स्पंदित लेसरचे विहंगावलोकन

चे विहंगावलोकनस्पंदित लेसर

व्युत्पन्न करण्याचा सर्वात थेट मार्गलेसरकडधान्य म्हणजे सतत लेसरच्या बाहेर एक मॉड्युलेटर जोडणे. ही पद्धत सर्वात वेगवान पिकोसेकंद पल्स तयार करू शकते, जरी साधी असली तरी प्रकाश उर्जा आणि शिखर शक्तीचा अपव्यय सतत प्रकाश शक्तीपेक्षा जास्त असू शकत नाही. म्हणून, लेसर पल्स निर्माण करण्याचा अधिक कार्यक्षम मार्ग म्हणजे लेसर पोकळीमध्ये मोड्युलेट करणे, पल्स ट्रेनच्या ऑफ-टाइममध्ये ऊर्जा साठवणे आणि वेळेवर सोडणे. लेसर कॅव्हिटी मॉड्युलेशनद्वारे पल्स तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या चार सामान्य तंत्रे म्हणजे गेन स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (लॉस स्विचिंग), पोकळी रिकामी करणे आणि मोड-लॉकिंग.

गेन स्विच पंप पॉवर मॉड्युलेट करून लहान डाळी निर्माण करतो. उदाहरणार्थ, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच केलेले लेसर सध्याच्या मॉड्युलेशनद्वारे काही नॅनोसेकंदांपासून शंभर पिकोसेकंदांपर्यंत डाळी निर्माण करू शकतात. नाडीची ऊर्जा कमी असली तरी, ही पद्धत अतिशय लवचिक आहे, जसे की समायोज्य पुनरावृत्ती वारंवारता आणि नाडी रुंदी प्रदान करणे. 2018 मध्ये, टोकियो विद्यापीठातील संशोधकांनी 40-वर्षांच्या तांत्रिक अडथळ्यातील यशाचे प्रतिनिधित्व करणारे फेमटोसेकंद लाभ-स्विच केलेले सेमीकंडक्टर लेसर नोंदवले.

सशक्त नॅनोसेकंद डाळी सामान्यत: Q-स्विच केलेल्या लेसरद्वारे तयार केल्या जातात, ज्या पोकळीतील अनेक फेऱ्यांमध्ये उत्सर्जित केल्या जातात आणि नाडी ऊर्जा प्रणालीच्या आकारानुसार, अनेक मिलिजूल्स ते अनेक ज्युल्सच्या श्रेणीत असते. मध्यम ऊर्जा (सामान्यत: 1 μJ पेक्षा कमी) पिकोसेकंद आणि फेमटोसेकंद कडधान्ये प्रामुख्याने मोड-लॉक केलेल्या लेसरद्वारे तयार केली जातात. लेसर रेझोनेटरमध्ये एक किंवा अधिक अल्ट्राशॉर्ट पल्स असतात जे सतत सायकल चालवतात. प्रत्येक इंट्राकॅव्हिटी पल्स आउटपुट कपलिंग मिररद्वारे एक नाडी प्रसारित करते आणि वारंवारता सामान्यतः 10 MHz आणि 100 GHz दरम्यान असते. खालील आकृती पूर्णपणे सामान्य फैलाव (ANDi) विघटनशील सॉलिटन फेमटोसेकंद दर्शवतेफायबर लेसर उपकरण, त्यापैकी बहुतेक थोरलॅब्स मानक घटक (फायबर, लेन्स, माउंट आणि विस्थापन सारणी) वापरून तयार केले जाऊ शकतात.

पोकळी रिक्त करण्याचे तंत्र वापरले जाऊ शकतेQ-स्विच केलेले लेसरकमी पुनरावृत्तीसह नाडी ऊर्जा वाढवण्यासाठी लहान डाळी आणि मोड-लॉक केलेले लेसर प्राप्त करण्यासाठी.

वेळ डोमेन आणि वारंवारता डोमेन डाळी
वेळेनुसार नाडीचा रेषीय आकार सामान्यतः तुलनेने सोपा असतो आणि गॉसियन आणि sech² फंक्शन्सद्वारे व्यक्त केला जाऊ शकतो. पल्स टाइम (पल्स रुंदी म्हणूनही ओळखले जाते) सामान्यतः अर्ध्या-उंची रुंदी (FWHM) मूल्याद्वारे व्यक्त केले जाते, म्हणजेच, ज्या रुंदीमध्ये ऑप्टिकल पॉवर किमान अर्धा शिखर शक्ती आहे; क्यू-स्विच केलेले लेसर नॅनोसेकंद लहान पल्स तयार करते
मोड-लॉक केलेले लेसर दहापट पिकोसेकंद ते फेमटोसेकंद या क्रमाने अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (यूएसपी) तयार करतात. हाय-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स केवळ दहापट पिकोसेकंदपर्यंत मोजू शकतात आणि लहान डाळी केवळ ऑटोकॉरिलेटर्स, फ्रॉग आणि स्पायडर सारख्या पूर्णपणे ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाद्वारे मोजल्या जाऊ शकतात. नॅनोसेकंद किंवा त्याहून अधिक काळातील डाळी प्रवासादरम्यान त्यांच्या नाडीची रुंदी क्वचितच बदलत असताना, लांब अंतरावरही, अति-शॉर्ट डाळी विविध घटकांमुळे प्रभावित होऊ शकतात:

फैलावमुळे नाडीचा मोठा विस्तार होऊ शकतो, परंतु उलट फैलावने पुन्हा संकुचित केले जाऊ शकते. थोरलाब्स फेमटोसेकंड पल्स कंप्रेसर सूक्ष्मदर्शकाच्या फैलावासाठी कसे भरपाई देतो हे खालील आकृतीत दाखवले आहे.

नॉनलाइनरिटी सामान्यत: नाडीच्या रुंदीवर थेट परिणाम करत नाही, परंतु ते बँडविड्थ रुंद करते, ज्यामुळे नाडी प्रसारादरम्यान पसरण्यास अधिक संवेदनाक्षम बनते. मर्यादित बँडविड्थसह इतर गेन मीडियासह कोणत्याही प्रकारचे फायबर, बँडविड्थ किंवा अल्ट्रा-शॉर्ट पल्सच्या आकारावर परिणाम करू शकतात आणि बँडविड्थ कमी झाल्यामुळे वेळेत रुंदीकरण होऊ शकते; अशीही प्रकरणे आहेत जेव्हा स्पेक्ट्रम अरुंद झाल्यावर जोरदारपणे चिरलेल्या नाडीची रुंदी कमी होते.