अद्वितीय अल्ट्राफास्ट लेसर भाग दोन

अद्वितीयअल्ट्राफास्ट लेसरभाग दोन

फैलाव आणि नाडी पसरणे: समूह विलंब फैलाव
अल्ट्राफास्ट लेसर वापरताना सर्वात कठीण तांत्रिक आव्हानांपैकी एक म्हणजे सुरुवातीस उत्सर्जित होणाऱ्या अल्ट्रा-शॉर्ट पल्सचा कालावधी राखणे.लेसर. अल्ट्राफास्ट कडधान्ये वेळेच्या विकृतीसाठी अतिसंवेदनशील असतात, ज्यामुळे डाळी जास्त काळ टिकतात. सुरुवातीच्या नाडीचा कालावधी कमी झाल्यामुळे हा परिणाम आणखी वाईट होतो. अल्ट्राफास्ट लेसर 50 सेकंदांच्या कालावधीसह डाळी उत्सर्जित करू शकतात, परंतु लक्ष्य स्थानापर्यंत नाडी प्रसारित करण्यासाठी मिरर आणि लेन्स वापरून ते वेळेत वाढविले जाऊ शकतात किंवा अगदी हवेद्वारे नाडी प्रसारित करू शकतात.

यावेळच्या विकृतीचे प्रमाण समूह विलंबित फैलाव (GDD) नावाच्या मापाने केले जाते, ज्याला द्वितीय-क्रम फैलाव असेही म्हणतात. खरेतर, अल्ट्राफार्ट-लेसर डाळींच्या वेळेचे वितरण प्रभावित करू शकणाऱ्या उच्च-ऑर्डर डिस्पर्शन अटी देखील आहेत, परंतु व्यवहारात, सामान्यत: GDD च्या प्रभावाचे परीक्षण करणे पुरेसे आहे. GDD हे वारंवारता-आश्रित मूल्य आहे जे दिलेल्या सामग्रीच्या जाडीच्या रेखीय प्रमाणात असते. ट्रान्समिशन ऑप्टिक्स जसे की लेन्स, विंडो आणि ऑब्जेक्टिव्ह घटकांमध्ये सामान्यत: सकारात्मक GDD मूल्ये असतात, जे सूचित करते की एकदा संकुचित केलेल्या डाळी ट्रान्समिशन ऑप्टिक्सला उत्सर्जित केलेल्या स्पंदपेक्षा जास्त कालावधी देऊ शकतात.लेसर प्रणाली. कमी फ्रिक्वेन्सी असलेले घटक (म्हणजे जास्त तरंगलांबी) जास्त फ्रिक्वेन्सी असलेल्या घटकांपेक्षा (म्हणजेच, कमी तरंगलांबी) वेगाने प्रसार करतात. जसजशी नाडी अधिकाधिक पदार्थांमधून जात असेल तसतशी नाडीतील तरंगलांबी कालांतराने पुढे आणि पुढे वाढतच जाईल. लहान नाडी कालावधीसाठी, आणि म्हणून विस्तीर्ण बँडविड्थसाठी, हा प्रभाव अधिक अतिशयोक्तीपूर्ण आहे आणि परिणामी नाडी वेळेची लक्षणीय विकृती होऊ शकते.

अल्ट्राफास्ट लेसर अनुप्रयोग
स्पेक्ट्रोस्कोपी
अल्ट्राफास्ट लेसर स्त्रोतांच्या आगमनापासून, स्पेक्ट्रोस्कोपी त्यांच्या मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रांपैकी एक आहे. नाडीचा कालावधी फेमटोसेकंद किंवा अगदी ॲटोसेकंदपर्यंत कमी करून, भौतिकशास्त्र, रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्रातील गतिमान प्रक्रिया ज्यांचे निरीक्षण करणे ऐतिहासिकदृष्ट्या अशक्य होते ते आता साध्य केले जाऊ शकते. अणुगती ही एक महत्त्वाची प्रक्रिया आहे आणि अणु गतीच्या निरीक्षणामुळे प्रकाशसंश्लेषक प्रथिनांमध्ये आण्विक कंपन, आण्विक पृथक्करण आणि ऊर्जा हस्तांतरण यासारख्या मूलभूत प्रक्रियांची वैज्ञानिक समज सुधारली आहे.

बायोइमेजिंग
पीक-पॉवर अल्ट्राफास्ट लेसर नॉनलाइनर प्रक्रियांना समर्थन देतात आणि जैविक इमेजिंगसाठी रिझोल्यूशन सुधारतात, जसे की मल्टी-फोटॉन मायक्रोस्कोपी. बहु-फोटॉन प्रणालीमध्ये, जैविक माध्यम किंवा फ्लोरोसेंट लक्ष्यापासून एक नॉनलाइनर सिग्नल व्युत्पन्न करण्यासाठी, दोन फोटॉन जागा आणि वेळेमध्ये ओव्हरलॅप करणे आवश्यक आहे. ही नॉनलाइनर यंत्रणा पार्श्वभूमी फ्लूरोसेन्स सिग्नल लक्षणीयरीत्या कमी करून इमेजिंग रिझोल्यूशन सुधारते ज्यामुळे सिंगल-फोटॉन प्रक्रियांचा अभ्यास होतो. सरलीकृत सिग्नल पार्श्वभूमी सचित्र आहे. मल्टीफोटॉन मायक्रोस्कोपचा लहान उत्तेजित प्रदेश देखील फोटोटॉक्सिसिटी प्रतिबंधित करतो आणि नमुन्याचे नुकसान कमी करतो.

आकृती 1: मल्टी-फोटॉन मायक्रोस्कोप प्रयोगातील बीम मार्गाचे उदाहरण आकृती

लेझर सामग्री प्रक्रिया
अल्ट्राशॉर्ट पल्स सामग्रीशी संवाद साधण्याच्या अनोख्या पद्धतीमुळे अल्ट्राफास्ट लेसर स्त्रोतांनी लेझर मायक्रोमॅशिनिंग आणि सामग्री प्रक्रियेत देखील क्रांती केली आहे. आधी सांगितल्याप्रमाणे, LDT वर चर्चा करताना, अल्ट्राफास्ट पल्स कालावधी सामग्रीच्या जाळीमध्ये उष्णतेच्या प्रसाराच्या वेळेपेक्षा वेगवान असतो. अल्ट्राफास्ट लेसर पेक्षा खूपच लहान उष्णता-प्रभावित झोन तयार करतातनॅनोसेकंद स्पंदित लेसर, परिणामी कमी चीरा नुकसान आणि अधिक अचूक मशीनिंग. हे तत्त्व वैद्यकीय अनुप्रयोगांना देखील लागू आहे, जेथे अल्ट्राफार्ट-लेसर कटिंगची वाढलेली अचूकता आसपासच्या ऊतींचे नुकसान कमी करण्यात मदत करते आणि लेसर शस्त्रक्रियेदरम्यान रुग्णाचा अनुभव सुधारतो.

ॲटोसेकंद डाळी: अल्ट्राफास्ट लेसरचे भविष्य
संशोधनामुळे अल्ट्राफास्ट लेसर विकसित होत असल्याने, कमी पल्स कालावधी असलेले नवीन आणि सुधारित प्रकाश स्रोत विकसित केले जात आहेत. जलद शारीरिक प्रक्रियांमध्ये अंतर्दृष्टी प्राप्त करण्यासाठी, अनेक संशोधक अति-अतिनील (XUV) तरंगलांबी श्रेणीमध्ये - सुमारे 10-18 सेकंद - एटोसेकंद डाळींच्या निर्मितीवर लक्ष केंद्रित करत आहेत. ॲटोसेकंद डाळी इलेक्ट्रॉन गतीचा मागोवा घेण्यास आणि इलेक्ट्रॉनिक संरचना आणि क्वांटम मेकॅनिक्सची आमची समज सुधारण्यास परवानगी देतात. XUV ॲटोसेकंद लेसरच्या औद्योगिक प्रक्रियेमध्ये एकात्मीकरणाने अद्याप लक्षणीय प्रगती केली नसली तरी, क्षेत्रातील चालू संशोधन आणि प्रगती या तंत्रज्ञानाला प्रयोगशाळेच्या बाहेर आणि उत्पादनात ढकलतील, जसे की फेमटोसेकंद आणि पिकोसेकंदच्या बाबतीत घडले आहे.लेसर स्रोत.