स्पंदित लेज़रों का अवलोकन

अवलोकनस्पंदित लेजर

उत्पन्न करने का सबसे सीधा तरीकालेज़रदालों को निरंतर लेजर के बाहर एक मॉड्यूलेटर जोड़ना है। यह विधि सबसे तेज़ पिकोसेकंड पल्स का उत्पादन कर सकती है, हालांकि सरल, लेकिन अपशिष्ट प्रकाश ऊर्जा और शिखर शक्ति निरंतर प्रकाश शक्ति से अधिक नहीं हो सकती है। इसलिए, लेजर दालों को उत्पन्न करने का एक अधिक कुशल तरीका लेजर गुहा में संशोधित करना है, पल्स ट्रेन के ऑफ-टाइम में ऊर्जा का भंडारण करना और समय पर इसे जारी करना है। लेजर कैविटी मॉड्यूलेशन के माध्यम से दालों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली चार सामान्य तकनीकों में स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (लॉस स्विचिंग), कैविटी खाली करना और मोड-लॉकिंग है।

लाभ स्विच पंप शक्ति को संशोधित करके छोटी दालों को उत्पन्न करता है। उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच किए गए लेजर कुछ नैनोसेकंड से दालों को वर्तमान मॉड्यूलेशन द्वारा सौ पिकोसेकंड तक उत्पन्न कर सकते हैं। यद्यपि पल्स ऊर्जा कम है, यह विधि बहुत लचीली है, जैसे कि समायोज्य पुनरावृत्ति आवृत्ति और पल्स चौड़ाई प्रदान करना। 2018 में, टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने 40 साल की तकनीकी अड़चन में एक सफलता का प्रतिनिधित्व करते हुए एक फेमटोसेकंड लाभ-स्विच्ड अर्धचालक लेजर की सूचना दी।

मजबूत नैनोसेकंड दालों को आम तौर पर क्यू-स्विच किए गए लेज़रों द्वारा उत्पन्न किया जाता है, जो गुहा में कई गोल यात्राओं में उत्सर्जित होते हैं, और पल्स ऊर्जा सिस्टम के आकार के आधार पर कई जूल के लिए कई मिलिजौल की सीमा में होती है। मध्यम ऊर्जा (आम तौर पर 1 μJ से नीचे) picosecond और femtosecond दालों को मुख्य रूप से मोड-लॉक लेज़रों द्वारा उत्पन्न किया जाता है। लेजर रेज़ोनेटर में एक या एक से अधिक अल्ट्रैशोर्ट दालें होती हैं जो लगातार चक्र करती हैं। प्रत्येक इंट्राकैविटी पल्स आउटपुट युग्मन दर्पण के माध्यम से एक नाड़ी प्रसारित करता है, और पुनर्जीवितता आम तौर पर 10 मेगाहर्ट्ज और 100 गीगाहर्ट्ज के बीच होती है। नीचे दिया गया आंकड़ा एक पूरी तरह से सामान्य फैलाव (एंडी) विघटनकारी सोलिटॉन फेमटोसेकंड दिखाता हैफाइबर लेजर युक्ति, जिनमें से अधिकांश को थोरलैब मानक घटकों (फाइबर, लेंस, माउंट और विस्थापन तालिका) का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

गुहा खाली करने की तकनीक का उपयोग किया जा सकता हैक्यू-स्विच लेज़र्सकम दालों और मोड-लॉक लेज़रों को प्राप्त करने के लिए पल्स एनर्जी को कम रिफ्रीक्वेंसी के साथ बढ़ाने के लिए।

समय डोमेन और आवृत्ति डोमेन दालों
समय के साथ नाड़ी का रैखिक आकार आम तौर पर अपेक्षाकृत सरल होता है और इसे गौसियन और सेक्शुअल कार्यों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। पल्स टाइम (जिसे पल्स चौड़ाई के रूप में भी जाना जाता है) को आमतौर पर आधी ऊंचाई की चौड़ाई (FWHM) मूल्य द्वारा व्यक्त किया जाता है, अर्थात, वह चौड़ाई जिसके पार ऑप्टिकल पावर कम से कम आधा शिखर शक्ति है; क्यू-स्विच किया गया लेजर नैनोसेकंड छोटी दालों के माध्यम से उत्पन्न करता है
मोड-लॉक किए गए लेज़र फेमटोसेकंड के लिए दसियों पिकोसकंड के क्रम में अल्ट्रा-शॉर्ट दालों (यूएसपी) का उत्पादन करते हैं। हाई-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स केवल दसियों पिकोसेकंड तक माप सकते हैं, और कम दालों को केवल ऑटोकॉरेलर्स, मेंढक और स्पाइडर जैसी विशुद्ध रूप से ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों के साथ मापा जा सकता है। जबकि नैनोसेकंड या लंबे समय तक दालों को मुश्किल से अपनी नाड़ी की चौड़ाई बदलती है क्योंकि वे यात्रा करते हैं, यहां तक ​​कि लंबी दूरी पर भी, अल्ट्रा-शॉर्ट दालों को विभिन्न कारकों से प्रभावित किया जा सकता है:

फैलाव के परिणामस्वरूप एक बड़ी नाड़ी चौड़ीकरण हो सकती है, लेकिन विपरीत फैलाव के साथ पुन: व्यवस्थित किया जा सकता है। निम्नलिखित आरेख से पता चलता है कि कैसे थोरलैब्स फेमटोसेकंड पल्स कंप्रेसर माइक्रोस्कोप फैलाव के लिए क्षतिपूर्ति करता है।

नॉनलाइनरिटी आमतौर पर पल्स की चौड़ाई को सीधे प्रभावित नहीं करती है, लेकिन यह बैंडविड्थ को चौड़ा करती है, जिससे पल्स को प्रसार के दौरान फैलाव के लिए अधिक अतिसंवेदनशील बनाता है। सीमित बैंडविड्थ के साथ अन्य लाभ मीडिया सहित किसी भी प्रकार के फाइबर, बैंडविड्थ या अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स के आकार को प्रभावित कर सकते हैं, और बैंडविड्थ में कमी से समय में एक चौड़ीकरण हो सकता है; ऐसे मामले भी हैं जहां स्पेक्ट्रम के संकरा होने पर दृढ़ता से चिर्पल पल्स की पल्स चौड़ाई कम हो जाती है।