સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસર ટેકનોલોજી ભાગ બે

સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસર ટેકનોલોજી ભાગ બે

(3)સોલિડ સ્ટેટ લેસર

1960 માં, વિશ્વનું પ્રથમ રૂબી લેસર ઘન-સ્થિતિનું લેસર હતું, જે ઉચ્ચ આઉટપુટ ઊર્જા અને વિશાળ તરંગલંબાઇ કવરેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ હતું. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરનું અનન્ય અવકાશી માળખું તેને સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટની ડિઝાઇનમાં વધુ લવચીક બનાવે છે. હાલમાં, અમલમાં મુકાયેલી મુખ્ય પદ્ધતિઓમાં શોર્ટ કેવિટી મેથડ, વન-વે રિંગ કેવિટી મેથડ, ઈન્ટ્રાકેવિટી સ્ટાન્ડર્ડ મેથડ, ટોર્સિયન પેન્ડુલમ મોડ કેવિટી મેથડ, વોલ્યુમ બ્રેગ ગ્રેટિંગ મેથડ અને સીડ ઈન્જેક્શન મેથડનો સમાવેશ થાય છે.

આકૃતિ 7 કેટલાક લાક્ષણિક સિંગલ-લોન્ગીટ્યુડીનલ મોડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોનું માળખું બતાવે છે.

આકૃતિ 7(a) ઇન-કેવિટી FP સ્ટાન્ડર્ડના આધારે સિંગલ લૉન્ગીટ્યુડિનલ મોડ સિલેક્શનના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને બતાવે છે, એટલે કે, સ્ટાન્ડર્ડના સાંકડા લાઇનવિડ્થ ટ્રાન્સમિશન સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ અન્ય રેખાંશ સ્થિતિઓના નુકસાનને વધારવા માટે થાય છે, જેથી અન્ય રેખાંશ સ્થિતિ તેમના નાના ટ્રાન્સમિટન્સને કારણે મોડ સ્પર્ધા પ્રક્રિયામાં ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, જેથી સિંગલ લૉન્ગીટ્યુડિનલ મોડ ઑપરેશન પ્રાપ્ત કરી શકાય. વધુમાં, FP ધોરણના કોણ અને તાપમાનને નિયંત્રિત કરીને અને રેખાંશ મોડ અંતરાલને બદલીને તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ આઉટપુટની ચોક્કસ શ્રેણી મેળવી શકાય છે. અંજીર. 7(b) અને (c) નોન-પ્લેનર રિંગ ઓસિલેટર (NPRO) અને એક લંબગોળ મોડ આઉટપુટ મેળવવા માટે વપરાતી ટોર્સનલ પેન્ડુલમ મોડ કેવિટી પદ્ધતિ દર્શાવે છે. કાર્યકારી સિદ્ધાંત એ છે કે બીમને રેઝોનેટરમાં એક જ દિશામાં પ્રસારિત કરવું, સામાન્ય સ્થાયી તરંગ પોલાણમાં વિપરીત કણોની સંખ્યાના અસમાન અવકાશી વિતરણને અસરકારક રીતે દૂર કરવું અને આ રીતે અવકાશી છિદ્ર બર્નિંગ અસરના પ્રભાવને ટાળવું. એકલ રેખાંશ મોડ આઉટપુટ. બલ્ક બ્રેગ ગ્રેટિંગ (VBG) મોડ સિલેક્શનનો સિદ્ધાંત અગાઉ ઉલ્લેખિત સેમિકન્ડક્ટર અને ફાઇબર સાંકડી લાઇન-પહોળાઈના લેસરોની જેમ જ છે, એટલે કે, VBG ને ફિલ્ટર તત્વ તરીકે ઉપયોગ કરીને, તેની સારી સ્પેક્ટ્રલ પસંદગી અને કોણ પસંદગીના આધારે, ઓસિલેટર આકૃતિ 7(d) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, રેખાંશ મોડ પસંદગીની ભૂમિકા હાંસલ કરવા માટે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ અથવા બેન્ડ પર ઓસીલેટ કરે છે.
તે જ સમયે, રેખાંશ મોડ પસંદગીની ચોકસાઈમાં સુધારો કરવા, લાઇનવિડ્થને વધુ સંકુચિત કરવા અથવા બિનરેખીય આવર્તન પરિવર્તન અને અન્ય માધ્યમો રજૂ કરીને મોડ સ્પર્ધાની તીવ્રતા વધારવા અને આઉટપુટ તરંગલંબાઇને વિસ્તૃત કરવા માટે જરૂરિયાતો અનુસાર ઘણી રેખાંશ મોડ પસંદગી પદ્ધતિઓને જોડી શકાય છે. લેસર જ્યારે સાંકડી લાઇનવિડ્થમાં કામ કરે છે, જે માટે કરવું મુશ્કેલ છેસેમિકન્ડક્ટર લેસરઅનેફાઇબર લેસરો.

(4) Brillouin લેસર

બ્રિલોઈન લેસર નીચા અવાજ, સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટ ટેક્નોલોજી મેળવવા માટે ઉત્તેજિત બ્રિલોઈન સ્કેટરિંગ (એસબીએસ) અસર પર આધારિત છે, તેનો સિદ્ધાંત ફોટોન અને આંતરિક એકોસ્ટિક ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા સ્ટોક્સ ફોટોનની ચોક્કસ આવર્તન શિફ્ટ ઉત્પન્ન કરવા માટે છે, અને સતત એમ્પ્લીફાય કરવામાં આવે છે. બેન્ડવિડ્થ મેળવો.

આકૃતિ 8 SBS કન્વર્ઝનનું લેવલ ડાયાગ્રામ અને બ્રિલોઈન લેસરનું મૂળભૂત માળખું બતાવે છે.

એકોસ્ટિક ફિલ્ડની નીચી કંપન આવર્તનને કારણે, સામગ્રીની બ્રિલોઈન આવર્તન શિફ્ટ સામાન્ય રીતે માત્ર 0.1-2 સેમી-1 હોય છે, તેથી પંપ લાઇટ તરીકે 1064 એનએમ લેસર સાથે, જનરેટ થયેલ સ્ટોક્સ તરંગલંબાઇ ઘણીવાર માત્ર 1064.01 એનએમ હોય છે, પરંતુ આનો અર્થ એ પણ છે કે તેની ક્વોન્ટમ રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા અત્યંત ઊંચી છે (સિદ્ધાંતમાં 99.99% સુધી). વધુમાં, કારણ કે માધ્યમની બ્રિલોઇન ગેઇન લાઇનવિડ્થ સામાન્ય રીતે માત્ર MHZ-GHz (કેટલાક નક્કર માધ્યમોની બ્રિલોઇન ગેઇન લાઇનવિડ્થ લગભગ 10 MHz છે), તે લેસર કાર્યકારી પદાર્થની ગેઇન લાઇનવિડ્થ કરતાં ઘણી ઓછી છે. 100 ગીગાહર્ટ્ઝના ક્રમમાં, તેથી, બ્રિલોઈન લેસરમાં ઉત્સાહિત સ્ટોક્સ પોલાણમાં બહુવિધ એમ્પ્લીફિકેશન પછી સ્પષ્ટ સ્પેક્ટ્રમ સંકુચિત ઘટના બતાવી શકે છે, અને તેની આઉટપુટ લાઇનની પહોળાઈ પંપ લાઇનની પહોળાઈ કરતા ઘણી સાંકડી તીવ્રતાના ઓર્ડરની છે. હાલમાં, બ્રિલોઈન લેસર ફોટોનિક્સ ક્ષેત્રમાં સંશોધનનું હોટસ્પોટ બની ગયું છે, અને અત્યંત સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટના Hz અને સબ-Hz ક્રમ પર ઘણા અહેવાલો આવ્યા છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, વેવગાઇડ સ્ટ્રક્ચર સાથેના બ્રિલોઇન ઉપકરણોના ક્ષેત્રમાં ઉભરી આવ્યા છેમાઇક્રોવેવ ફોટોનિક્સ, અને લઘુચિત્રીકરણ, ઉચ્ચ એકીકરણ અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશનની દિશામાં ઝડપથી વિકાસ કરી રહ્યા છે. વધુમાં, હીરા જેવી નવી ક્રિસ્ટલ સામગ્રી પર આધારિત સ્પેસ-રનિંગ બ્રિલોઈન લેસર પણ છેલ્લાં બે વર્ષમાં લોકોની દ્રષ્ટિમાં પ્રવેશ્યું છે, વેવગાઈડ સ્ટ્રક્ચરની શક્તિમાં તેની નવીન સફળતા અને કાસ્કેડ SBS બોટલનેક, બ્રિલોઈન લેસરની શક્તિ. 10 W ની તીવ્રતા સુધી, તેની એપ્લિકેશનને વિસ્તૃત કરવા માટે પાયો નાખ્યો.
સામાન્ય જંકશન
અત્યાધુનિક જ્ઞાનના સતત સંશોધન સાથે, સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસરો તેમના ઉત્તમ પ્રદર્શન સાથે વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં અનિવાર્ય સાધન બની ગયા છે, જેમ કે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ શોધ માટે લેસર ઇન્ટરફેરોમીટર LIGO, જે સિંગલ-ફ્રિકવન્સી સાંકડી લાઇનવિડ્થનો ઉપયોગ કરે છે.લેસરબીજ સ્ત્રોત તરીકે 1064 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે, અને બીજ પ્રકાશની લાઇનવિડ્થ 5 kHz ની અંદર છે. વધુમાં, તરંગલંબાઇ ટ્યુનેબલ અને નો મોડ જમ્પ સાથે સાંકડી-પહોળાઈના લેસરો પણ ખાસ કરીને સુસંગત સંદેશાવ્યવહારમાં શ્રેષ્ઠ એપ્લિકેશન સંભવિત દર્શાવે છે, જે તરંગલંબાઇ (અથવા આવર્તન) માટે તરંગલંબાઇ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (WDM) અથવા ફ્રીક્વન્સી ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (FDM) ની જરૂરિયાતોને સંપૂર્ણ રીતે પૂરી કરી શકે છે. ) ટ્યુનેબિલિટી, અને મોબાઇલ કોમ્યુનિકેશન ટેકનોલોજીની આગામી પેઢીનું મુખ્ય ઉપકરણ બનવાની અપેક્ષા છે.
ભવિષ્યમાં, લેસર મટિરિયલ્સ અને પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલોજીની નવીનતા લેસર લાઇનવિડ્થના કમ્પ્રેશનને, ફ્રીક્વન્સી સ્ટેબિલિટીમાં સુધારો, તરંગલંબાઇ શ્રેણીના વિસ્તરણ અને શક્તિના સુધારણાને વધુ પ્રોત્સાહન આપશે, જે અજાણ્યા વિશ્વના માનવીય સંશોધન માટે માર્ગ મોકળો કરશે.