સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસર ટેકનોલોજી ભાગ બે

સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસર ટેકનોલોજી ભાગ બે

(૩)સોલિડ સ્ટેટ લેસર

૧૯૬૦ માં, વિશ્વનું પ્રથમ રૂબી લેસર એક સોલિડ-સ્ટેટ લેસર હતું, જે ઉચ્ચ આઉટપુટ ઊર્જા અને વિશાળ તરંગલંબાઇ કવરેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ હતું. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરનું અનોખું અવકાશી માળખું તેને સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટની ડિઝાઇનમાં વધુ લવચીક બનાવે છે. હાલમાં, અમલમાં મુકવામાં આવતી મુખ્ય પદ્ધતિઓમાં શોર્ટ કેવિટી મેથડ, વન-વે રિંગ કેવિટી મેથડ, ઇન્ટ્રાકેવિટી સ્ટાન્ડર્ડ મેથડ, ટોર્સિયન પેન્ડુલમ મોડ કેવિટી મેથડ, વોલ્યુમ બ્રેગ ગ્રેટિંગ મેથડ અને સીડ ઇન્જેક્શન મેથડનો સમાવેશ થાય છે.

આકૃતિ 7 ઘણા લાક્ષણિક સિંગલ-લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોની રચના દર્શાવે છે.

આકૃતિ 7(a) ઇન-કેવિટી FP સ્ટાન્ડર્ડ પર આધારિત સિંગલ લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ સિલેક્શનના કાર્યકારી સિદ્ધાંત દર્શાવે છે, એટલે કે, સ્ટાન્ડર્ડના સાંકડા લાઇનવિડ્થ ટ્રાન્સમિશન સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ અન્ય લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ્સના નુકસાનને વધારવા માટે થાય છે, જેથી અન્ય લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ્સ તેમના નાના ટ્રાન્સમિટન્સને કારણે મોડ સ્પર્ધા પ્રક્રિયામાં ફિલ્ટર થાય છે, જેથી સિંગલ લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ ઓપરેશન પ્રાપ્ત કરી શકાય. વધુમાં, FP સ્ટાન્ડર્ડના કોણ અને તાપમાનને નિયંત્રિત કરીને અને લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ અંતરાલ બદલીને તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ આઉટપુટની ચોક્કસ શ્રેણી મેળવી શકાય છે. આકૃતિ 7(b) અને (c) નોન-પ્લાનર રિંગ ઓસિલેટર (NPRO) અને સિંગલ લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ આઉટપુટ મેળવવા માટે વપરાતી ટોર્સનલ પેન્ડુલમ મોડ પોલાણ પદ્ધતિ દર્શાવે છે. કાર્યકારી સિદ્ધાંત એ છે કે રેઝોનેટરમાં બીમ એક જ દિશામાં ફેલાય, સામાન્ય સ્ટેન્ડિંગ વેવ પોલાણમાં વિપરીત કણોની સંખ્યાના અસમાન અવકાશી વિતરણને અસરકારક રીતે દૂર કરે, અને આમ સિંગલ લોન્ગીટ્યુડિનલ મોડ આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરવા માટે અવકાશી છિદ્ર બર્નિંગ અસરના પ્રભાવને ટાળે. બલ્ક બ્રેગ ગ્રેટિંગ (VBG) મોડ પસંદગીનો સિદ્ધાંત અગાઉ ઉલ્લેખિત સેમિકન્ડક્ટર અને ફાઇબર સાંકડી લાઇન-પહોળાઈ લેસર જેવો જ છે, એટલે કે, VBG ને ફિલ્ટર તત્વ તરીકે ઉપયોગ કરીને, તેની સારી સ્પેક્ટ્રલ પસંદગી અને કોણ પસંદગીના આધારે, ઓસિલેટર ચોક્કસ તરંગલંબાઇ અથવા બેન્ડ પર ઓસીલેટ કરે છે જેથી રેખાંશ મોડ પસંદગીની ભૂમિકા પ્રાપ્ત થાય, જેમ કે આકૃતિ 7(d) માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
તે જ સમયે, રેખાંશ મોડ પસંદગીની ચોકસાઈ સુધારવા, લાઇનવિડ્થને વધુ સાંકડી કરવા, અથવા બિન-રેખીય આવર્તન પરિવર્તન અને અન્ય માધ્યમો રજૂ કરીને મોડ સ્પર્ધાની તીવ્રતા વધારવા અને સાંકડી લાઇનવિડ્થમાં કાર્ય કરતી વખતે લેસરની આઉટપુટ તરંગલંબાઇને વિસ્તૃત કરવા માટે જરૂરિયાતો અનુસાર ઘણી રેખાંશ મોડ પસંદગી પદ્ધતિઓ જોડી શકાય છે, જે કરવું મુશ્કેલ છે.સેમિકન્ડક્ટર લેસરઅનેફાઇબર લેસરો.

(૪) બ્રિલૌઈન લેસર

બ્રિલૌઈન લેસર ઓછા અવાજ, સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટ ટેકનોલોજી મેળવવા માટે ઉત્તેજિત બ્રિલૌઈન સ્કેટરિંગ (SBS) અસર પર આધારિત છે, તેનો સિદ્ધાંત ફોટોન અને આંતરિક એકોસ્ટિક ફિલ્ડ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા સ્ટોક્સ ફોટોનની ચોક્કસ આવર્તન શિફ્ટ ઉત્પન્ન કરવાનો છે, અને ગેઇન બેન્ડવિડ્થમાં સતત વિસ્તૃત થાય છે.

આકૃતિ 8 SBS રૂપાંતરણના સ્તરનો આકૃતિ અને બ્રિલૌઇન લેસરની મૂળભૂત રચના દર્શાવે છે.

એકોસ્ટિક ફિલ્ડની ઓછી વાઇબ્રેશન ફ્રીક્વન્સીને કારણે, સામગ્રીની બ્રિલૌઇન ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ સામાન્ય રીતે માત્ર 0.1-2 cm-1 હોય છે, તેથી પંપ લાઇટ તરીકે 1064 nm લેસર સાથે, સ્ટોક્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી તરંગલંબાઇ ઘણીવાર ફક્ત 1064.01 nm હોય છે, પરંતુ આનો અર્થ એ પણ થાય છે કે તેની ક્વોન્ટમ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અત્યંત ઊંચી છે (સિદ્ધાંતમાં 99.99% સુધી). વધુમાં, કારણ કે માધ્યમની બ્રિલૌઇન ગેઇન લાઇનવિડ્થ સામાન્ય રીતે MHZ-ghz ના ક્રમમાં હોય છે (કેટલાક સોલિડ મીડિયાની બ્રિલૌઇન ગેઇન લાઇનવિડ્થ ફક્ત 10 MHz છે), તે 100 GHz ના ક્રમમાં લેસર કાર્યકારી પદાર્થની ગેઇન લાઇનવિડ્થ કરતા ઘણી ઓછી છે, તેથી, બ્રિલૌઇન લેસરમાં ઉત્તેજિત સ્ટોક્સ પોલાણમાં બહુવિધ એમ્પ્લીફિકેશન પછી સ્પષ્ટ સ્પેક્ટ્રમ સાંકડી ઘટના બતાવી શકે છે, અને તેની આઉટપુટ લાઇન પહોળાઈ પંપ લાઇન પહોળાઈ કરતા ઘણી ઓછી તીવ્રતાના ક્રમમાં છે. હાલમાં, બ્રિલૌઈન લેસર ફોટોનિક્સ ક્ષેત્રમાં એક સંશોધન કેન્દ્ર બની ગયું છે, અને અત્યંત સાંકડી લાઇનવિડ્થ આઉટપુટના Hz અને સબ-Hz ક્રમ પર ઘણા અહેવાલો આવ્યા છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, વેવગાઇડ સ્ટ્રક્ચરવાળા બ્રિલૌઇન ઉપકરણો ક્ષેત્રમાં ઉભરી આવ્યા છેમાઇક્રોવેવ ફોટોનિક્સ, અને લઘુચિત્રીકરણ, ઉચ્ચ એકીકરણ અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશનની દિશામાં ઝડપથી વિકાસ કરી રહ્યા છે. આ ઉપરાંત, હીરા જેવા નવા સ્ફટિક સામગ્રી પર આધારિત અવકાશ-ચાલતા બ્રિલૌઇન લેસર પણ છેલ્લા બે વર્ષમાં લોકોના દ્રષ્ટિકોણમાં પ્રવેશ્યું છે, વેવગાઇડ સ્ટ્રક્ચર અને કાસ્કેડ SBS બોટલનેકની શક્તિમાં તેની નવીન સફળતા, બ્રિલૌઇન લેસરની શક્તિ 10 W મેગ્નિટ્યુડ સુધી, તેના ઉપયોગને વિસ્તૃત કરવા માટે પાયો નાખ્યો છે.
જનરલ જંકશન
અત્યાધુનિક જ્ઞાનના સતત સંશોધન સાથે, સાંકડી લાઇનવિડ્થ લેસરો તેમના ઉત્તમ પ્રદર્શન સાથે વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં એક 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 કોઈ મોડ જમ્પ વિના સાંકડી-પહોળાઈવાળા લેસરો પણ મહાન એપ્લિકેશન ક્ષમતા દર્શાવે છે, ખાસ કરીને સુસંગત સંદેશાવ્યવહારમાં, જે તરંગલંબાઇ (અથવા આવર્તન) ટ્યુનેબિલિટી માટે તરંગલંબાઇ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (WDM) અથવા ફ્રીક્વન્સી ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (FDM) ની જરૂરિયાતોને સંપૂર્ણ રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે, અને મોબાઇલ સંચાર તકનીકની આગામી પેઢીનું મુખ્ય ઉપકરણ બનવાની અપેક્ષા છે.
ભવિષ્યમાં, લેસર મટિરિયલ્સ અને પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજીની નવીનતા લેસર લાઇનવિડ્થના સંકોચન, આવર્તન સ્થિરતામાં સુધારો, તરંગલંબાઇ શ્રેણીના વિસ્તરણ અને શક્તિમાં સુધારોને વધુ પ્રોત્સાહન આપશે, જે અજાણ્યા વિશ્વના માનવ સંશોધન માટે માર્ગ મોકળો કરશે.