उप-20 फेम्टोसेकंड दृश्य प्रकाशट्यूनेबल स्पंदित लेजर स्रोत
हाल ही में, यूके की एक शोध टीम ने एक अभिनव अध्ययन प्रकाशित किया, जिसमें घोषणा की गई कि उन्होंने सफलतापूर्वक एक ट्यूनेबल मेगावाट-स्तर उप-20 फेम्टोसेकंड दृश्य प्रकाश ट्यूनेबल विकसित किया है।स्पंदित लेजर स्रोतयह स्पंदित लेजर स्रोत, अल्ट्राफास्टफाइबर लेजरयह प्रणाली ट्यूनेबल तरंगदैर्ध्य, अल्ट्रा-शॉर्ट अवधि, 39 नैनोजूल जितनी ऊर्जा और 2 मेगावाट से अधिक की अधिकतम शक्ति के साथ स्पंद उत्पन्न करने में सक्षम है, जिससे अल्ट्राफास्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी, जैविक इमेजिंग और औद्योगिक प्रसंस्करण जैसे क्षेत्रों के लिए बिल्कुल नई अनुप्रयोग संभावनाएं खुलती हैं।
इस तकनीक का मुख्य आकर्षण दो अत्याधुनिक विधियों का संयोजन है: "लाभ-प्रबंधित नॉनलाइनियर एम्प्लीफिकेशन (GMNA)" और "अनुनाद डिस्पर्सिव वेव (RDW) उत्सर्जन"। अतीत में, ऐसे उच्च-प्रदर्शन वाले ट्यूनेबल अल्ट्राशॉर्ट पल्स प्राप्त करने के लिए, महंगे और जटिल टाइटेनियम-नीलम लेजर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्पलीफायरों की आमतौर पर आवश्यकता होती थी। ये उपकरण न केवल महंगे, भारी और रखरखाव में कठिन थे, बल्कि कम पुनरावृत्ति दरों और ट्यूनिंग श्रेणियों द्वारा भी सीमित थे। इस बार विकसित ऑल-फाइबर समाधान न केवल सिस्टम आर्किटेक्चर को सरल बनाता है बल्कि लागत और जटिलता को भी काफी कम करता है। यह 4.8 मेगाहर्ट्ज की उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति पर 400 से 700 नैनोमीटर और उससे आगे के उच्च-शक्ति पल्स के लिए ट्यून करने योग्य, उप-20 फेमटोसेकंड की सीधी पीढ़ी को सक्षम सबसे पहले, उन्होंने बीज स्रोत के रूप में अरैखिक प्रवर्धन वलय दर्पण (NALM) पर आधारित एक पूर्णतः ध्रुवीकरण-संरक्षित मोड-लॉक्ड यटरबियम फाइबर दोलक का उपयोग किया। यह डिज़ाइन न केवल प्रणाली की दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है, बल्कि भौतिक संतृप्त अवशोषकों के क्षरण की समस्या से भी बचाता है। पूर्व-प्रवर्धन और स्पंद संपीड़न के बाद, बीज स्पंदों को GMNA चरण में प्रविष्ट कराया जाता है। GMNA, ऑप्टिकल फाइबर में स्व-चरण मॉडुलन और अनुदैर्ध्य असममित लाभ वितरण का उपयोग करके वर्णक्रमीय विस्तारण प्राप्त करता है और लगभग पूर्ण रैखिक चिरप के साथ अति-लघु स्पंद उत्पन्न करता है, जिन्हें अंततः ग्रेटिंग युग्मों के माध्यम से 40 फेम्टोसेकंड से कम समय में संपीड़ित किया जाता है। RDW निर्माण चरण के दौरान, शोधकर्ताओं ने स्व-डिज़ाइन और निर्मित नौ-अनुनाद प्रति-अनुनाद खोखले-कोर फाइबर का उपयोग किया। इस प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर में पंप पल्स बैंड और दृश्य प्रकाश क्षेत्र में अत्यंत कम हानि होती है, जिससे ऊर्जा को पंप से परिक्षिप्त तरंग में कुशलतापूर्वक परिवर्तित किया जा सकता है और उच्च-हानि अनुनाद बैंड के कारण होने वाले हस्तक्षेप से बचा जा सकता है। इष्टतम परिस्थितियों में, सिस्टम द्वारा परिक्षेपण तरंग पल्स ऊर्जा उत्पादन 39 नैनोजूल तक पहुँच सकता है, सबसे छोटी पल्स चौड़ाई 13 फेम्टोसेकंड तक पहुँच सकती है, अधिकतम शक्ति 2.2 मेगावाट तक पहुँच सकती है, और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 13% तक पहुँच सकती है। इससे भी अधिक रोमांचक बात यह है कि गैस के दबाव और फाइबर मापदंडों को समायोजित करके, सिस्टम को आसानी से पराबैंगनी और अवरक्त बैंड तक बढ़ाया जा सकता है, जिससे गहन पराबैंगनी से अवरक्त तक वाइडबैंड ट्यूनिंग प्राप्त होती है।
यह शोध न केवल फोटोनिक्स के मूलभूत क्षेत्र में महत्वपूर्ण है, बल्कि औद्योगिक और अनुप्रयोग क्षेत्रों के लिए भी एक नई संभावनाएँ खोलता है। उदाहरण के लिए, मल्टी-फोटोन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग, अल्ट्राफास्ट टाइम-रिजॉल्व्ड स्पेक्ट्रोस्कोपी, मैटेरियल प्रोसेसिंग, प्रिसिजन मेडिसिन और अल्ट्राफास्ट नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स रिसर्च 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 ऐसे परिदृश्यों में जहाँ उच्च पुनरावृत्ति दर, पीक पावर और अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स की आवश्यकता होती है, यह तकनीक निस्संदेह पारंपरिक टाइटेनियम-सैफायर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्प्लीफिकेशन सिस्टम की तुलना में अधिक प्रतिस्पर्धी है और इसमें प्रचार की अधिक संभावना है।
भविष्य में, शोध दल इस प्रणाली को और अधिक अनुकूलित करने की योजना बना रहा है, जैसे कि वर्तमान आर्किटेक्चर को, जिसमें कई मुक्त-स्थान ऑप्टिकल घटक शामिल हैं, ऑप्टिकल फाइबर में एकीकृत करना, या फिर वर्तमान ऑसिलेटर और एम्पलीफायर संयोजन को बदलने के लिए एक एकल मैमिशेव ऑसिलेटर का उपयोग करना, ताकि प्रणाली का लघुकरण और एकीकरण प्राप्त किया जा सके। इसके अलावा, विभिन्न प्रकार के प्रति-अनुनाद फाइबरों को अपनाकर, रमन सक्रिय गैसों और आवृत्ति दोहरीकरण मॉड्यूलों को शामिल करके, इस प्रणाली को एक व्यापक बैंड तक विस्तारित किए जाने की उम्मीद है, जो पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश और अवरक्त जैसे कई क्षेत्रों के लिए पूर्ण-फाइबर, वाइडबैंड, अल्ट्राफास्ट लेजर समाधान प्रदान करेगा।
चित्र 1. स्पंदित लेज़र की ट्यूनिंग का योजनाबद्ध आरेख
पोस्ट करने का समय: 28 मई 2025