स्पंदित लेसरचे विहंगावलोकन

च्या विहंगावलोकनस्पंदित लेसर

व्युत्पन्न करण्याचा सर्वात थेट मार्गलेसरडाळी म्हणजे सतत लेसरच्या बाहेरील मॉड्युलेटर जोडणे. ही पद्धत सर्वात वेगवान पिकोसेकंद नाडी तयार करू शकते, जरी सोपी, परंतु कचरा प्रकाश उर्जा आणि पीक पॉवर सतत प्रकाश शक्तीपेक्षा जास्त असू शकत नाही. म्हणूनच, लेसर डाळी तयार करण्याचा अधिक कार्यक्षम मार्ग म्हणजे लेसर पोकळीमध्ये बदल करणे, नाडी ट्रेनच्या ऑफ-टाइमवर उर्जा साठवणे आणि वेळेवर सोडणे. लेसर पोकळीच्या मॉड्यूलेशनद्वारे डाळी व्युत्पन्न करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या चार सामान्य तंत्रे म्हणजे गेन स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (लॉस स्विचिंग), पोकळी रिक्त करणे आणि मोड-लॉकिंग.

गेन स्विच पंप पॉवरमध्ये बदल करून लहान डाळी व्युत्पन्न करते. उदाहरणार्थ, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच लेसर सध्याच्या मॉड्यूलेशनद्वारे काही नॅनोसेकंद ते शंभर पिकोसेकंद पर्यंत डाळी व्युत्पन्न करू शकतात. जरी नाडी उर्जा कमी आहे, परंतु ही पद्धत खूप लवचिक आहे, जसे की समायोज्य पुनरावृत्ती वारंवारता आणि नाडी रुंदी प्रदान करणे. 2018 मध्ये, टोकियो विद्यापीठाच्या संशोधकांनी 40 वर्षांच्या तांत्रिक अडचणीत एक फेमटोसेकंद गेन-स्विच सेमीकंडक्टर लेसर नोंदविला.

मजबूत नॅनोसेकंद डाळी सामान्यत: क्यू-स्विच लेसरद्वारे तयार केली जातात, जी पोकळीतील अनेक गोल ट्रिपमध्ये उत्सर्जित होतात आणि सिस्टमच्या आकारानुसार नाडीची ऊर्जा अनेक जूल्सच्या अनेक मिलिजुल्सच्या श्रेणीत असते. मध्यम ऊर्जा (सामान्यत: 1 μJ च्या खाली) पिकोसेकंद आणि फेम्टोसेकंद डाळी प्रामुख्याने मोड-लॉक केलेल्या लेसरद्वारे व्युत्पन्न केली जातात. लेसर रेझोनेटरमध्ये एक किंवा अधिक अल्ट्राशॉर्ट डाळी आहेत जी सतत चक्र करतात. प्रत्येक इंट्राकॅव्हिटी नाडी आउटपुट कपलिंग मिररद्वारे नाडी प्रसारित करते आणि रेफ्टेंसी सामान्यत: 10 मेगाहर्ट्झ आणि 100 जीएचझेड दरम्यान असते. खालील आकृती संपूर्ण सामान्य फैलाव (अँडी) डिस्पेटिव्ह सॉलिटन फेमेटोसेकंद दर्शवतेफायबर लेसर डिव्हाइस, त्यापैकी बहुतेक थोरलाब्स मानक घटक (फायबर, लेन्स, माउंट आणि विस्थापन सारणी) वापरून तयार केले जाऊ शकतात.

पोकळी रिक्त तंत्र वापरले जाऊ शकतेक्यू-स्विच लेसरकमी डाळी आणि मोड-लॉक केलेल्या लेसर मिळविण्यासाठी कमी प्रतिकृतीसह नाडी उर्जा वाढविण्यासाठी.

वेळ डोमेन आणि वारंवारता डोमेन डाळी
वेळेसह नाडीचा रेखीय आकार सामान्यत: तुलनेने सोपा असतो आणि गौशियन आणि सेक्ह फंक्शन्सद्वारे व्यक्त केला जाऊ शकतो. नाडीची वेळ (पल्स रूंदी म्हणून देखील ओळखली जाते) सामान्यत: अर्ध्या उंचीच्या रुंदी (एफडब्ल्यूएचएम) मूल्याद्वारे व्यक्त केली जाते, म्हणजेच ऑप्टिकल पॉवरच्या ओलांडून रुंदी कमीतकमी अर्ध्या पीक पॉवरची असते; क्यू-स्विच लेसरद्वारे नॅनोसेकंद शॉर्ट डाळी व्युत्पन्न होते
मोड-लॉक केलेले लेसर फेमेटोसेकंदांना दहापट पिकोसेकंदांच्या क्रमाने अल्ट्रा-शॉर्ट डाळी (यूएसपी) तयार करतात. हाय-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स केवळ दहा पिकोसेकंदांपर्यंत मोजू शकतात आणि लहान डाळी केवळ ऑटोकॉरेलेटर, बेडूक आणि कोळी सारख्या पूर्णपणे ऑप्टिकल तंत्रज्ञानासह मोजली जाऊ शकतात. नॅनोसेकंद किंवा जास्त डाळी प्रवास करत असताना त्यांची नाडी रुंदी फारच बदलत असताना, अगदी लांब पल्ल्यातही, अल्ट्रा-शॉर्ट डाळींचा विविध घटकांमुळे परिणाम होऊ शकतो:

फैलाव मोठ्या नाडी विस्तृत होऊ शकतो, परंतु उलट फैलाव सह पुन्हा तयार केला जाऊ शकतो. खालील आकृती दर्शविते की थोरलाब्स फेमेटोसेकंद पल्स कॉम्प्रेसर मायक्रोस्कोप फैलावाची भरपाई कशी करतात.

नॉनलाइनरिटी सामान्यत: नाडीच्या रुंदीवर थेट परिणाम करत नाही, परंतु ते बँडविड्थ रुंदीकरण करते, ज्यामुळे नाडी प्रसार दरम्यान पसरण्यास अधिक संवेदनशील होते. मर्यादित बँडविड्थसह इतर गेन मीडियासह कोणत्याही प्रकारचे फायबर, बँडविड्थ किंवा अल्ट्रा-शॉर्ट नाडीच्या आकारावर परिणाम करू शकते आणि बँडविड्थमध्ये घट झाल्याने वेळेत रुंदीकरण होऊ शकते; अशी काही प्रकरणे देखील आहेत जेव्हा स्पेक्ट्रम अरुंद झाल्यावर जोरदार चिरडलेल्या नाडीची नाडी रुंदी लहान होते.