स्पंदित लेजर का अवलोकन

का अवलोकनस्पंदित लेजर

उत्पन्न करने का सबसे सीधा तरीकालेज़रपल्स का उद्देश्य निरंतर लेजर के बाहर एक मॉड्यूलेटर जोड़ना है। यह विधि सबसे तेज़ पिकोसेकंड पल्स उत्पन्न कर सकती है, हालांकि सरल है, लेकिन व्यर्थ प्रकाश ऊर्जा और चरम शक्ति निरंतर प्रकाश शक्ति से अधिक नहीं हो सकती है। इसलिए, लेजर पल्स उत्पन्न करने का एक अधिक कुशल तरीका लेजर कैविटी में मॉड्यूलेट करना है, पल्स ट्रेन के ऑफ-टाइम पर ऊर्जा संग्रहीत करना और इसे समय पर जारी करना है। लेजर कैविटी मॉड्यूलेशन के माध्यम से पल्स उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली चार सामान्य तकनीकें हैं गेन स्विचिंग, क्यू-स्विचिंग (लॉस स्विचिंग), कैविटी खाली करना और मोड-लॉकिंग।

गेन स्विच पंप पावर को मॉड्यूलेट करके छोटी पल्स उत्पन्न करता है। उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर गेन-स्विच्ड लेज़र वर्तमान मॉड्यूलेशन द्वारा कुछ नैनोसेकंड से लेकर सौ पिकोसेकंड तक पल्स उत्पन्न कर सकते हैं। यद्यपि पल्स ऊर्जा कम है, यह विधि बहुत लचीली है, जैसे समायोज्य पुनरावृत्ति आवृत्ति और पल्स चौड़ाई प्रदान करना। 2018 में, टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक फेमटोसेकंड गेन-स्विच्ड सेमीकंडक्टर लेजर की सूचना दी, जो 40 साल की तकनीकी बाधा में एक सफलता का प्रतिनिधित्व करता है।

मजबूत नैनोसेकंड पल्स आम तौर पर क्यू-स्विच्ड लेजर द्वारा उत्पन्न होते हैं, जो गुहा में कई राउंड ट्रिप में उत्सर्जित होते हैं, और सिस्टम के आकार के आधार पर पल्स ऊर्जा कई मिलीजूल से कई जूल की सीमा में होती है। मध्यम ऊर्जा (आम तौर पर 1 μJ से नीचे) पिकोसेकंड और फेमटोसेकंड पल्स मुख्य रूप से मोड-लॉक लेजर द्वारा उत्पन्न होते हैं। लेज़र 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 आंकड़ा पूरी तरह से सामान्य फैलाव (एएनडीआई) विघटनकारी सॉलिटॉन फेमटोसेकंड दिखाता हैफाइबर लेजर डिवाइस, जिनमें से अधिकांश को थोरलैब्स मानक घटकों (फाइबर, लेंस, माउंट और विस्थापन तालिका) का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

गुहिका खाली करने की तकनीक का उपयोग किया जा सकता हैक्यू-स्विच्ड लेजरकम आवृत्ति के साथ पल्स ऊर्जा बढ़ाने के लिए छोटी पल्स और मोड-लॉक लेजर प्राप्त करना।

समय डोमेन और आवृत्ति डोमेन पल्स
समय के साथ नाड़ी का रैखिक आकार आम तौर पर अपेक्षाकृत सरल होता है और इसे गॉसियन और सेक² कार्यों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। पल्स समय (पल्स चौड़ाई के रूप में भी जाना जाता है) को आमतौर पर आधी-ऊंचाई चौड़ाई (एफडब्ल्यूएचएम) मान द्वारा व्यक्त किया जाता है, अर्थात, वह चौड़ाई जिसके पार ऑप्टिकल शक्ति कम से कम आधी चरम शक्ति है; क्यू-स्विच्ड लेजर के माध्यम से नैनोसेकंड शॉर्ट पल्स उत्पन्न करता है
मोड-लॉक लेजर दसियों पिकोसेकंड से फेमटोसेकंड के क्रम में अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (यूएसपी) उत्पन्न करते हैं। हाई-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक्स केवल दसियों पिकोसेकंड तक माप सकते हैं, और छोटी दालों को केवल ऑटोकोरेलेटर्स, फ्रॉग और स्पाइडर जैसी पूरी तरह से ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों के साथ मापा जा सकता है। जबकि नैनोसेकंड या लंबी पल्स यात्रा के दौरान शायद ही अपनी पल्स चौड़ाई बदलती हैं, यहां तक ​​​​कि लंबी दूरी पर भी, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स विभिन्न कारकों से प्रभावित हो सकते हैं:

फैलाव के परिणामस्वरूप बड़ी नाड़ी चौड़ी हो सकती है, लेकिन विपरीत फैलाव के साथ इसे पुनः संपीड़ित किया जा सकता है। निम्नलिखित आरेख दिखाता है कि थोरलैब्स फेमटोसेकंड पल्स कंप्रेसर माइक्रोस्कोप फैलाव के लिए कैसे क्षतिपूर्ति करता है।

गैर-रैखिकता आमतौर पर पल्स चौड़ाई को सीधे प्रभावित नहीं करती है, लेकिन यह बैंडविड्थ को चौड़ा करती है, जिससे प्रसार के दौरान पल्स 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 में वृद्धि हो सकती है; ऐसे भी मामले हैं जहां स्पेक्ट्रम संकीर्ण होने पर जोर से चहकने वाली नाड़ी की चौड़ाई कम हो जाती है।