स्पंदित लेसरचा आढावा

चा आढावास्पंदित लेसर

निर्माण करण्याचा सर्वात थेट मार्गलेसरपल्स म्हणजे सतत लेसरच्या बाहेर एक मॉड्युलेटर जोडणे. ही पद्धत सर्वात वेगवान पिकोसेकंद पल्स तयार करू शकते, जरी सोपी असली तरी, प्रकाश ऊर्जा वाया घालवू शकते आणि पीक पॉवर सतत प्रकाश पॉवरपेक्षा जास्त असू शकत नाही. म्हणून, लेसर पल्स निर्माण करण्याचा अधिक कार्यक्षम मार्ग म्हणजे लेसर पोकळीमध्ये मॉड्युलेट करणे, पल्स ट्रेनच्या ऑफ-टाइमवर ऊर्जा साठवणे आणि ती वेळेवर सोडणे. लेसर पोकळी मॉड्युलेशनद्वारे पल्स निर्माण करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या चार सामान्य तंत्रे म्हणजे गेन स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (लॉस स्विचिंग), पोकळी रिकामी करणे आणि मोड-लॉकिंग.

पंप पॉवर मॉड्युलेट करून गेन स्विच लहान पल्स निर्माण करतो. उदाहरणार्थ, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच केलेले लेसर करंट मॉड्युलेशनद्वारे काही नॅनोसेकंदांपासून ते शंभर पिकोसेकंदांपर्यंत पल्स निर्माण करू शकतात. जरी पल्स एनर्जी कमी असली तरी, ही पद्धत खूप लवचिक आहे, जसे की समायोज्य पुनरावृत्ती वारंवारता आणि पल्स रुंदी प्रदान करणे. २०१८ मध्ये, टोकियो विद्यापीठातील संशोधकांनी फेमटोसेकंद गेन-स्विच केलेले सेमीकंडक्टर लेसर नोंदवले, जे ४० वर्षांच्या तांत्रिक अडथळ्यामध्ये एक प्रगती दर्शवते.

मजबूत नॅनोसेकंद पल्स सामान्यतः क्यू-स्विच केलेल्या लेसरद्वारे निर्माण होतात, जे पोकळीमध्ये अनेक राउंड ट्रिपमध्ये उत्सर्जित होतात आणि पल्स एनर्जी सिस्टमच्या आकारानुसार अनेक मिलिज्युल ते अनेक ज्युलच्या श्रेणीत असते. मध्यम ऊर्जा (सामान्यत: 1 μJ पेक्षा कमी) पिकोसेकंद आणि फेमटोसेकंद पल्स प्रामुख्याने मोड-लॉक केलेल्या लेसरद्वारे निर्माण होतात. लेसर रेझोनेटरमध्ये एक किंवा अधिक अल्ट्राशॉर्ट पल्स असतात जे सतत चक्र करतात. प्रत्येक इंट्राकॅव्हिटी पल्स आउटपुट कपलिंग मिररद्वारे एक पल्स प्रसारित करते आणि रीफ्रिक्वेन्सी सामान्यतः 10 MHz आणि 100 GHz दरम्यान असते. खालील आकृती पूर्णपणे सामान्य डिस्पेरेशन (ANDi) डिस्परेटिव्ह सॉलिटन फेमटोसेकंद दर्शवते.फायबर लेसर उपकरण, ज्यापैकी बहुतेक थोरलॅब्स मानक घटक (फायबर, लेन्स, माउंट आणि डिस्प्लेसमेंट टेबल) वापरून तयार केले जाऊ शकतात.

पोकळी रिकामी करण्याचे तंत्र यासाठी वापरले जाऊ शकतेक्यू-स्विच केलेले लेसरकमी रिफ्रिक्वेन्सीसह पल्स एनर्जी वाढवण्यासाठी लहान पल्स आणि मोड-लॉक केलेले लेसर मिळवणे.

वेळ क्षेत्र आणि वारंवारता क्षेत्र पल्स
वेळेसह नाडीचा रेषीय आकार सामान्यतः तुलनेने सोपा असतो आणि तो गॉसियन आणि सेच² फंक्शन्सद्वारे व्यक्त केला जाऊ शकतो. नाडी वेळ (ज्याला नाडीची रुंदी देखील म्हणतात) हा सामान्यतः अर्ध-उंची रुंदी (FWHM) मूल्याद्वारे व्यक्त केला जातो, म्हणजेच, ज्या रुंदीवर ऑप्टिकल पॉवर किमान पीक पॉवरच्या अर्धी असते; Q-स्विच केलेले लेसर नॅनोसेकंद लहान पल्स निर्माण करते.
मोड-लॉक केलेले लेसर दहा पिकोसेकंद ते फेमटोसेकंद या क्रमाने अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (यूएसपी) तयार करतात. हाय-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स फक्त दहा पिकोसेकंद मोजू शकतात आणि लहान पल्स फक्त ऑटोकोरिलेटर, फ्रॉग आणि स्पायडर सारख्या पूर्णपणे ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाने मोजता येतात. नॅनोसेकंद किंवा त्याहून जास्त पल्स प्रवास करताना त्यांच्या पल्स रुंदीमध्ये फारसा बदल करत नाहीत, तरीही लांब अंतरावर, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स विविध घटकांमुळे प्रभावित होऊ शकतात:

फैलावमुळे मोठ्या प्रमाणात नाडीचे विस्तार होऊ शकते, परंतु उलट फैलावाने ते पुन्हा संकुचित केले जाऊ शकते. थोरलॅब्स फेमटोसेकंद पल्स कंप्रेसर सूक्ष्मदर्शकाच्या फैलावची भरपाई कशी करतो हे खालील आकृती दर्शवते.

नॉनलाइनियरिटी सामान्यतः पल्स रुंदीवर थेट परिणाम करत नाही, परंतु ती बँडविड्थ वाढवते, ज्यामुळे प्रसारादरम्यान पल्सला फैलाव होण्याची शक्यता जास्त असते. मर्यादित बँडविड्थ असलेल्या इतर गेन मीडियासह कोणत्याही प्रकारचे फायबर, बँडविड्थ किंवा अल्ट्रा-शॉर्ट पल्सच्या आकारावर परिणाम करू शकते आणि बँडविड्थ कमी झाल्यामुळे वेळेत वाढ होऊ शकते; असेही काही प्रकरण आहेत जेव्हा स्पेक्ट्रम अरुंद होतो तेव्हा जोरदारपणे किरकिरी झालेल्या पल्सची पल्स रुंदी कमी होते.