२० फेमटोसेकंदांपेक्षा कमी दृश्य प्रकाशट्यून करण्यायोग्य पल्स्ड लेझर स्रोत
अलीकडेच, यूकेमधील एका संशोधक संघाने एक नाविन्यपूर्ण अभ्यास प्रकाशित केला असून, त्यांनी २० फेमटोसेकंदांपेक्षा कमी वेळेत दृश्य प्रकाश नियंत्रित करू शकणारे मेगावॅट-स्तरीय उपकरण यशस्वीरित्या विकसित केल्याची घोषणा केली आहे.स्पंदित लेझर स्रोतहा स्पंदित लेझर स्रोत, अतिवेगवानफायबर लेझरही प्रणाली बदलता येण्याजोगी तरंगलांबी, अत्यंत कमी कालावधी, ३९ नॅनोजूल इतकी उच्च ऊर्जा आणि २ मेगावॅटपेक्षा जास्त शिखर शक्ती असलेले स्पंद निर्माण करण्यास सक्षम आहे, ज्यामुळे अतिवेगवान स्पेक्ट्रोस्कोपी, जैविक इमेजिंग आणि औद्योगिक प्रक्रिया यांसारख्या क्षेत्रांसाठी अनुप्रयोगाच्या अगदी नवीन संधी निर्माण होतात.
या तंत्रज्ञानाचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे “गेन-मॅनेज्ड नॉनलाइनर अॅम्प्लिफिकेशन (GMNA)” आणि “रेझोनंट डिस्पर्सिव्ह वेव्ह (RDW) उत्सर्जन” या दोन अत्याधुनिक पद्धतींचे संयोजन. पूर्वी, असे उच्च-कार्यक्षमतेचे ट्यून करण्यायोग्य अति-लघु स्पंद मिळवण्यासाठी, सहसा महागडे आणि गुंतागुंतीचे टायटॅनियम-सफायर लेझर किंवा ऑप्टिकल पॅरामीट्रिक अॅम्प्लिफायर आवश्यक असत. ही उपकरणे केवळ महागडी, अवजड आणि देखभालीस कठीणच नव्हती, तर कमी पुनरावृत्ती दर आणि ट्यूनिंग रेंजमुळे मर्यादितही होती. यावेळी विकसित केलेले संपूर्ण-फायबर सोल्यूशन केवळ सिस्टम आर्किटेक्चरला लक्षणीयरीत्या सोपे करत नाही, तर खर्च आणि गुंतागुंतही मोठ्या प्रमाणात कमी करते. हे ४.८ मेगाहर्ट्झच्या उच्च पुनरावृत्ती फ्रिक्वेन्सीवर, २० फेमटोसेकंदांपेक्षा कमी कालावधीचे, ४०० ते ७०० नॅनोमीटर आणि त्यापलीकडे ट्यून करण्यायोग्य उच्च-शक्तीचे स्पंद थेट निर्माण करण्यास सक्षम करते. संशोधन संघाने अचूकपणे डिझाइन केलेल्या सिस्टम आर्किटेक्चरद्वारे ही महत्त्वपूर्ण कामगिरी साध्य केली आहे. सर्वप्रथम, त्यांनी सीड सोर्स म्हणून नॉनलाइनर ॲम्प्लिफिकेशन रिंग मिरर (NALM) वर आधारित, पूर्णपणे पोलरायझेशन-प्रिझर्विंग मोड-लॉक्ड यटरबियम फायबर ऑसिलेटरचा वापर केला. ही रचना केवळ प्रणालीची दीर्घकालीन स्थिरताच सुनिश्चित करत नाही, तर भौतिकदृष्ट्या सॅचुरेटेड ॲबसॉर्बर्सच्या ऱ्हासाची समस्या देखील टाळते. प्री-ॲम्प्लिफिकेशन आणि पल्स कॉम्प्रेशननंतर, सीड पल्सेस GMNA स्टेजमध्ये पाठवले जातात. GMNA स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग साध्य करण्यासाठी आणि जवळजवळ परिपूर्ण लिनियर चिर्प असलेले अल्ट्राशॉर्ट पल्सेस निर्माण करण्यासाठी ऑप्टिकल फायबरमधील सेल्फ-फेज मॉड्युलेशन आणि लॉंगिट्यूडिनल असिमेट्रिक गेन डिस्ट्रिब्युशनचा वापर करते, जे अखेरीस ग्रेटिंग पेअर्सद्वारे सब-४० फेमटोसेकंदांपर्यंत संकुचित केले जातात. RDW निर्मितीच्या टप्प्यात, संशोधकांनी स्वतः डिझाइन केलेले आणि उत्पादित केलेले नऊ-रेझोनेटर अँटी-रेझोनन्स हॉलो-कोर फायबर्स वापरले. या प्रकारच्या ऑप्टिकल फायबरमध्ये पंप पल्स बँड आणि दृश्य प्रकाश क्षेत्रात अत्यंत कमी लॉस असतो, ज्यामुळे पंपमधून डिस्पर्स्ड वेव्हमध्ये ऊर्जेचे कार्यक्षमतेने रूपांतर करणे शक्य होते आणि उच्च-लॉस रेझोनंट बँडमुळे होणारा हस्तक्षेप टाळता येतो. सर्वोत्तम परिस्थितीत, प्रणालीद्वारे उत्सर्जित होणारी डिस्पर्शन वेव्ह पल्स ऊर्जा ३९ नॅनोजूलपर्यंत पोहोचू शकते, सर्वात कमी पल्स रुंदी १३ फेमटोसेकंदपर्यंत पोहोचू शकते, पीक पॉवर २.२ मेगावॅट इतकी उच्च असू शकते आणि ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता १३% पर्यंत असू शकते. याहूनही अधिक रोमांचक बाब म्हणजे, वायूचा दाब आणि फायबर पॅरामीटर्स समायोजित करून, या प्रणालीला अल्ट्राव्हायोलेट आणि इन्फ्रारेड बँड्सपर्यंत सहजपणे विस्तारित केले जाऊ शकते, ज्यामुळे डीप अल्ट्राव्हायोलेटपासून इन्फ्रारेडपर्यंत वाइडबँड ट्यूनिंग साध्य होते.
हे संशोधन केवळ फोटोनिक्सच्या मूलभूत क्षेत्रातच महत्त्वपूर्ण नाही, तर ते औद्योगिक आणि उपयोजन क्षेत्रांसाठीही एक नवीन परिस्थिती निर्माण करते. उदाहरणार्थ, मल्टी-फोटॉन मायक्रोस्कोपी इमेजिंग, अल्ट्राफास्ट टाइम-रिझॉल्व्ह्ड स्पेक्ट्रोस्कोपी, मटेरियल प्रोसेसिंग, प्रिसिजन मेडिसिन आणि अल्ट्राफास्ट नॉनलाइनर ऑप्टिक्स संशोधन यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये, हा संक्षिप्त, कार्यक्षम आणि कमी किमतीचा नवीन प्रकारचा अल्ट्राफास्ट प्रकाश स्रोत वापरकर्त्यांना अभूतपूर्व साधने आणि लवचिकता प्रदान करेल. विशेषतः ज्या परिस्थितींमध्ये उच्च पुनरावृत्ती दर, पीक पॉवर आणि अति-लघु स्पंदांची आवश्यकता असते, तिथे पारंपरिक टायटॅनियम-सफायर किंवा ऑप्टिकल पॅरामीट्रिक ॲम्प्लिफिकेशन प्रणालींच्या तुलनेत हे तंत्रज्ञान निःसंशयपणे अधिक स्पर्धात्मक आहे आणि त्याला अधिक प्रसिद्धीची क्षमता आहे.
भविष्यात, प्रणालीचे लघुकरण आणि एकीकरण साध्य करण्यासाठी, संशोधन संघ प्रणालीला आणखी अनुकूलित करण्याची योजना आखत आहे. यामध्ये अनेक फ्री-स्पेस ऑप्टिकल घटक असलेल्या सध्याच्या रचनेला ऑप्टिकल फायबरमध्ये समाकलित करणे, किंवा सध्याच्या ऑसिलेटर आणि अँम्प्लिफायरच्या संयोजनाऐवजी एकाच मॅमिशेव्ह ऑसिलेटरचा वापर करणे यांसारख्या पर्यायांचा समावेश आहे. याव्यतिरिक्त, विविध प्रकारच्या अँटी-रेझोनन्स फायबरचा वापर करून, रमन ॲक्टिव्ह गॅसेस आणि फ्रिक्वेन्सी डबलिंग मॉड्यूल्स सादर करून, ही प्रणाली अधिक विस्तृत बँडपर्यंत विस्तारित केली जाईल अशी अपेक्षा आहे. यामुळे अल्ट्राव्हायोलेट, दृश्य प्रकाश आणि इन्फ्रारेड यांसारख्या अनेक क्षेत्रांसाठी संपूर्ण-फायबर, वाइडबँड, अतिवेगवान लेझर सोल्यूशन्स उपलब्ध होतील.
आकृती १. स्पंदित लेसरच्या ट्यूनिंगची योजनाबद्ध आकृती.
पोस्ट करण्याची वेळ: २८ मे २०२५