துடிப்புள்ள லேசர்களின் கண்ணோட்டம்

பற்றிய கண்ணோட்டம்துடிப்புள்ள லேசர்கள்

உருவாக்க மிகவும் நேரடி வழிலேசர்பருப்பு என்பது தொடர்ச்சியான லேசரின் வெளிப்புறத்தில் ஒரு மாடுலேட்டரைச் சேர்ப்பதாகும். இந்த முறையானது வேகமான பைக்கோசெகண்ட் துடிப்பை உருவாக்க முடியும், இருப்பினும் எளிமையானது, ஆனால் வீணாகும் ஒளி ஆற்றல் மற்றும் உச்ச சக்தி ஆகியவை தொடர்ச்சியான ஒளி சக்தியை விட அதிகமாக இருக்க முடியாது. எனவே, லேசர் பருப்புகளை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் திறமையான வழி, லேசர் குழியில் மாற்றியமைப்பது, துடிப்பு ரயிலின் ஆஃப் நேரத்தில் ஆற்றலைச் சேமித்து சரியான நேரத்தில் வெளியிடுவது. லேசர் குழி பண்பேற்றம் மூலம் பருப்புகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் நான்கு பொதுவான நுட்பங்கள் ஆதாய மாறுதல், Q-மாற்றம் (இழப்பு மாறுதல்), குழி காலியாக்குதல் மற்றும் பயன்முறை-பூட்டுதல்.

ஆதாய சுவிட்ச் பம்ப் பவரை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் குறுகிய பருப்புகளை உருவாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, குறைக்கடத்தி ஆதாய-மாற்றப்பட்ட லேசர்கள் தற்போதைய பண்பேற்றம் மூலம் ஒரு சில நானோ விநாடிகளிலிருந்து நூறு பைக்கோசெகண்டுகள் வரை பருப்புகளை உருவாக்க முடியும். துடிப்பு ஆற்றல் குறைவாக இருந்தாலும், இந்த முறை மிகவும் நெகிழ்வானது, அதாவது சரிசெய்யக்கூடிய மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் மற்றும் துடிப்பு அகலம் போன்றவை. 2018 ஆம் ஆண்டில், டோக்கியோ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு ஃபெம்டோசெகண்ட் ஆதாய-சுவிட்ச் செமிகண்டக்டர் லேசரைப் புகாரளித்தனர், இது 40 ஆண்டுகால தொழில்நுட்பத் தடையில் ஒரு முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது.

வலிமையான நானோ விநாடி பருப்புகள் பொதுவாக Q-சுவிட்ச் லேசர்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை குழியில் பல சுற்று பயணங்களில் உமிழப்படுகின்றன, மேலும் துடிப்பு ஆற்றல் அமைப்பின் அளவைப் பொறுத்து பல மில்லிஜூல்கள் முதல் பல ஜூல்கள் வரை இருக்கும். நடுத்தர ஆற்றல் (பொதுவாக 1 μJ க்குக் கீழே) பைக்கோசெகண்ட் மற்றும் ஃபெம்டோசெகண்ட் பருப்பு வகைகள் முக்கியமாக மோட்-லாக் செய்யப்பட்ட லேசர்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன. லேசர் ரெசனேட்டரில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அல்ட்ராஷார்ட் துடிப்புகள் உள்ளன, அவை தொடர்ந்து சுழற்சி செய்கின்றன. ஒவ்வொரு உள்குழி துடிப்பும் வெளியீட்டு இணைப்பு கண்ணாடி வழியாக ஒரு துடிப்பை கடத்துகிறது, மேலும் அதிர்வெண் பொதுவாக 10 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 100 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் வரை இருக்கும். கீழே உள்ள படம் ஒரு முழுமையான இயல்பான சிதறலை (ANDi) சிதறடிக்கும் சொலிடன் ஃபெம்டோசெகண்ட் காட்டுகிறதுஃபைபர் லேசர் சாதனம், இவற்றில் பெரும்பாலானவை தோர்லாப்ஸ் நிலையான கூறுகளை (ஃபைபர், லென்ஸ், மவுண்ட் மற்றும் டிஸ்ப்ளேஸ்மென்ட் டேபிள்) பயன்படுத்தி உருவாக்க முடியும்.

குழி காலியாக்கும் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தலாம்கே-சுவிட்ச் லேசர்கள்குறைந்த அதிர்வெண் கொண்ட துடிப்பு ஆற்றலை அதிகரிக்க குறுகிய துடிப்புகள் மற்றும் பயன்முறையில் பூட்டப்பட்ட லேசர்களைப் பெற.

நேர டொமைன் மற்றும் அதிர்வெண் டொமைன் துடிப்புகள்
காலப்போக்கில் துடிப்பின் நேரியல் வடிவம் பொதுவாக ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானது மற்றும் காசியன் மற்றும் செக்² செயல்பாடுகளால் வெளிப்படுத்தப்படலாம். துடிப்பு நேரம் (துடிப்பு அகலம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) பொதுவாக அரை-உயரம் அகலம் (FWHM) மதிப்பால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, அதாவது, ஆப்டிகல் சக்தி குறைந்தபட்சம் பாதி உச்ச சக்தியாக இருக்கும் அகலம்; Q-சுவிட்ச் லேசர் மூலம் நானோ விநாடி குறுகிய துடிப்புகளை உருவாக்குகிறது
மோட்-லாக் செய்யப்பட்ட லேசர்கள், பல்லாயிரக்கணக்கான பைக்கோசெகண்டுகள் முதல் ஃபெம்டோசெகண்டுகள் வரையிலான வரிசையில் அல்ட்ரா-ஷார்ட் துடிப்புகளை (USP) உருவாக்குகின்றன. அதிவேக எலக்ட்ரானிக்ஸ் பல்லாயிரக்கணக்கான பைக்கோசெகண்டுகள் வரை மட்டுமே அளவிட முடியும், மேலும் குறுகிய துடிப்புகளை தன்னியக்க தொடர்புகள், FROG மற்றும் SPIDER போன்ற முற்றிலும் ஆப்டிகல் தொழில்நுட்பங்கள் மூலம் மட்டுமே அளவிட முடியும். நானோ விநாடி அல்லது நீண்ட பருப்பு வகைகள் நீண்ட தூரம் பயணிக்கும் போது அவற்றின் துடிப்பு அகலத்தை மாற்றுவது அரிதாக இருந்தாலும், அதி-குறுகிய பருப்பு வகைகள் பல்வேறு காரணிகளால் பாதிக்கப்படலாம்:

சிதறல் ஒரு பெரிய துடிப்பு விரிவாக்கத்தை விளைவிக்கும், ஆனால் எதிர் சிதறலுடன் மீண்டும் சுருக்கப்படலாம். தோர்லாப்ஸ் ஃபெம்டோசெகண்ட் துடிப்பு அமுக்கி நுண்ணோக்கி சிதறலுக்கு எவ்வாறு ஈடுசெய்கிறது என்பதை பின்வரும் வரைபடம் காட்டுகிறது.

நேரியல் அல்லாதது பொதுவாக துடிப்பு அகலத்தை நேரடியாகப் பாதிக்காது, ஆனால் அது அலைவரிசையை விரிவுபடுத்துகிறது, மேலும் பரவலின் போது துடிப்பு சிதறுவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளது. வரையறுக்கப்பட்ட அலைவரிசையுடன் கூடிய பிற ஆதாய ஊடகங்கள் உட்பட எந்த வகையான ஃபைபர், அலைவரிசை அல்லது அல்ட்ரா-ஷார்ட் பல்ஸ் வடிவத்தை பாதிக்கலாம், மேலும் அலைவரிசையின் குறைவு காலத்தை விரிவுபடுத்த வழிவகுக்கும்; ஸ்பெக்ட்ரம் குறுகும்போது பலமாகச் சிலிர்க்கப்படும் துடிப்பின் துடிப்பு அகலம் குறையும் சந்தர்ப்பங்களும் உள்ளன.