത ലേസറുകൾ പതിനായിരക്കണക്കിന് പിക്കോസെക്കൻഡ് മുതൽ ഫെംടോസെക്കൻഡ് വരെയുള്ള ക്രമത്തിൽ അൾട്രാ ഷോർട്ട് പൾസുകൾ (USP) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഹൈ-സ്പീഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിന് പതിനായിരക്കണക്കിന് പിക്കോസെക്കൻഡ് വരെ മാത്രമേ അളക്കാൻ കഴിയൂ, കൂടാതെ ചെറിയ പൾസുകൾ ഓട്ടോകോർറെലേറ്ററുകൾ, ഫ്രോഗ്, സ്‌പൈഡർ തുടങ്ങിയ പൂർണ്ണമായും ഒപ്റ്റിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാത്രമേ അളക്കാൻ കഴിയൂ. നാനോ സെക്കൻ്റോ അതിൽ കൂടുതലോ ഉള്ള പൾസുകൾ ദീർഘദൂരങ്ങളിൽ പോലും സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ അവയുടെ പൾസ് വീതി മാറ്റുന്നില്ലെങ്കിലും, അൾട്രാ ഷോർട്ട് പൾസുകളെ പല ഘടകങ്ങളാൽ ബാധിക്കാം:

വിസർജ്ജനം ഒരു വലിയ പൾസ് വിശാലതയ്ക്ക് കാരണമാകും, പക്ഷേ വിപരീത ചിതറൽ ഉപയോഗിച്ച് വീണ്ടും കംപ്രസ് ചെയ്യാം. തോർലാബ്സ് ഫെംടോസെക്കൻഡ് പൾസ് കംപ്രസ്സർ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഡിസ്പർഷൻ എങ്ങനെ നികത്തുന്നു എന്ന് താഴെയുള്ള ഡയഗ്രം കാണിക്കുന്നു.

നോൺ-ലീനിയാരിറ്റി സാധാരണയായി പൾസ് വീതിയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കില്ല, പക്ഷേ ഇത് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വിശാലമാക്കുന്നു, ഇത് വ്യാപന സമയത്ത് പൾസ് ചിതറിപ്പോകുന്നതിന് കൂടുതൽ സാധ്യതയുള്ളതാക്കുന്നു. പരിമിതമായ ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്ത് ഉള്ള മറ്റ് നേട്ട മാധ്യമങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെ ഏത് തരത്തിലുള്ള ഫൈബറും ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തിൻ്റെയോ അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസിൻ്റെയോ ആകൃതിയെ ബാധിക്കും, കൂടാതെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കുറയുന്നത് സമയബന്ധിതമായി വിപുലീകരിക്കാൻ ഇടയാക്കും; സ്‌പെക്‌ട്രം ഇടുങ്ങിയതാകുമ്പോൾ ശക്തമായി ചില്ക്കുന്ന പൾസിൻ്റെ പൾസ് വീതി കുറയുന്ന സാഹചര്യങ്ങളുമുണ്ട്.