अद्वितीय अल्ट्राफास्ट लेजर भाग दो

अद्वितीयअल्ट्राफास्ट लेजरभाग दो

फैलाव और नाड़ी फैलाव: समूह विलंब फैलाव
अल्ट्राफास्ट लेज़रों का उपयोग करते समय सामने आने वाली सबसे कठिन तकनीकी चुनौतियों में से एक है शुरू में उत्सर्जित अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स की अवधि को बनाए रखना।लेज़र. अल्ट्राफास्ट पल्स समय विरूपण के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, जिससे पल्स लंबी हो जाती है। जैसे-जैसे प्रारंभिक नाड़ी की अवधि कम होती जाती है, यह प्रभाव बदतर होता जाता है। जबकि अल्ट्राफास्ट लेजर 50 सेकंड की अवधि के साथ पल्स उत्सर्जित कर सकते हैं, उन्हें पल्स को लक्ष्य स्थान तक संचारित करने के लिए दर्पण और लेंस का उपयोग करके समय में बढ़ाया जा सकता है, या यहां तक ​​कि हवा के माध्यम से पल्स संचारित भी किया जा सकता है।

इस बार विरूपण को समूह विलंबित फैलाव (जीडीडी) नामक माप का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जिसे दूसरे क्रम के फैलाव के रूप में भी जाना जाता है। वास्तव में, उच्च-क्रम फैलाव वाले शब्द भी हैं जो अल्ट्राफार्ट-लेजर दालों के समय वितरण को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन व्यवहार में, यह आमतौर पर जीडीडी के प्रभाव की जांच करने के लिए पर्याप्त है। जीडीडी एक आवृत्ति-निर्भर मान है जो किसी दी गई सामग्री की मोटाई के रैखिक रूप से आनुपातिक है। ट्रांसमिशन ऑप्टिक्स जैसे लेंस, विंडो और ऑब्जेक्टिव घटकों में आमतौर पर सकारात्मक जीडीडी मान होते हैं, जो इंगित करता है कि एक बार संपीड़ित पल्स ट्रांसमिशन ऑप्टिक्स को उत्सर्जित पल्स की तुलना में लंबी पल्स अवधि दे सकता है।लेजर सिस्टम. कम आवृत्तियों (यानी, लंबी तरंग दैर्ध्य) वाले घटक उच्च आवृत्तियों (यानी, छोटी तरंग दैर्ध्य) वाले घटकों की तुलना में तेजी से फैलते हैं। जैसे-जैसे नाड़ी अधिक से अधिक पदार्थ से होकर गुजरती है, नाड़ी में तरंग दैर्ध्य समय के साथ और आगे बढ़ती रहेगी। छोटी पल्स अवधि और इसलिए व्यापक बैंडविड्थ के लिए, यह प्रभाव और भी अतिरंजित है और इसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण पल्स समय विकृति हो सकती है।

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

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

चित्र 1: मल्टी-फोटॉन माइक्रोस्कोप प्रयोग में बीम पथ का एक उदाहरण आरेख

लेजर सामग्री प्रसंस्करण
अल्ट्राफास्ट लेजर स्रोतों ने लेजर माइक्रोमशीनिंग और सामग्री प्रसंस्करण में भी क्रांति ला दी है, क्योंकि अल्ट्राशॉर्ट पल्स सामग्री के साथ बातचीत करते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एलडीटी पर चर्चा करते समय, अल्ट्राफास्ट पल्स अवधि सामग्री की जाली में गर्मी प्रसार के समय के पैमाने से तेज होती है। अल्ट्राफास्ट लेज़र इसकी तुलना में बहुत छोटा ताप प्रभावित क्षेत्र उत्पन्न करते हैंनैनोसेकंड स्पंदित लेजर, जिसके परिणामस्वरूप कम चीरा हानि और अधिक सटीक मशीनिंग होती है। यह सिद्धांत चिकित्सा अनुप्रयोगों पर भी लागू होता है, जहां अल्ट्राफार्ट-लेजर कटिंग की बढ़ी हुई सटीकता आसपास के ऊतकों को होने वाले नुकसान को कम करने में मदद करती है और लेजर सर्जरी के दौरान रोगी के अनुभव को बेहतर बनाती है।

एटोसेकंड पल्स: अल्ट्राफास्ट लेजर का भविष्य
जैसे-जैसे अल्ट्राफास्ट लेज़रों को आगे बढ़ाने के लिए अनुसंधान जारी है, कम पल्स अवधि वाले नए और बेहतर प्रकाश स्रोत विकसित किए जा रहे हैं। तेज़ भौतिक प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, कई शोधकर्ता एटोसेकंड पल्स की पीढ़ी पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं - चरम पराबैंगनी (एक्सयूवी) तरंग दैर्ध्य रेंज में लगभग 10-18 सेकेंड। एटोसेकंड पल्स इलेक्ट्रॉन गति की ट्रैकिंग की अनुमति देते हैं और इलेक्ट्रॉनिक संरचना और क्वांटम यांत्रिकी की हमारी समझ में सुधार करते हैं। हालांकि औद्योगिक प्रक्रियाओं में एक्सयूवी एटोसेकंड लेजर के एकीकरण ने अभी तक महत्वपूर्ण प्रगति नहीं की है, लेकिन क्षेत्र में चल रहे अनुसंधान और प्रगति निश्चित रूप से इस तकनीक को प्रयोगशाला से बाहर और विनिर्माण में धकेल देगी, जैसा कि फेमटोसेकंड और पिकोसेकंड के मामले में हुआ है।लेजर स्रोत.