अद्वितीय अतिवेगवान लेझर भाग दोन

अद्वितीयअतिवेगवान लेझरभाग दोन

प्रकीर्णन आणि स्पंद प्रसार: गट विलंब प्रकीर्णन
अल्ट्राफास्ट लेझर्स वापरताना येणाऱ्या सर्वात कठीण तांत्रिक आव्हानांपैकी एक म्हणजे, सुरुवातीला उत्सर्जित होणाऱ्या अत्यंत लघु स्पंदांचा कालावधी टिकवून ठेवणे.लेझरअतिवेगवान स्पंद हे काल-विकृतीस अत्यंत संवेदनशील असतात, ज्यामुळे स्पंद अधिक लांब होतात. सुरुवातीच्या स्पंदाचा कालावधी जसजसा कमी होतो, तसतसा हा परिणाम अधिकच गंभीर होतो. अतिवेगवान लेझर ५० सेकंदांच्या कालावधीचे स्पंद उत्सर्जित करू शकत असले तरी, आरसे आणि भिंगांचा वापर करून स्पंद लक्ष्यस्थानी प्रसारित करून, किंवा अगदी हवेतूनही प्रसारित करून, त्यांना कालानुसार प्रवर्धित केले जाऊ शकते.

या कालिक विकृतीचे परिमाणीकरण 'ग्रुप डिलेड डिस्पर्शन' (GDD) नावाच्या मापाने केले जाते, ज्याला 'सेकंड-ऑर्डर डिस्पर्शन' असेही म्हणतात. वास्तविक पाहता, उच्च-श्रेणीचे डिस्पर्शन घटक देखील असतात जे अल्ट्राफार्ट-लेझर पल्सेसच्या कालिक वितरणावर परिणाम करू शकतात, परंतु व्यवहारात, केवळ GDD चा परिणाम तपासणे सहसा पुरेसे असते. GDD हे वारंवारतेवर अवलंबून असलेले एक मूल्य आहे जे दिलेल्या पदार्थाच्या जाडीच्या रेषीय प्रमाणात असते. लेन्स, विंडो आणि ऑब्जेक्टिव्ह घटकांसारख्या ट्रान्समिशन ऑप्टिक्समध्ये सामान्यतः सकारात्मक GDD मूल्ये असतात, जे दर्शवते की एकदा संकुचित केलेले पल्सेस, इतर घटकांद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या पल्सेसपेक्षा ट्रान्समिशन ऑप्टिक्सला जास्त कालावधी देऊ शकतात.लेझर प्रणालीकमी वारंवारतेचे घटक (म्हणजेच, जास्त तरंगलांबी असलेले घटक) जास्त वारंवारतेच्या घटकांपेक्षा (म्हणजेच, कमी तरंगलांबी असलेल्या घटकांपेक्षा) अधिक वेगाने प्रसारित होतात. जसा स्पंद अधिकाधिक पदार्थांमधून जातो, तशी स्पंदामधील तरंगलांबी वेळेनुसार अधिकाधिक विस्तारत जाते. कमी स्पंद कालावधीसाठी, आणि त्यामुळे जास्त बँडविड्थसाठी, हा परिणाम अधिकच तीव्र होतो आणि त्यामुळे स्पंद-वेळेत लक्षणीय विकृती निर्माण होऊ शकते.

अतिवेगवान लेझर अनुप्रयोग
स्पेक्ट्रोस्कोपी
अतिवेगवान लेझर स्रोतांच्या आगमनापासून, स्पेक्ट्रोस्कोपी हे त्यांच्या मुख्य उपयोजन क्षेत्रांपैकी एक बनले आहे. पल्सचा कालावधी फेमटोसेकंद किंवा अगदी अॅटोसेकंदपर्यंत कमी केल्यामुळे, भौतिकशास्त्र, रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्रातील अशा गतिमान प्रक्रिया, ज्यांचे निरीक्षण करणे पूर्वी अशक्य होते, आता साध्य करता येते. यातील एक प्रमुख प्रक्रिया म्हणजे अणूंची गती, आणि अणूंच्या गतीच्या निरीक्षणाने आण्विक कंपन, आण्विक विघटन आणि प्रकाशसंश्लेषक प्रथिनांमधील ऊर्जा हस्तांतरण यांसारख्या मूलभूत प्रक्रियांविषयीची वैज्ञानिक समज सुधारली आहे.

बायोइमेजिंग
उच्च-शक्तीचे अतिवेगवान लेझर्स नॉन-लिनियर प्रक्रियांना समर्थन देतात आणि मल्टी-फोटॉन मायक्रोस्कोपीसारख्या जैविक इमेजिंगसाठी रिझोल्यूशन सुधारतात. मल्टी-फोटॉन प्रणालीमध्ये, जैविक माध्यमातून किंवा फ्लोरोसेंट लक्ष्यातून नॉन-लिनियर सिग्नल निर्माण करण्यासाठी, दोन फोटॉन्सना अवकाश आणि वेळेत एकमेकांवर आच्छादित होणे आवश्यक असते. ही नॉन-लिनियर यंत्रणा सिंगल-फोटॉन प्रक्रियांच्या अभ्यासात अडथळा आणणाऱ्या पार्श्वभूमीतील फ्लोरोसन्स सिग्नल्सना लक्षणीयरीत्या कमी करून इमेजिंग रिझोल्यूशन सुधारते. सरलीकृत सिग्नल पार्श्वभूमी दर्शविली आहे. मल्टीफोटॉन मायक्रोस्कोपचा लहान उत्तेजन प्रदेश फोटो-टॉक्सिसिटीला देखील प्रतिबंधित करतो आणि नमुन्याचे नुकसान कमी करतो.

आकृती १: बहु-फोटॉन सूक्ष्मदर्शक प्रयोगातील शलाका मार्गाचा एक नमुना आकृती

लेझर मटेरियल प्रोसेसिंग
अतिलघु स्पंद ज्या अनोख्या पद्धतीने पदार्थांशी आंतरक्रिया करतात, त्यामुळे अतिवेगवान लेझर स्रोतांनी लेझर मायक्रोमशीनिंग आणि पदार्थ प्रक्रियेमध्येही क्रांती घडवून आणली आहे. पूर्वी LDT वर चर्चा करताना नमूद केल्याप्रमाणे, अतिवेगवान स्पंदाचा कालावधी हा पदार्थाच्या जाळीमध्ये उष्णता पसरण्याच्या कालमर्यादेपेक्षाही जलद असतो. अतिवेगवान लेझर्स नेहमीच्या लेझर्सपेक्षा खूपच लहान उष्णता-प्रभावित क्षेत्र निर्माण करतात.नॅनोसेकंद पल्स्ड लेझर्सत्यामुळे छेदामुळे होणारे नुकसान कमी होते आणि अधिक अचूक मशीनिंग होते. हे तत्त्व वैद्यकीय उपयोगांमध्येही लागू होते, जिथे अल्ट्राफार्ट-लेझर कटिंगची वाढलेली अचूकता सभोवतालच्या ऊतींचे नुकसान कमी करण्यास मदत करते आणि लेझर शस्त्रक्रियेदरम्यान रुग्णाचा अनुभव सुधारते.

अॅटोसेकंद स्पंद: अतिवेगवान लेझर्सचे भविष्य
अल्ट्राफास्ट लेझर्सवरील संशोधन जसजसे पुढे जात आहे, तसतसे कमी पल्स कालावधी असलेले नवीन आणि सुधारित प्रकाश स्रोत विकसित केले जात आहेत. अधिक वेगवान भौतिक प्रक्रियांची सखोल माहिती मिळवण्यासाठी, अनेक संशोधक अ‍ॅटोसेकंद पल्सच्या निर्मितीवर लक्ष केंद्रित करत आहेत – जे अत्यंत अतिनील (XUV) तरंगलांबीच्या श्रेणीत सुमारे १०⁻¹⁸ सेकंदांचे असतात. अ‍ॅटोसेकंद पल्समुळे इलेक्ट्रॉनच्या गतीचा मागोवा घेणे शक्य होते आणि इलेक्ट्रॉनिक संरचना व क्वांटम मेकॅनिक्सबद्दलची आपली समज सुधारते. XUV अ‍ॅटोसेकंद लेझर्सना औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये समाकलित करण्यामध्ये अद्याप लक्षणीय प्रगती झालेली नसली तरी, या क्षेत्रातील चालू असलेले संशोधन आणि प्रगती निश्चितपणे या तंत्रज्ञानाला प्रयोगशाळेतून बाहेर काढून उत्पादनामध्ये आणेल, जसे फेमटोसेकंद आणि पिकोसेकंदच्या बाबतीत घडले आहे.लेझर स्रोत.