अति-शक्तिशाली अल्ट्राशॉर्ट लेजर की पल्स गति बदलें

पल्स की गति बदलेंअति-शक्तिशाली अल्ट्राशॉर्ट लेजर

सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेज़र आमतौर पर उन लेज़र पल्स को संदर्भित करते हैं जिनकी पल्स चौड़ाई दसियों और सैकड़ों फेम्टोसेकंड होती है, पीक पावर टेरावॉट और पेटावॉट होती है, और उनकी केंद्रित प्रकाश तीव्रता 10¹⁸ W/cm² से अधिक होती है। सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेज़र और इसके द्वारा उत्पन्न सुपर विकिरण स्रोत और उच्च ऊर्जा कण स्रोत का उच्च ऊर्जा भौतिकी, कण भौतिकी, प्लाज्मा भौतिकी, परमाणु भौतिकी और खगोल भौतिकी जैसे कई मूलभूत अनुसंधान क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग मूल्य है, और वैज्ञानिक अनुसंधान परिणामों का उपयोग संबंधित उच्च-तकनीकी उद्योगों, चिकित्सा स्वास्थ्य, पर्यावरण ऊर्जा और राष्ट्रीय रक्षा सुरक्षा के लिए किया जा सकता है। 1985 में चिर्प्ड पल्स प्रवर्धन तकनीक के आविष्कार के बाद से, दुनिया के पहले बीट वॉट का उदय हुआ।लेज़र1996 में विश्व के पहले 10-बीट वाट लेजर के निर्माण और 2017 में इसके पूरा होने के साथ, अतीत में सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर का मुख्य ध्यान "सबसे तीव्र प्रकाश" प्राप्त करने पर रहा है। हाल के वर्षों में, अध्ययनों से पता चला है कि सुपर लेजर पल्स को बनाए रखने की स्थिति में, यदि सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर की पल्स ट्रांसमिशन गति को नियंत्रित किया जा सकता है, तो कुछ भौतिक अनुप्रयोगों में आधे प्रयास से दोगुना परिणाम प्राप्त किया जा सकता है, जिससे सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर के आकार में कमी आने की उम्मीद है।लेजर उपकरणलेकिन उच्च-क्षेत्र लेजर भौतिकी प्रयोगों में इसके प्रभाव को बेहतर बनाया जा सकता है।

अति-शक्तिशाली अति-लघु लेजर के पल्स फ्रंट का विरूपण
सीमित ऊर्जा के तहत अधिकतम शक्ति प्राप्त करने के लिए, गेन बैंडविड्थ को बढ़ाकर पल्स की चौड़ाई को 20-30 फेम्टोसेकंड तक कम किया जाता है। वर्तमान 10-बीक-वॉट अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर की पल्स ऊर्जा लगभग 300 जूल है, और कंप्रेसर ग्रेटिंग की कम क्षति सीमा के कारण बीम एपर्चर आमतौर पर 300 मिमी से अधिक होता है। 20-30 फेम्टोसेकंड पल्स चौड़ाई और 300 मिमी एपर्चर वाली पल्स बीम में स्थानिक-सामयिक युग्मन विरूपण, विशेष रूप से पल्स फ्रंट का विरूपण, आसानी से हो सकता है। चित्र 1 (a) बीम रोल फैलाव के कारण पल्स फ्रंट और फेज फ्रंट के स्थानिक-सामयिक पृथक्करण को दर्शाता है, और पूर्व बाद वाले के सापेक्ष "स्थानिक-सामयिक झुकाव" दिखाता है। दूसरा लेंस प्रणाली के कारण अधिक जटिल "अंतरिक्ष-समय का वक्रता" है। चित्र 1 (ख) आदर्श पल्स फ्रंट, झुके हुए पल्स फ्रंट और मुड़े हुए पल्स फ्रंट के लक्ष्य पर प्रकाश क्षेत्र के स्थानिक-कालिक विरूपण पर पड़ने वाले प्रभावों को दर्शाता है। परिणामस्वरूप, केंद्रित प्रकाश की तीव्रता काफी कम हो जाती है, जो सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर के प्रबल क्षेत्र अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त नहीं है।

चित्र 1 (a) प्रिज्म और ग्रेटिंग के कारण पल्स फ्रंट का झुकाव, और (b) पल्स फ्रंट के विरूपण का लक्ष्य पर स्पेस-टाइम प्रकाश क्षेत्र पर प्रभाव।

अति-शक्तिशाली पल्स गति नियंत्रणअल्ट्राशॉर्ट लेजर
वर्तमान में, समतल तरंगों के शंक्वाकार अध्यारोपण द्वारा उत्पन्न बेसेल बीम ने उच्च क्षेत्र लेजर भौतिकी में अनुप्रयोग मूल्य प्रदर्शित किया है। यदि शंक्वाकार रूप से अध्यारोपित स्पंदित बीम में अक्षीय सममित पल्स फ्रंट वितरण होता है, तो चित्र 2 में दर्शाए गए अनुसार उत्पन्न एक्स-रे तरंग पैकेट की ज्यामितीय केंद्र तीव्रता स्थिर सुपरल्यूमिनल, स्थिर सबल्यूमिनल, त्वरित सुपरल्यूमिनल और मंदित सबल्यूमिनल हो सकती है। यहां तक ​​कि विरूपणीय दर्पण और चरण प्रकार के स्थानिक प्रकाश मॉड्युलेटर का संयोजन भी पल्स फ्रंट के किसी भी स्थानिक-सामयिक आकार को उत्पन्न कर सकता है, और फिर किसी भी नियंत्रणीय संचरण गति को उत्पन्न कर सकता है। उपरोक्त भौतिक प्रभाव और इसकी मॉड्युलेशन तकनीक पल्स फ्रंट के "विकृति" को पल्स फ्रंट के "नियंत्रण" में परिवर्तित कर सकती है, और फिर अति-शक्तिशाली अति-लघु लेजर की संचरण गति को मॉड्युलेट करने के उद्देश्य को प्राप्त कर सकती है।

चित्र 2 में दर्शाए गए (a) स्थिर प्रकाश-से-तेज़, (b) स्थिर प्रकाश-से-कम, (c) त्वरित प्रकाश-से-तेज़ और (d) मंद प्रकाश-से-कम प्रकाश तरंगें, जो अध्यारोपण द्वारा उत्पन्न होती हैं, अध्यारोपण क्षेत्र के ज्यामितीय केंद्र में स्थित हैं।

हालांकि पल्स फ्रंट विरूपण की खोज सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर से पहले हुई थी, लेकिन सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर के विकास के साथ-साथ इस पर व्यापक रूप से ध्यान दिया गया है। लंबे समय तक, यह सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर के मूल लक्ष्य - अति-उच्च फोकसिंग प्रकाश तीव्रता - की प्राप्ति में बाधक रहा है, और शोधकर्ता विभिन्न पल्स फ्रंट विरूपणों को दबाने या समाप्त करने के लिए काम कर रहे हैं। आज, जब "पल्स फ्रंट विरूपण" "पल्स फ्रंट नियंत्रण" में विकसित हो गया है, तो इसने सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर की संचरण गति के नियमन को प्राप्त कर लिया है, जिससे उच्च-क्षेत्र लेजर भौतिकी में सुपर अल्ट्रा-शॉर्ट लेजर के अनुप्रयोग के लिए नए साधन और नए अवसर उपलब्ध हुए हैं।