അദ്വിതീയ അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസർ രണ്ടാം ഭാഗം

അതുല്യമായത്അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസർരണ്ടാം ഭാഗം

ഡിസ്പർഷനും പൾസ് സ്പ്രെഡിംഗും: ഗ്രൂപ്പ് ഡിലേ ഡിസ്പർഷൻ
അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ നേരിടുന്ന ഏറ്റവും ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികളിൽ ഒന്ന്, തുടക്കത്തിൽ പുറത്തുവിടുന്ന അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസുകളുടെ ദൈർഘ്യം നിലനിർത്തുക എന്നതാണ്.ലേസർ. അൾട്രാഫാസ്റ്റ് പൾസുകൾ സമയ വികലതയ്ക്ക് വളരെ വിധേയമാണ്, ഇത് പൾസുകളെ കൂടുതൽ ദൈർഘ്യമുള്ളതാക്കുന്നു. പ്രാരംഭ പൾസിന്റെ ദൈർഘ്യം കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് ഈ പ്രഭാവം കൂടുതൽ വഷളാകുന്നു. അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകൾക്ക് 50 സെക്കൻഡ് ദൈർഘ്യമുള്ള പൾസുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, കണ്ണാടികളും ലെൻസുകളും ഉപയോഗിച്ച് ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്തേക്ക് പൾസ് കൈമാറുന്നതിലൂടെയോ വായുവിലൂടെ പൾസ് കൈമാറുന്നതിലൂടെയോ അവയെ സമയബന്ധിതമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.

ഈ സമയ വികലത അളക്കുന്നത് ഗ്രൂപ്പ് ഡിലേയ്ഡ് ഡിസ്‌പെർഷൻ (GDD) എന്ന അളവ് ഉപയോഗിച്ചാണ്, ഇത് സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ ഡിസ്‌പെർഷൻ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, അൾട്രാഫാർട്ട്-ലേസർ പൾസുകളുടെ സമയ വിതരണത്തെ ബാധിച്ചേക്കാവുന്ന ഉയർന്ന-ഓർഡർ ഡിസ്‌പെർഷൻ പദങ്ങളും ഉണ്ട്, എന്നാൽ പ്രായോഗികമായി, GDD യുടെ പ്രഭാവം പരിശോധിക്കാൻ ഇത് സാധാരണയായി മതിയാകും. GDD എന്നത് ഒരു നിശ്ചിത മെറ്റീരിയലിന്റെ കട്ടിക്ക് രേഖീയമായി ആനുപാതികമായ ഒരു ഫ്രീക്വൻസി-ആശ്രിത മൂല്യമാണ്. ലെൻസ്, വിൻഡോ, ഒബ്ജക്റ്റീവ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ പോലുള്ള ട്രാൻസ്മിഷൻ ഒപ്റ്റിക്‌സിന് സാധാരണയായി പോസിറ്റീവ് GDD മൂല്യങ്ങളുണ്ട്, ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഒരിക്കൽ കംപ്രസ് ചെയ്ത പൾസുകൾക്ക് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഒപ്റ്റിക്‌സിന് പുറത്തുവിടുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ പൾസ് ദൈർഘ്യം നൽകാൻ കഴിയുമെന്നാണ്.ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങൾ. കുറഞ്ഞ ആവൃത്തികളുള്ള ഘടകങ്ങൾ (അതായത്, നീണ്ട തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ) ഉയർന്ന ആവൃത്തികളുള്ള ഘടകങ്ങളേക്കാൾ (അതായത്, ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ) വേഗത്തിൽ വ്യാപിക്കുന്നു. പൾസ് കൂടുതൽ കൂടുതൽ ദ്രവ്യത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, പൾസിലെ തരംഗദൈർഘ്യം കാലക്രമേണ കൂടുതൽ കൂടുതൽ വ്യാപിക്കുന്നത് തുടരും. കുറഞ്ഞ പൾസ് ദൈർഘ്യത്തിനും, അതിനാൽ വിശാലമായ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിനും, ഈ പ്രഭാവം കൂടുതൽ അതിശയോക്തിപരമാണ്, ഇത് പൾസ് സമയത്തിന്റെ ഗണ്യമായ വികലതയ്ക്ക് കാരണമാകും.

അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി
അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസർ സ്രോതസ്സുകളുടെ ആവിർഭാവത്തിനുശേഷം, സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി അവയുടെ പ്രധാന പ്രയോഗ മേഖലകളിലൊന്നാണ്. പൾസ് ദൈർഘ്യം ഫെംറ്റോസെക്കൻഡുകളിലേക്കോ അറ്റോസെക്കൻഡുകളിലേക്കോ കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ, ഭൗതികശാസ്ത്രം, രസതന്ത്രം, ജീവശാസ്ത്രം എന്നിവയിലെ ചരിത്രപരമായി നിരീക്ഷിക്കാൻ അസാധ്യമായിരുന്ന ചലനാത്മക പ്രക്രിയകൾ ഇപ്പോൾ കൈവരിക്കാനാകും. പ്രധാന പ്രക്രിയകളിൽ ഒന്ന് ആറ്റോമിക് ചലനമാണ്, കൂടാതെ ആറ്റോമിക് ചലനത്തിന്റെ നിരീക്ഷണം ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് പ്രോട്ടീനുകളിലെ തന്മാത്രാ വൈബ്രേഷൻ, തന്മാത്രാ വിഘടനം, ഊർജ്ജ കൈമാറ്റം തുടങ്ങിയ അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ചുള്ള ശാസ്ത്രീയ ധാരണ മെച്ചപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ബയോഇമേജിംഗ്
പീക്ക്-പവർ അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകൾ നോൺലീനിയർ പ്രക്രിയകളെ പിന്തുണയ്ക്കുകയും മൾട്ടി-ഫോട്ടോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി പോലുള്ള ബയോളജിക്കൽ ഇമേജിംഗിനായി റെസല്യൂഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു മൾട്ടി-ഫോട്ടോൺ സിസ്റ്റത്തിൽ, ഒരു ബയോളജിക്കൽ മീഡിയത്തിൽ നിന്നോ ഫ്ലൂറസെന്റ് ടാർഗെറ്റിൽ നിന്നോ ഒരു നോൺലീനിയർ സിഗ്നൽ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന്, രണ്ട് ഫോട്ടോണുകൾ സ്ഥലത്തിലും സമയത്തിലും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യണം. സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ പ്രക്രിയകളുടെ പഠനങ്ങളെ ബാധിക്കുന്ന പശ്ചാത്തല ഫ്ലൂറസെൻസ് സിഗ്നലുകളെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഈ നോൺലീനിയർ സംവിധാനം ഇമേജിംഗ് റെസല്യൂഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. ലളിതമാക്കിയ സിഗ്നൽ പശ്ചാത്തലം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. മൾട്ടിഫോട്ടോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ ചെറിയ ആവേശ മേഖല ഫോട്ടോടോക്സിസിറ്റി തടയുകയും സാമ്പിളിന് കേടുപാടുകൾ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 1: ഒരു മൾട്ടി-ഫോട്ടോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് പരീക്ഷണത്തിലെ ഒരു ബീം പാതയുടെ ഒരു ഉദാഹരണ ഡയഗ്രം.

ലേസർ മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗ്
അൾട്രാഷോർട്ട് പൾസുകൾ മെറ്റീരിയലുകളുമായി ഇടപഴകുന്ന അതുല്യമായ രീതി കാരണം അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസർ സ്രോതസ്സുകൾ ലേസർ മൈക്രോമാച്ചിംഗിലും മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗിലും വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു. നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, എൽഡിടിയെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യുമ്പോൾ, അൾട്രാഫാസ്റ്റ് പൾസ് ദൈർഘ്യം മെറ്റീരിയലിന്റെ ലാറ്റിസിലേക്കുള്ള താപ വ്യാപനത്തിന്റെ സമയ സ്കെയിലിനേക്കാൾ വേഗതയേറിയതാണ്. അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകൾ വളരെ ചെറിയ താപ ബാധിത മേഖലയാണ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്.നാനോ സെക്കൻഡ് പൾസ്ഡ് ലേസറുകൾ, കുറഞ്ഞ മുറിവ് നഷ്ടങ്ങൾക്കും കൂടുതൽ കൃത്യമായ മെഷീനിംഗിനും കാരണമാകുന്നു. ഈ തത്വം മെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും ബാധകമാണ്, അവിടെ അൾട്രാഫാർട്ട്-ലേസർ കട്ടിംഗിന്റെ വർദ്ധിച്ച കൃത്യത ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യുവിനുള്ള കേടുപാടുകൾ കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുകയും ലേസർ ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്കിടെ രോഗിയുടെ അനുഭവം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

അറ്റോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ: അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകളുടെ ഭാവി
അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ലേസറുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം തുടരുന്നതിനനുസരിച്ച്, കുറഞ്ഞ പൾസ് ദൈർഘ്യമുള്ള പുതിയതും മെച്ചപ്പെട്ടതുമായ പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. വേഗതയേറിയ ഭൗതിക പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ച് ഉൾക്കാഴ്ച നേടുന്നതിനായി, പല ഗവേഷകരും അറ്റോസെക്കൻഡ് പൾസുകളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു - അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് (XUV) തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണിയിൽ ഏകദേശം 10-18 സെക്കൻഡ്. അറ്റോസെക്കൻഡ് പൾസുകൾ ഇലക്ട്രോൺ ചലനം ട്രാക്ക് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുകയും ഇലക്ട്രോണിക് ഘടനയെയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിനെയും കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ഗ്രാഹ്യം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. XUV അറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസറുകൾ വ്യാവസായിക പ്രക്രിയകളിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഇതുവരെ കാര്യമായ പുരോഗതി കൈവരിച്ചിട്ടില്ലെങ്കിലും, ഈ മേഖലയിലെ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഗവേഷണങ്ങളും പുരോഗതികളും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ലാബിൽ നിന്ന് നിർമ്മാണത്തിലേക്ക് തള്ളിവിടും, ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ്, പിക്കോസെക്കൻഡ് എന്നിവയിലെന്നപോലെ.ലേസർ സ്രോതസ്സുകൾ.