स्पंदित लेज़रों का अवलोकन

अवलोकनस्पंदित लेजर

उत्पन्न करने का सबसे सीधा तरीकालेज़रपल्स को निरंतर लेजर के बाहर एक मॉड्यूलेटर जोड़ना है। यह विधि सबसे तेज़ पिकोसेकंड पल्स उत्पन्न कर सकती है, हालाँकि सरल है, लेकिन बर्बाद प्रकाश ऊर्जा और पीक पावर निरंतर प्रकाश शक्ति से अधिक नहीं हो सकती है। इसलिए, लेजर पल्स उत्पन्न करने का एक अधिक कुशल तरीका लेजर गुहा में मॉड्यूलेट करना है, पल्स ट्रेन के ऑफ-टाइम पर ऊर्जा संग्रहीत करना और इसे ऑन-टाइम पर जारी करना। लेजर गुहा मॉड्यूलेशन के माध्यम से पल्स उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली चार सामान्य तकनीकें हैं लाभ स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (हानि स्विचिंग), गुहा खाली करना और मोड-लॉकिंग।

गेन स्विच पंप पावर को मॉड्यूलेट करके छोटे पल्स उत्पन्न करता है। उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच्ड लेजर करंट मॉड्यूलेशन द्वारा कुछ नैनोसेकंड से लेकर सौ पिकोसेकंड तक पल्स उत्पन्न कर सकते हैं। हालाँकि 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 एक फेमटोसेकंड गेन-स्विच्ड सेमीकंडक्टर लेजर की रिपोर्ट की, जो 40 साल की तकनीकी अड़चन में एक सफलता का प्रतिनिधित्व करता है।

मजबूत नैनोसेकंड पल्स आम तौर पर क्यू-स्विच्ड लेजर द्वारा उत्पन्न होते हैं, जो गुहा में कई चक्कर लगाते हैं, और पल्स ऊर्जा कई मिलीजूल से लेकर कई जूल तक की सीमा में होती है, जो सिस्टम के आकार पर निर्भर करती है। मध्यम ऊर्जा (आम तौर पर 1 μJ से कम) पिकोसेकंड और फेमटोसेकंड पल्स मुख्य रूप से मोड-लॉक्ड लेजर द्वारा उत्पन्न होते हैं। लेजर रेज़ोनेटर में एक या अधिक अल्ट्राशॉर्ट पल्स होते हैं जो लगातार चक्र करते हैं। प्रत्येक इंट्राकैविटी पल्स आउटपुट कपलिंग मिरर के माध्यम से एक पल्स संचारित करता है, और आवृत्ति आम तौर पर 10 मेगाहर्ट्ज और 100 गीगाहर्ट्ज के बीच होती है। नीचे दिया गया चित्र एक पूरी तरह से सामान्य फैलाव (ANDi) डिसिपेटिव सोलिटन फेमटोसेकंड दिखाता हैफाइबर लेजर डिवाइसजिनमें से अधिकांश को थोरलैब्स 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-स्विच्ड लेजरकम आवृत्ति के साथ पल्स ऊर्जा को बढ़ाने के लिए छोटे पल्स और मोड-लॉक्ड लेजर प्राप्त करना।

समय डोमेन और आवृत्ति डोमेन पल्स
समय के साथ पल्स का रैखिक आकार आम तौर पर अपेक्षाकृत सरल होता है और इसे गॉसियन और सेच² फ़ंक्शन द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। पल्स समय (जिसे पल्स चौड़ाई के रूप में भी जाना जाता है) को सबसे आम तौर पर आधी ऊंचाई की चौड़ाई (FWHM) मान द्वारा व्यक्त किया जाता है, यानी वह चौड़ाई जिसके पार ऑप्टिकल पावर कम से कम आधी पीक पावर होती है; क्यू-स्विच्ड लेजर नैनोसेकंड के छोटे पल्स उत्पन्न करता है
मोड-लॉक्ड लेजर दसियों पिकोसेकंड से लेकर फेमटोसेकंड तक के क्रम में अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (यूएसपी) उत्पन्न करते हैं। हाई-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स केवल दसियों पिकोसेकंड तक ही माप सकते हैं, और छोटे पल्स को केवल ऑटोकॉरेलेटर, FROG और SPIDER जैसी विशुद्ध रूप से ऑप्टिकल तकनीकों से ही मापा जा सकता है। जबकि नैनोसेकंड या उससे अधिक लंबे पल्स अपनी पल्स चौड़ाई को शायद ही बदलते हैं, यहां तक ​​कि लंबी दूरी पर भी, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स कई कारकों से प्रभावित हो सकते हैं:

फैलाव के परिणामस्वरूप एक बड़ा पल्स चौड़ा हो सकता है, लेकिन विपरीत फैलाव के साथ इसे फिर से संपीड़ित किया जा सकता है। निम्नलिखित आरेख दिखाता है कि थोरलैब्स फेमटोसेकंड पल्स कंप्रेसर माइक्रोस्कोप फैलाव के लिए कैसे क्षतिपूर्ति करता है।

गैर-रैखिकता आम तौर पर पल्स की चौड़ाई को सीधे प्रभावित नहीं करती है, लेकिन यह बैंडविड्थ को चौड़ा करती है, जिससे प्रसार के दौरान पल्स के फैलाव के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाती है। सीमित बैंडविड्थ वाले अन्य लाभ मीडिया सहित किसी भी प्रकार का फाइबर बैंडविड्थ या अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स के आकार को प्रभावित कर सकता है, और बैंडविड्थ में कमी से समय के साथ चौड़ाई बढ़ सकती है; ऐसे मामले भी हैं जहां स्पेक्ट्रम के संकरे होने पर जोरदार चिरप्ड पल्स की पल्स चौड़ाई कम हो जाती है।