अद्वितीय अल्ट्राफास्ट लेजर भाग दो

अद्वितीयअल्ट्राफास्ट लेजरभाग दो

फैलाव और पल्स फैलना: समूह देरी फैलाव
अल्ट्राफास्ट लेज़रों का उपयोग करते समय सामने आने वाली सबसे कठिन तकनीकी चुनौतियों में से एक शुरू में उत्सर्जित अल्ट्रा-शॉर्ट दालों की अवधि को बनाए रखना हैलेज़र। अल्ट्राफास्ट दालों को समय विरूपण के लिए अतिसंवेदनशील होता है, जो दालों को लंबा बनाता है। प्रारंभिक पल्स की अवधि के रूप में यह प्रभाव खराब हो जाता है। जबकि अल्ट्राफास्ट लेजर 50 सेकंड की अवधि के साथ दालों का उत्सर्जन कर सकते हैं, उन्हें लक्ष्य स्थान पर पल्स को प्रसारित करने के लिए दर्पण और लेंस का उपयोग करके समय में प्रवर्धित किया जा सकता है, या यहां तक ​​कि सिर्फ हवा के माध्यम से नाड़ी को प्रसारित किया जा सकता है।

इस बार विरूपण को समूह विलंबित फैलाव (GDD) नामक एक उपाय का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जिसे दूसरे क्रम के फैलाव के रूप में भी जाना जाता है। वास्तव में, उच्च-क्रम फैलाव शब्द भी हैं जो अल्ट्राफार्ट-लेजर दालों के समय वितरण को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन व्यवहार में, यह आमतौर पर केवल जीडीडी के प्रभाव की जांच करने के लिए पर्याप्त है। GDD एक आवृत्ति-निर्भर मूल्य है जो किसी दिए गए सामग्री की मोटाई के लिए रैखिक रूप से आनुपातिक है। ट्रांसमिशन ऑप्टिक्स जैसे कि लेंस, विंडो, और ऑब्जेक्टिव घटकों में आमतौर पर सकारात्मक जीडीडी मान होते हैं, जो इंगित करता है कि एक बार संपीड़ित दालों को ट्रांसमिशन ऑप्टिक्स द्वारा उत्सर्जित लोगों की तुलना में लंबी पल्स अवधि दी जा सकती हैलेज़र सिस्टम। कम आवृत्तियों (यानी, लंबी तरंग दैर्ध्य) वाले घटक उच्च आवृत्तियों (यानी, कम तरंग दैर्ध्य) वाले घटकों की तुलना में तेजी से फैलते हैं। जैसे -जैसे पल्स अधिक से अधिक मामले से गुजरता है, पल्स में तरंग दैर्ध्य समय में आगे और आगे बढ़ते रहेगा। छोटी पल्स अवधि के लिए, और इसलिए व्यापक बैंडविड्थ्स, यह प्रभाव और अतिरंजित है और इसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण पल्स समय विरूपण हो सकता है।

अल्ट्राफास्ट लेजर अनुप्रयोग
स्पेक्ट्रोस्कोपी
अल्ट्राफास्ट लेजर स्रोतों के आगमन के बाद से, स्पेक्ट्रोस्कोपी उनके मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में से एक रहा है। फेमटोसेकंड या यहां तक ​​कि एटॉसेकंड के लिए पल्स की अवधि को कम करके, भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में गतिशील प्रक्रियाएं जो ऐतिहासिक रूप से निरीक्षण करने के लिए असंभव थे, अब प्राप्त किया जा सकता है। प्रमुख प्रक्रियाओं में से एक परमाणु गति है, और परमाणु गति के अवलोकन ने प्रकाश संश्लेषक प्रोटीन में आणविक कंपन, आणविक पृथक्करण और ऊर्जा हस्तांतरण जैसी मौलिक प्रक्रियाओं की वैज्ञानिक समझ में सुधार किया है।

बायोइमेजिंग
पीक-पावर अल्ट्राफास्ट लेजर नॉनलाइनियर प्रक्रियाओं का समर्थन करते हैं और जैविक इमेजिंग के लिए रिज़ॉल्यूशन में सुधार करते हैं, जैसे कि मल्टी-फोटॉन माइक्रोस्कोपी। एक बहु-फोटॉन प्रणाली में, जैविक माध्यम या फ्लोरोसेंट लक्ष्य से एक नॉनलाइनर सिग्नल उत्पन्न करने के लिए, दो फोटॉन को अंतरिक्ष और समय में ओवरलैप करना होगा। यह nonlinear तंत्र पृष्ठभूमि प्रतिदीप्ति संकेतों को काफी कम करके इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन में सुधार करता है जो एकल-फोटॉन प्रक्रियाओं के अध्ययन को हल करता है। सरलीकृत सिग्नल पृष्ठभूमि का सचित्र है। मल्टीहोटन माइक्रोस्कोप का छोटा उत्तेजना क्षेत्र भी फोटोटॉक्सिसिटी को रोकता है और नमूने को नुकसान को कम करता है।

चित्रा 1: एक बहु-फोटॉन माइक्रोस्कोप प्रयोग में एक बीम पथ का एक उदाहरण आरेख

लेजर सामग्री संसाधन
अल्ट्राफास्ट लेजर स्रोतों ने भी अनूठे तरीके से लेजर माइक्रोमाचिनिंग और सामग्री प्रसंस्करण में क्रांति ला दी है, जो अल्ट्रैशोर्ट दालों सामग्री के साथ बातचीत करते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एलडीटी पर चर्चा करते समय, अल्ट्राफास्ट पल्स की अवधि सामग्री के जाली में गर्मी प्रसार के समय के पैमाने की तुलना में तेज होती है। अल्ट्राफास्ट लेज़र्स की तुलना में बहुत कम गर्मी-प्रभावित क्षेत्र का उत्पादन करते हैंनैनोसेकंड स्पंदित लेज़र्स, कम चीरा नुकसान और अधिक सटीक मशीनिंग के परिणामस्वरूप। यह सिद्धांत चिकित्सा अनुप्रयोगों पर भी लागू होता है, जहां अल्ट्राफार्ट-लेजर कटिंग की बढ़ती परिशुद्धता आसपास के ऊतक को नुकसान को कम करने और लेजर सर्जरी के दौरान रोगी के अनुभव में सुधार करने में मदद करती है।

Attosecond दालें: अल्ट्राफास्ट लेजर का भविष्य
चूंकि अनुसंधान अल्ट्राफास्ट लेज़रों को आगे बढ़ाने के लिए जारी है, छोटे पल्स अवधि के साथ नए और बेहतर प्रकाश स्रोतों को विकसित किया जा रहा है। तेजी से शारीरिक प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, कई शोधकर्ता एटोसेकंड दालों की पीढ़ी पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं-चरम पराबैंगनी (एक्सयूवी) तरंग दैर्ध्य रेंज में लगभग 10-18 एस। Attosecond दालें इलेक्ट्रॉन गति की ट्रैकिंग की अनुमति देती हैं और इलेक्ट्रॉनिक संरचना और क्वांटम यांत्रिकी की हमारी समझ में सुधार करती हैं। जबकि औद्योगिक प्रक्रियाओं में XUV Attosecond लेज़रों के एकीकरण ने अभी तक महत्वपूर्ण प्रगति नहीं की है, क्षेत्र में चल रहे अनुसंधान और प्रगति लगभग निश्चित रूप से इस तकनीक को प्रयोगशाला से बाहर और विनिर्माण में धकेल देगीलेजर स्रोत.