துடிப்புள்ள லேசர்களின் கண்ணோட்டம்

கண்ணோட்டம்துடிப்புள்ள லேசர்கள்

உருவாக்குவதற்கான மிக நேரடி வழிலேசர்தொடர்ச்சியான லேசரின் வெளிப்புறத்தில் ஒரு மாடுலேட்டரைச் சேர்ப்பதே பல்ஸ்கள் ஆகும். இந்த முறை எளிமையானது என்றாலும், வேகமான பைக்கோசெகண்ட் துடிப்பை உருவாக்க முடியும், ஆனால் ஒளி ஆற்றலை வீணாக்குவது மற்றும் உச்ச சக்தி தொடர்ச்சியான ஒளி சக்தியை விட அதிகமாக இருக்க முடியாது. எனவே, லேசர் பல்ஸ்களை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் திறமையான வழி, லேசர் குழியில் மாடுலேட் செய்வது, பல்ஸ் ரயிலின் ஆஃப்-டைமில் ஆற்றலைச் சேமித்து, சரியான நேரத்தில் அதை வெளியிடுவது. லேசர் கேவிட்டி மாடுலேஷன் மூலம் பல்ஸ்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் நான்கு பொதுவான நுட்பங்கள் கெயின் ஸ்விட்சிங், க்யூ-ஸ்விட்சிங் (லாஸ் ஸ்விட்சிங்), கேவிட்டி காலியாக்கிங் மற்றும் மோட்-லாக்கிங் ஆகும்.

பம்ப் சக்தியை மாடுலேட் செய்வதன் மூலம், கெயின் ஸ்விட்ச் குறுகிய துடிப்புகளை உருவாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, குறைக்கடத்தி கெயின்-ஸ்விட்ச் செய்யப்பட்ட லேசர்கள், மின்னோட்ட பண்பேற்றம் மூலம் சில நானோ விநாடிகளிலிருந்து நூறு பைக்கோ விநாடிகள் வரை துடிப்புகளை உருவாக்க முடியும். பல்ஸ் ஆற்றல் குறைவாக இருந்தாலும், இந்த முறை மிகவும் நெகிழ்வானது, அதாவது சரிசெய்யக்கூடிய மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் மற்றும் பல்ஸ் அகலத்தை வழங்குதல். 2018 ஆம் ஆண்டில், டோக்கியோ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் 40 ஆண்டுகால தொழில்நுட்ப சிக்கலில் ஒரு திருப்புமுனையைக் குறிக்கும் ஒரு ஃபெம்டோ விநாடி கெயின்-ஸ்விட்ச் செய்யப்பட்ட செமிகண்டக்டர் லேசரைப் பற்றி அறிக்கை செய்தனர்.

வலுவான நானோ வினாடி துடிப்புகள் பொதுவாக Q-சுவிட்ச் செய்யப்பட்ட லேசர்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை குழியில் பல சுற்று பயணங்களில் வெளியேற்றப்படுகின்றன, மேலும் துடிப்பு ஆற்றல் அமைப்பின் அளவைப் பொறுத்து பல மில்லிஜூல்கள் முதல் பல ஜூல்கள் வரை இருக்கும். நடுத்தர ஆற்றல் (பொதுவாக 1 μJ க்கும் குறைவானது) பைக்கோசெகண்ட் மற்றும் ஃபெம்டோசெகண்ட் துடிப்புகள் முக்கியமாக பயன்முறை-பூட்டப்பட்ட லேசர்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன. லேசர் ரெசனேட்டரில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அல்ட்ராஷார்ட் துடிப்புகள் உள்ளன, அவை தொடர்ந்து சுழற்சி செய்கின்றன. ஒவ்வொரு இன்ட்ராகேவிட்டி துடிப்பும் வெளியீட்டு இணைப்பு கண்ணாடி வழியாக ஒரு துடிப்பை கடத்துகிறது, மேலும் மறு அதிர்வெண் பொதுவாக 10 MHz மற்றும் 100 GHz க்கு இடையில் இருக்கும். கீழே உள்ள படம் முழுமையாக இயல்பான சிதறல் (ANDi) சிதறல் சொலிடன் ஃபெம்டோசெகண்டைக் காட்டுகிறது.ஃபைபர் லேசர் சாதனம், இவற்றில் பெரும்பாலானவை தோர்லாப்ஸ் நிலையான கூறுகளைப் (ஃபைபர், லென்ஸ், மவுண்ட் மற்றும் டிஸ்ப்ளேஸ்மென்ட் டேபிள்) பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படலாம்.

குழி காலியாக்கும் நுட்பத்தை இதற்குப் பயன்படுத்தலாம்Q-சுவிட்ச் செய்யப்பட்ட லேசர்கள்குறைந்த மறுஅதிர்வெண் கொண்ட துடிப்பு ஆற்றலை அதிகரிக்க குறுகிய துடிப்புகளையும், பயன்முறை-பூட்டப்பட்ட லேசர்களையும் பெற.

நேரக் களம் மற்றும் அதிர்வெண் களத் துடிப்புகள்
நேரத்துடன் கூடிய துடிப்பின் நேரியல் வடிவம் பொதுவாக ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானது மற்றும் காஸியன் மற்றும் செக்² செயல்பாடுகளால் வெளிப்படுத்தப்படலாம். துடிப்பு நேரம் (துடிப்பு அகலம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) பொதுவாக அரை-உயர அகலம் (FWHM) மதிப்பால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, அதாவது, ஒளியியல் சக்தி குறைந்தபட்சம் உச்ச சக்தியில் பாதியாக இருக்கும் அகலம்; Q-சுவிட்ச் செய்யப்பட்ட லேசர் நானோ வினாடி குறுகிய துடிப்புகளை உருவாக்குகிறது
பயன்முறை பூட்டப்பட்ட லேசர்கள் பத்து பைக்கோசெகண்டுகள் முதல் ஃபெம்டோசெகண்டுகள் வரையிலான வரிசையில் அல்ட்ரா-ஷார்ட் பல்ஸ்களை (USP) உருவாக்குகின்றன. அதிவேக மின்னணுவியல் பத்து பைக்கோசெகண்டுகள் வரை மட்டுமே அளவிட முடியும், மேலும் குறுகிய பல்ஸ்களை ஆட்டோகோரிலேட்டர்கள், FROG மற்றும் SPIDER போன்ற முற்றிலும் ஆப்டிகல் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மட்டுமே அளவிட முடியும். நானோ செகண்ட் அல்லது நீண்ட பல்ஸ்கள் நீண்ட தூரங்களுக்குச் செல்லும்போது கூட அவற்றின் பல்ஸ் அகலத்தை அரிதாகவே மாற்றுகின்றன, அல்ட்ரா-ஷார்ட் பல்ஸ்கள் பல்வேறு காரணிகளால் பாதிக்கப்படலாம்:

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

நேர்கோட்டுத்தன்மை பொதுவாக துடிப்பு அகலத்தை நேரடியாகப் பாதிக்காது, ஆனால் அது அலைவரிசையை விரிவுபடுத்துகிறது, இதனால் பரவலின் போது துடிப்பு சிதறலுக்கு ஆளாகிறது. வரையறுக்கப்பட்ட அலைவரிசை கொண்ட பிற ஆதாய ஊடகங்கள் உட்பட எந்த வகையான இழையும், அலைவரிசை அல்லது மிகக் குறுகிய துடிப்பின் வடிவத்தை பாதிக்கலாம், மேலும் அலைவரிசையில் குறைவு காலப்போக்கில் விரிவடைவதற்கு வழிவகுக்கும்; ஸ்பெக்ட்ரம் குறுகும்போது வலுவாக ஒலிக்கும் துடிப்பின் துடிப்பு அகலம் குறையும் நிகழ்வுகளும் உள்ளன.