20 फेम्टोसेकंड से कम का दृश्य प्रकाशट्यूनेबल पल्स लेजर स्रोत
हाल ही में, ब्रिटेन की एक शोध टीम ने एक अभिनव अध्ययन प्रकाशित किया है, जिसमें उन्होंने घोषणा की है कि उन्होंने सफलतापूर्वक एक ट्यूनेबल मेगावाट-स्तर का सब-20 फेम्टोसेकंड दृश्य प्रकाश ट्यूनेबल उपकरण विकसित किया है।स्पंदित लेजर स्रोतयह स्पंदित लेजर स्रोत, अति तीव्र गति से काम करता है।फाइबर लेजरयह प्रणाली ट्यून करने योग्य तरंग दैर्ध्य, अति-अल्प अवधि, 39 नैनोजूल तक की ऊर्जा और 2 मेगावाट से अधिक की चरम शक्ति के साथ स्पंद उत्पन्न करने में सक्षम है, जो अति-तेज स्पेक्ट्रोस्कोपी, जैविक इमेजिंग और औद्योगिक प्रसंस्करण जैसे क्षेत्रों के लिए बिल्कुल नए अनुप्रयोग की संभावनाएं खोलती है।
इस तकनीक की मुख्य विशेषता दो अत्याधुनिक विधियों का संयोजन है: "गेन-मैनेज्ड नॉनलाइनियर एम्प्लीफिकेशन (जीएमएनए)" और "रेजोनेंट डिस्पर्सिव वेव (आरडीडब्ल्यू) एमिशन"। अतीत में, इस तरह के उच्च-प्रदर्शन वाले ट्यूनेबल अल्ट्राशॉर्ट पल्स प्राप्त करने के लिए, महंगे और जटिल टाइटेनियम-सैफायर लेजर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्पलीफायर की आवश्यकता होती थी। ये उपकरण न केवल महंगे, भारी और रखरखाव में कठिन थे, बल्कि इनकी पुनरावृति दर और ट्यूनिंग रेंज भी सीमित थी। इस बार विकसित किया गया ऑल-फाइबर समाधान न केवल सिस्टम आर्किटेक्चर को काफी सरल बनाता है, बल्कि लागत और जटिलता को भी काफी कम करता है। यह 4.8 मेगाहर्ट्ज की उच्च पुनरावृति आवृत्ति पर 20 फेम्टोसेकंड से कम समय के, 400 से 700 नैनोमीटर और उससे अधिक तक ट्यून करने योग्य उच्च-शक्ति पल्स के प्रत्यक्ष उत्पादन को सक्षम बनाता है। शोध दल ने सटीक रूप से डिजाइन किए गए सिस्टम आर्किटेक्चर के माध्यम से यह सफलता हासिल की है। सबसे पहले, उन्होंने नॉनलाइनियर एम्प्लीफिकेशन रिंग मिरर (NALM) पर आधारित पूर्णतः ध्रुवीकरण-संरक्षित मोड-लॉक्ड यटरबियम फाइबर ऑसिलेटर को सीड स्रोत के रूप में उपयोग किया। यह डिज़ाइन न केवल सिस्टम की दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है, बल्कि भौतिक संतृप्त अवशोषकों की गिरावट की समस्या से भी बचाता है। प्री-एम्प्लीफिकेशन और पल्स कम्प्रेशन के बाद, सीड पल्स को GMNA चरण में डाला जाता है। GMNA ऑप्टिकल फाइबर में सेल्फ-फेज मॉड्यूलेशन और अनुदैर्ध्य असममित लाभ वितरण का उपयोग करके स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग प्राप्त करता है और लगभग पूर्ण रैखिक चिरप के साथ अल्ट्राशॉर्ट पल्स उत्पन्न करता है, जिन्हें अंततः ग्रेटिंग युग्मों के माध्यम से 40 फेम्टोसेकंड से कम समय में संपीड़ित किया जाता है। RDW उत्पादन चरण के दौरान, शोधकर्ताओं ने स्व-डिज़ाइन और निर्मित नौ-रेजोनेटर एंटी-रेजोनेंस खोखले-कोर फाइबर का उपयोग किया। इस प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर में पंप पल्स बैंड और दृश्य प्रकाश क्षेत्र में बहुत कम हानि होती है, जिससे ऊर्जा को पंप से विक्षेपित तरंग में कुशलतापूर्वक परिवर्तित किया जा सकता है और उच्च-हानि वाले अनुनाद बैंड के कारण होने वाले हस्तक्षेप से बचा जा सकता है। अनुकूलतम परिस्थितियों में, इस प्रणाली द्वारा उत्पन्न प्रकीर्णन तरंग पल्स ऊर्जा 39 नैनोजूल तक पहुँच सकती है, सबसे छोटी पल्स चौड़ाई 13 फेम्टोसेकंड तक हो सकती है, अधिकतम शक्ति 2.2 मेगावाट तक हो सकती है, और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 13% तक हो सकती है। इससे भी अधिक रोमांचक बात यह है कि गैस के दबाव और फाइबर मापदंडों को समायोजित करके, इस प्रणाली को आसानी से पराबैंगनी और अवरक्त बैंड तक विस्तारित किया जा सकता है, जिससे गहरे पराबैंगनी से अवरक्त तक व्यापक ट्यूनिंग प्राप्त की जा सकती है।
यह शोध न केवल फोटोनिक्स के मूलभूत क्षेत्र में महत्वपूर्ण है, बल्कि औद्योगिक और अनुप्रयोग क्षेत्रों के लिए भी नए अवसर खोलता है। उदाहरण के लिए, मल्टी-फोटॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग, अल्ट्राफास्ट टाइम-रिज़ॉल्व्ड स्पेक्ट्रोस्कोपी, मटेरियल प्रोसेसिंग, प्रिसिजन मेडिसिन और अल्ट्राफास्ट नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स अनुसंधान जैसे क्षेत्रों में, यह कॉम्पैक्ट, कुशल और कम लागत वाला नया अल्ट्राफास्ट प्रकाश स्रोत उपयोगकर्ताओं को अभूतपूर्व उपकरण और लचीलापन प्रदान करेगा। विशेष रूप से उच्च पुनरावृति दर, पीक पावर और अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स की आवश्यकता वाले परिदृश्यों में, यह तकनीक पारंपरिक टाइटेनियम-सैफायर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्प्लीफिकेशन सिस्टम की तुलना में निस्संदेह अधिक प्रतिस्पर्धी है और इसमें विकास की अपार संभावनाएं हैं।
भविष्य में, शोध दल इस प्रणाली को और अधिक अनुकूलित करने की योजना बना रहा है, जैसे कि कई मुक्त-स्थान ऑप्टिकल घटकों वाली वर्तमान संरचना को ऑप्टिकल फाइबर में एकीकृत करना, या वर्तमान ऑसिलेटर और एम्पलीफायर संयोजन के स्थान पर एकल मैमिशेव ऑसिलेटर का उपयोग करना, ताकि प्रणाली का लघुकरण और एकीकरण प्राप्त किया जा सके। इसके अतिरिक्त, विभिन्न प्रकार के एंटी-रेजोनेंस फाइबर को अनुकूलित करके, रमन सक्रिय गैसों और आवृत्ति दोहरीकरण मॉड्यूल को शामिल करके, इस प्रणाली को एक व्यापक बैंड तक विस्तारित करने की उम्मीद है, जिससे पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश और अवरक्त जैसे कई क्षेत्रों के लिए ऑल-फाइबर, वाइडबैंड, अल्ट्राफास्ट लेजर समाधान उपलब्ध होंगे।
चित्र 1. स्पंदित लेजर की ट्यूनिंग का योजनाबद्ध आरेख
पोस्ट करने का समय: 28 मई 2025