अति-शॉर्ट लेसरच्या पल्सचा वेग बदला

पल्सचा वेग बदलाअति-शॉर्ट लेझर

सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझर्स म्हणजे साधारणपणे असे लेझर पल्सेस, ज्यांची पल्स रुंदी काही दहा ते शेकडो फेमटोसेकंद असते, ज्यांची पीक पॉवर टेरावॅट्स आणि पेटावॅट्स असते आणि ज्यांची केंद्रित प्रकाश तीव्रता 10¹⁸ W/cm² पेक्षा जास्त असते. सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझर आणि त्यातून निर्माण होणारा सुपर रेडिएशन स्रोत व उच्च ऊर्जा कण स्रोत यांना उच्च ऊर्जा भौतिकशास्त्र, कण भौतिकशास्त्र, प्लाझ्मा भौतिकशास्त्र, अणु भौतिकशास्त्र आणि खगोल भौतिकशास्त्र यांसारख्या अनेक मूलभूत संशोधन दिशांमध्ये व्यापक उपयोग मूल्य आहे, आणि वैज्ञानिक संशोधनाचे परिणाम नंतर संबंधित उच्च-तंत्रज्ञान उद्योग, वैद्यकीय आरोग्य, पर्यावरण ऊर्जा आणि राष्ट्रीय संरक्षण सुरक्षेसाठी वापरले जाऊ शकतात. १९८५ मध्ये चिर्प्ड पल्स ॲम्प्लिफिकेशन तंत्रज्ञानाच्या शोधानंतर, जगातील पहिल्या बीट वॅटचा उदय झाला.लेझर१९९६ मध्ये जगातील पहिल्या १०-बीट वॅट लेझरच्या निर्मितीपासून ते २०१७ मध्ये जगातील पहिल्या १०-बीट वॅट लेझरच्या निर्मितीपर्यंत, भूतकाळात सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरचे मुख्य लक्ष "सर्वाधिक तीव्र प्रकाश" मिळवण्यावर होते. अलिकडच्या वर्षांत, अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की, सुपर लेझर पल्सेस कायम ठेवण्याच्या परिस्थितीत, जर सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या पल्स ट्रान्समिशनच्या गतीवर नियंत्रण ठेवता आले, तर काही भौतिक उपयोगांमध्ये निम्म्या श्रमात दुप्पट परिणाम मिळू शकतो, ज्यामुळे सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरचा आकार कमी होण्याची अपेक्षा आहे.लेझर उपकरणेपरंतु उच्च-क्षेत्र लेझर भौतिकशास्त्र प्रयोगांमध्ये त्याचा प्रभाव वाढवा.

अति-शॉर्ट लेसरच्या पल्स फ्रंटचे विरूपण
मर्यादित ऊर्जेखाली सर्वोच्च शक्ती मिळवण्यासाठी, गेन बँडविड्थ वाढवून पल्स रुंदी २०~३० फेमटोसेकंदांपर्यंत कमी केली जाते. सध्याच्या १०-बीक-वॅट अल्ट्रा-शॉर्ट लेसरची पल्स ऊर्जा सुमारे ३०० जूल आहे, आणि कंप्रेसर ग्रेटिंगच्या कमी डॅमेज थ्रेशोल्डमुळे बीम ॲपर्चर साधारणपणे ३०० मिमी पेक्षा जास्त असते. २०~३० फेमटोसेकंद पल्स रुंदी आणि ३०० मिमी ॲपर्चर असलेल्या पल्स बीममध्ये स्पॅशियोटेम्पोरल कपलिंग डिस्टॉर्शन, विशेषतः पल्स फ्रंटचे डिस्टॉर्शन सहजपणे आढळते. आकृती १ (अ) मध्ये बीम रोल डिस्पर्शनमुळे होणारे पल्स फ्रंट आणि फेज फ्रंटचे स्पॅशियो-टेम्पोरल विलगीकरण दाखवले आहे, आणि यामध्ये पल्स फ्रंट फेज फ्रंटच्या तुलनेत "स्पॅशियो-टेम्पोरल टिल्ट" दर्शवतो. दुसरे म्हणजे लेन्स सिस्टीममुळे निर्माण होणारे अधिक गुंतागुंतीचे "स्पेस-टाइमचे वक्रत्व". १ (ब) मध्ये आदर्श पल्स फ्रंट, कललेला पल्स फ्रंट आणि वाकलेला पल्स फ्रंट यांचा लक्ष्यावरील प्रकाश क्षेत्राच्या अवकाशी-कालिक विकृतीवर होणारा परिणाम दर्शविला आहे. परिणामी, केंद्रित प्रकाशाची तीव्रता मोठ्या प्रमाणात कमी होते, जे सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेसरच्या प्रखर क्षेत्र अनुप्रयोगासाठी अनुकूल नाही.

आकृती १ (अ) प्रिझम आणि ग्रेटिंगमुळे होणारा पल्स फ्रंटचा कल, आणि (ब) पल्स फ्रंटच्या विकृतीचा लक्ष्यावरील अवकाश-काल प्रकाश क्षेत्रावर होणारा परिणाम.

अति-शक्तिशाली पल्स गती नियंत्रणअतिलघु लेझर
सध्या, समतल तरंगांच्या शंकूच्या आकाराच्या अध्यारोपणाने निर्माण होणाऱ्या बेसेल शलाकांनी उच्च-क्षेत्रीय लेझर भौतिकशास्त्रात आपले उपयोजन मूल्य दाखवले आहे. जर शंकूच्या आकाराच्या अध्यारोपित स्पंदित शलाकेमध्ये अक्ष-सममित स्पंद अग्र वितरण असेल, तर आकृती २ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे निर्माण झालेल्या एक्स-रे तरंग पुंजक्याची भौमितिक केंद्र तीव्रता स्थिर अतिप्रकाशवेगी, स्थिर उपप्रकाशवेगी, प्रवेगित अतिप्रकाशवेगी आणि मंदित उपप्रकाशवेगी असू शकते. इतकेच नव्हे तर, विरूपणक्षम आरसा आणि फेज प्रकारच्या अवकाशीय प्रकाश मॉड्युलेटरच्या संयोगाने स्पंद अग्राचा कोणताही अवकाशी-कालिक आकार निर्माण करता येतो आणि त्यानंतर कोणताही नियंत्रित करण्यायोग्य पारेषण वेग निर्माण करता येतो. वरील भौतिक परिणाम आणि त्याचे मॉड्युलेशन तंत्रज्ञान स्पंद अग्राच्या "विकृती"चे "नियंत्रणा"मध्ये रूपांतर करू शकते आणि त्यानंतर अति-शक्तिशाली अति-लघु लेझरच्या पारेषण वेगाला मॉड्युलेट करण्याचा उद्देश साध्य करू शकते.

आकृती २. अध्यारोपणाद्वारे निर्माण झालेले (अ) स्थिर प्रकाशापेक्षा जास्त वेगाचे, (ब) स्थिर उप-प्रकाश वेगाचे, (क) प्रवेगित प्रकाशापेक्षा जास्त वेगाचे, आणि (ड) मंदित उप-प्रकाश वेगाचे प्रकाश स्पंद, अध्यारोपण क्षेत्राच्या भौमितिक केंद्रामध्ये स्थित असतात.

जरी पल्स फ्रंट डिस्टॉर्शनचा शोध सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या आधी लागला असला तरी, सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या विकासाबरोबरच याकडे मोठ्या प्रमाणावर लक्ष दिले गेले आहे. बऱ्याच काळापासून, हे सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या मुख्य ध्येयाच्या - म्हणजेच अत्यंत उच्च केंद्रित प्रकाश तीव्रतेच्या - पूर्ततेसाठी अनुकूल नव्हते, आणि संशोधक विविध पल्स फ्रंट डिस्टॉर्शनला दाबण्यासाठी किंवा नाहीसे करण्यासाठी काम करत आहेत. आज, जेव्हा "पल्स फ्रंट डिस्टॉर्शन"चे रूपांतर "पल्स फ्रंट कंट्रोल"मध्ये झाले आहे, तेव्हा सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या प्रेषण गतीचे नियमन साध्य झाले आहे, ज्यामुळे उच्च-क्षेत्र लेझर भौतिकशास्त्रामध्ये सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेझरच्या वापरासाठी नवीन साधने आणि नवीन संधी उपलब्ध झाल्या आहेत.