उप-20 फेम्टोसेकंड दृश्य प्रकाशट्यूनेबल स्पंदित लेजर स्रोत
हाल ही में, ब्रिटेन 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 स्रोत. यह स्पंदित लेजर स्रोत, अल्ट्राफास्टफाइबर लेजरयह प्रणाली ट्यूनेबल तरंगदैर्घ्य, अति लघु 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 नए अनुप्रयोग की संभावनाएं खुल गई हैं।
इस तकनीक का मुख्य आकर्षण दो अत्याधुनिक तरीकों का संयोजन है: "लाभ-प्रबंधित गैर-रेखीय प्रवर्धन (GMNA)" और "अनुनाद फैलाव तरंग (RDW) उत्सर्जन"। अतीत में, इस तरह के उच्च-प्रदर्शन ट्यूनेबल अल्ट्राशॉर्ट पल्स प्राप्त करने के लिए, महंगे और जटिल टाइटेनियम-नीलम लेजर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती थी। ये उपकरण न केवल महंगे, भारी और रखरखाव में कठिन थे, बल्कि कम पुनरावृत्ति दरों और ट्यूनिंग रेंज द्वारा भी सीमित थे। इस बार विकसित किया गया ऑल-फाइबर समाधान न केवल सिस्टम आर्किटेक्चर को काफी सरल बनाता है, बल्कि लागत और जटिलता को भी बहुत 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 बनाता है। शोध दल ने एक सटीक रूप से डिज़ाइन किए गए सिस्टम आर्किटेक्चर के माध्यम से यह सफलता हासिल की। सबसे पहले, उन्होंने बीज स्रोत के रूप में नॉनलाइनियर एम्पलीफिकेशन रिंग मिरर (NALM) पर आधारित एक पूरी तरह से ध्रुवीकरण-संरक्षण मोड-लॉक यटरबियम फाइबर ऑसिलेटर का उपयोग किया। यह डिज़ाइन न केवल सिस्टम की दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है, बल्कि भौतिक संतृप्त अवशोषक की गिरावट की समस्या से भी बचाता है। प्रीएम्पलीफिकेशन और पल्स कम्प्रेशन के बाद, बीज पल्स को GMNA चरण में पेश किया जाता है। GMNA ऑप्टिकल फाइबर में स्व-चरण मॉड्यूलेशन और अनुदैर्ध्य असममित लाभ वितरण का उपयोग करता है ताकि स्पेक्ट्रल ब्रॉडिंग को प्राप्त किया जा सके और लगभग पूर्ण रैखिक चिरप के साथ अल्ट्राशॉर्ट पल्स उत्पन्न किया जा सके, जो अंततः ग्रेटिंग जोड़े के माध्यम से सब-40 फेमटोसेकंड तक संपीड़ित होते हैं। RDW पीढ़ी के चरण के दौरान, शोधकर्ताओं ने स्व-डिज़ाइन और निर्मित नौ-अनुनाद विरोधी अनुनाद खोखले-कोर फाइबर का उपयोग किया। इस तरह के ऑप्टिकल फाइबर में पंप पल्स बैंड और दृश्य प्रकाश क्षेत्र में बेहद कम नुकसान होता है, जिससे ऊर्जा को पंप से छितरी हुई तरंग में कुशलतापूर्वक परिवर्तित किया जा सकता है और उच्च-हानि अनुनाद बैंड के कारण होने वाले हस्तक्षेप से बचा जा सकता है। इष्टतम स्थितियों के तहत, सिस्टम द्वारा फैलाव तरंग पल्स ऊर्जा उत्पादन 39 नैनोजौल तक पहुंच सकता है, सबसे छोटी पल्स चौड़ाई 13 फेम्टोसेकंड तक पहुंच सकती है, पीक पावर 2.2 मेगावाट जितनी अधिक हो सकती है, और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 13% जितनी अधिक हो सकती है। इससे भी अधिक रोमांचक 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 गहरे पराबैंगनी से अवरक्त तक वाइडबैंड ट्यूनिंग प्राप्त होती है।
यह शोध न केवल फोटोनिक्स के मौलिक क्षेत्र में महत्वपूर्ण महत्व रखता है, बल्कि औद्योगिक और अनुप्रयोग क्षेत्रों के लिए एक नई स्थिति भी खोलता है। उदाहरण के लिए, मल्टी-फोटोन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग, अल्ट्राफास्ट टाइम-रिजॉल्व्ड स्पेक्ट्रोस्कोपी, मटीरियल प्रोसेसिंग, प्रिसिजन मेडिसिन और अल्ट्राफास्ट नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स रिसर्च जैसे क्षेत्रों में, यह कॉम्पैक्ट, कुशल और कम लागत वाला नया प्रकार का अल्ट्राफास्ट लाइट सोर्स उपयोगकर्ताओं को अभूतपूर्व उपकरण और लचीलापन प्रदान करेगा। विशेष रूप से ऐसे परिदृश्यों में जिनमें उच्च पुनरावृत्ति दर, पीक पावर और अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स की आवश्यकता होती है, यह तकनीक निस्संदेह अधिक प्रतिस्पर्धी है और पारंपरिक टाइटेनियम-नीलम या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक एम्पलीफिकेशन सिस्टम की तुलना में इसमें अधिक प्रचार क्षमता है।
भविष्य में, शोध दल इस प्रणाली को और अधिक अनुकूलित करने की योजना बना रहा है, जैसे कि वर्तमान आर्किटेक्चर को एकीकृत करना जिसमें ऑप्टिकल फाइबर में कई फ्री-स्पेस ऑप्टिकल घटक शामिल हैं, या यहां तक कि वर्तमान ऑसिलेटर और एम्पलीफायर संयोजन को बदलने के लिए एक एकल मैमिशेव ऑसिलेटर का उपयोग करना, ताकि सिस्टम के लघुकरण और एकीकरण को प्राप्त किया जा सके। इसके अलावा, विभिन्न प्रकार के एंटी-रेजोनेंस फाइबर को अपनाकर, रमन सक्रिय गैसों और आवृत्ति दोहरीकरण मॉड्यूल को पेश करके, इस प्रणाली को एक व्यापक बैंड में विस्तारित करने की उम्मीद है, जो पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश और अवरक्त जैसे कई क्षेत्रों के लिए ऑल-फाइबर, वाइडबैंड, अल्ट्राफास्ट लेजर समाधान प्रदान करता है।
चित्र 1. स्पंदित लेजर की ट्यूनिंग का योजनाबद्ध आरेख
पोस्ट करने का समय: मई-28-2025