अद्वितीय अतिवेगवान लेझर भाग एक

अद्वितीयअतिवेगवान लेझरभाग एक

अतिवेगवानचे अद्वितीय गुणधर्मलेझर
अल्ट्राफास्ट लेझर्सचा अत्यंत कमी पल्स कालावधी या प्रणालींना असे अद्वितीय गुणधर्म देतो, जे त्यांना लाँग-पल्स किंवा कंटिन्युअस-वेव्ह (CW) लेझर्सपेक्षा वेगळे ठरवतात. असा लहान पल्स निर्माण करण्यासाठी, एका विस्तृत स्पेक्ट्रम बँडविड्थची आवश्यकता असते. पल्सचा आकार आणि मध्यवर्ती तरंगलांबी हे एका विशिष्ट कालावधीचे पल्स निर्माण करण्यासाठी आवश्यक असलेली किमान बँडविड्थ निश्चित करतात. सामान्यतः, हे नाते टाइम-बँडविड्थ प्रॉडक्ट (TBP) च्या स्वरूपात वर्णन केले जाते, जे अनिश्चितता तत्त्वावरून मिळवले जाते. गॉसियन पल्सचा TBP खालील सूत्राने दिला जातो: TBP गॉसियन = ΔτΔν ≈ 0.441
Δτ हा पल्सचा कालावधी आहे आणि Δv ही फ्रिक्वेन्सी बँडविड्थ आहे. थोडक्यात, हे समीकरण दर्शवते की स्पेक्ट्रम बँडविड्थ आणि पल्सचा कालावधी यांच्यात व्यस्त संबंध आहे, म्हणजेच पल्सचा कालावधी कमी झाल्यावर, तो पल्स निर्माण करण्यासाठी आवश्यक असलेली बँडविड्थ वाढते. आकृती १ मध्ये विविध पल्स कालावधींना आधार देण्यासाठी आवश्यक असलेली किमान बँडविड्थ दर्शविली आहे.

आकृती १: समर्थनासाठी आवश्यक किमान स्पेक्ट्रल बँडविड्थलेझर स्पंद10 ps (हिरवा), 500 fs (निळा), आणि 50 fs (लाल)

अतिवेगवान लेझर्सची तांत्रिक आव्हाने
अल्ट्राफास्ट लेझर्सची विस्तृत स्पेक्ट्रल बँडविड्थ, पीक पॉवर आणि कमी पल्स कालावधी तुमच्या सिस्टीममध्ये योग्यरित्या व्यवस्थापित करणे आवश्यक आहे. अनेकदा, या आव्हानांवरील सर्वात सोप्या उपायांपैकी एक म्हणजे लेझर्सचे विस्तृत स्पेक्ट्रम आउटपुट होय. जर तुम्ही पूर्वी प्रामुख्याने जास्त पल्स किंवा कंटिन्युअस-वेव्ह लेझर्स वापरले असतील, तर तुमच्याकडील ऑप्टिकल घटकांचा सध्याचा साठा अल्ट्राफास्ट पल्सेसची संपूर्ण बँडविड्थ परावर्तित किंवा प्रसारित करण्यास सक्षम नसू शकतो.

लेझर नुकसान मर्यादा
अधिक पारंपरिक लेझर स्रोतांच्या तुलनेत, अल्ट्राफास्ट ऑप्टिक्समध्ये लेझर डॅमेज थ्रेशोल्ड (LDT) देखील लक्षणीयरीत्या भिन्न आणि हाताळण्यास अधिक कठीण असतात. जेव्हा ऑप्टिक्स पुरवले जातातनॅनोसेकंद पल्स्ड लेझर्सLDT मूल्ये सामान्यतः ५-१० J/cm² च्या श्रेणीत असतात. अल्ट्राफास्ट ऑप्टिक्ससाठी, या परिमाणाची मूल्ये व्यावहारिकदृष्ट्या ऐकिली जात नाहीत, कारण LDT मूल्ये <१ J/cm² च्या श्रेणीत असण्याची अधिक शक्यता असते, जी सामान्यतः ०.३ J/cm² च्या जवळ असतात. वेगवेगळ्या पल्स कालावधीनुसार LDT आयामातील लक्षणीय बदल हा पल्स कालावधीवर आधारित लेझर नुकसान यंत्रणेचा परिणाम आहे. नॅनोसेकंद लेझर्स किंवा त्याहून अधिक कालावधीसाठी,स्पंदित लेझरनुकसान होण्याचे मुख्य कारण औष्णिक तापन आहे. कोटिंग आणि सबस्ट्रेटच्या सामग्रीऑप्टिकल उपकरणेते आपतित फोटॉन शोषून घेतात आणि त्यांना उष्णता देतात. यामुळे पदार्थाच्या स्फटिक जाळीमध्ये विकृती येऊ शकते. औष्णिक प्रसरण, तडे जाणे, वितळणे आणि जाळीतील ताण हे या पदार्थांमधील सामान्य औष्णिक नुकसानाचे प्रकार आहेत.लेझर स्रोत.

तथापि, अल्ट्राफास्ट लेझर्सच्या बाबतीत, पल्सचा कालावधी हा लेझरपासून पदार्थाच्या जाळीमध्ये होणाऱ्या उष्णता हस्तांतरणाच्या वेळेच्या प्रमाणापेक्षा जलद असतो, त्यामुळे औष्णिक परिणाम हे लेझर-प्रेरित नुकसानीचे मुख्य कारण नसते. त्याऐवजी, अल्ट्राफास्ट लेझरची पीक पॉवर नुकसानीच्या यंत्रणेला बहु-फोटॉन शोषण आणि आयनीकरण यांसारख्या नॉन-लिनियर प्रक्रियांमध्ये रूपांतरित करते. यामुळेच नॅनोसेकंद पल्सचे LDT रेटिंग अल्ट्राफास्ट पल्सच्या रेटिंगपर्यंत सरळपणे मर्यादित करणे शक्य नाही, कारण नुकसानीची भौतिक यंत्रणा वेगळी असते. म्हणून, वापराच्या समान परिस्थितीत (उदा., तरंगलांबी, पल्सचा कालावधी आणि पुनरावृत्ती दर), पुरेसे उच्च LDT रेटिंग असलेले ऑप्टिकल उपकरण तुमच्या विशिष्ट अनुप्रयोगासाठी सर्वोत्तम ऑप्टिकल उपकरण असेल. वेगवेगळ्या परिस्थितीत तपासलेली ऑप्टिक्स ही सिस्टीममधील त्याच ऑप्टिक्सच्या वास्तविक कामगिरीचे प्रतिनिधित्व करत नाहीत.

आकृती १: वेगवेगळ्या पल्स कालावधीनुसार लेझरमुळे होणाऱ्या नुकसानीची यंत्रणा