સ્પંદનીય લેસરોનો ઝાંખી

ની ઝાંખીસ્પંદિત લેસરો

જનરેટ કરવાની સૌથી સીધી રીતલેસરપલ્સનો ઉપયોગ સતત લેસરની બહાર એક મોડ્યુલેટર ઉમેરવાનો છે. આ પદ્ધતિ સૌથી ઝડપી પિકોસેકન્ડ પલ્સ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જોકે સરળ છે, પરંતુ પ્રકાશ ઊર્જાનો બગાડ અને ટોચની શક્તિ સતત પ્રકાશ શક્તિ કરતાં વધી શકતી નથી. તેથી, લેસર પલ્સ ઉત્પન્ન કરવાનો વધુ કાર્યક્ષમ રસ્તો એ છે કે લેસર પોલાણમાં મોડ્યુલેટ કરવું, પલ્સ ટ્રેનના ઑફ-ટાઇમ પર ઊર્જા સંગ્રહિત કરવી અને તેને સમયસર મુક્ત કરવી. લેસર પોલાણ મોડ્યુલેશન દ્વારા પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતી ચાર સામાન્ય તકનીકો ગેઇન સ્વિચિંગ, ક્યૂ-સ્વિચિંગ (લોસ સ્વિચિંગ), પોલાણ ખાલી કરવું અને મોડ-લોકિંગ છે.

ગેઇન સ્વીચ પંપ પાવરને મોડ્યુલેટ કરીને ટૂંકા પલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન-સ્વિચ્ડ લેસરો વર્તમાન મોડ્યુલેશન દ્વારા થોડા નેનોસેકન્ડથી સો પિકોસેકન્ડ સુધીના પલ્સ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. પલ્સ ઉર્જા ઓછી હોવા છતાં, આ પદ્ધતિ ખૂબ જ લવચીક છે, જેમ કે એડજસ્ટેબલ રિપીટિશન ફ્રીક્વન્સી અને પલ્સ પહોળાઈ પૂરી પાડવી. 2018 માં, ટોક્યો યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ ફેમટોસેકન્ડ ગેઇન-સ્વિચ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો અહેવાલ આપ્યો, જે 40 વર્ષની તકનીકી અવરોધમાં એક સફળતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

મજબૂત નેનોસેકન્ડ પલ્સ સામાન્ય રીતે Q-સ્વિચ્ડ લેસરો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે પોલાણમાં અનેક રાઉન્ડ ટ્રિપ્સમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, અને પલ્સ ઊર્જા સિસ્ટમના કદના આધારે કેટલાક મિલીજુલ્સથી ઘણા જુલ્સની રેન્જમાં હોય છે. મધ્યમ ઊર્જા (સામાન્ય રીતે 1 μJ થી ઓછી) પિકોસેકન્ડ અને ફેમટોસેકન્ડ પલ્સ મુખ્યત્વે મોડ-લોક્ડ લેસરો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. લેસર રેઝોનેટરમાં એક અથવા વધુ અલ્ટ્રાશોર્ટ પલ્સ હોય છે જે સતત ચક્ર કરે છે. દરેક ઇન્ટ્રાકેવિટી પલ્સ આઉટપુટ કપલિંગ મિરર દ્વારા પલ્સ ટ્રાન્સમિટ કરે છે, અને રિફ્રીક્વન્સી સામાન્ય રીતે 10 MHz અને 100 GHz ની વચ્ચે હોય છે. નીચેનો આકૃતિ સંપૂર્ણપણે સામાન્ય વિક્ષેપ (ANDi) ડિસિપેટિવ સોલિટોન ફેમટોસેકન્ડ દર્શાવે છે.ફાઇબર લેસર ઉપકરણ, જેમાંથી મોટાભાગના થોરલેબ્સ સ્ટાન્ડર્ડ ઘટકો (ફાઇબર, લેન્સ, માઉન્ટ અને ડિસ્પ્લેસમેન્ટ ટેબલ) નો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે.

પોલાણ ખાલી કરવાની તકનીકનો ઉપયોગ આ માટે કરી શકાય છેક્યૂ-સ્વિચ્ડ લેસરોઓછી રિફ્રીક્વન્સી સાથે પલ્સ ઉર્જા વધારવા માટે ટૂંકા પલ્સ અને મોડ-લોક્ડ લેસરો મેળવવા માટે.

સમય ડોમેન અને ફ્રીક્વન્સી ડોમેન પલ્સ
સમય સાથે પલ્સનો રેખીય આકાર સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં સરળ હોય છે અને તેને ગૌસીયન અને સેચ² ફંક્શન દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે. પલ્સ સમય (જેને પલ્સ પહોળાઈ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) સામાન્ય રીતે અર્ધ-ઊંચાઈ પહોળાઈ (FWHM) મૂલ્ય દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, એટલે કે, તે પહોળાઈ જેમાં ઓપ્ટિકલ પાવર ઓછામાં ઓછો અડધો પીક પાવર છે; Q-સ્વિચ્ડ લેસર દ્વારા નેનોસેકન્ડ ટૂંકા પલ્સ ઉત્પન્ન થાય છે
મોડ-લોક્ડ લેસરો દસ પિકોસેકન્ડથી ફેમ્ટોસેકન્ડ સુધીના ક્રમમાં અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ (યુએસપી) ઉત્પન્ન કરે છે. હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ફક્ત દસ પિકોસેકન્ડ સુધી માપી શકે છે, અને ટૂંકા પલ્સ ફક્ત ઓટોકોરિલેટર, FROG અને SPIDER જેવી શુદ્ધ ઓપ્ટિકલ તકનીકોથી માપી શકાય છે. જ્યારે નેનોસેકન્ડ અથવા લાંબા પલ્સ મુસાફરી કરતી વખતે તેમની પલ્સ પહોળાઈમાં ભાગ્યે જ ફેરફાર કરે છે, લાંબા અંતર પર પણ, અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ વિવિધ પરિબળોથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે:

વિક્ષેપના પરિણામે મોટા પલ્સ પહોળા થઈ શકે છે, પરંતુ વિપરીત વિક્ષેપ સાથે તેને ફરીથી સંકુચિત કરી શકાય છે. નીચેનો આકૃતિ બતાવે છે કે થોરલેબ્સ ફેમટોસેકન્ડ પલ્સ કોમ્પ્રેસર માઇક્રોસ્કોપ વિક્ષેપ માટે કેવી રીતે વળતર આપે છે.

સામાન્ય રીતે બિનરેખીયતા પલ્સ પહોળાઈને સીધી અસર કરતી નથી, પરંતુ તે બેન્ડવિડ્થને પહોળી કરે છે, જેના કારણે પલ્સ પ્રચાર દરમિયાન વિક્ષેપ માટે વધુ સંવેદનશીલ બને છે. મર્યાદિત બેન્ડવિડ્થવાળા અન્ય ગેઇન મીડિયા સહિત કોઈપણ પ્રકારના ફાઇબર, બેન્ડવિડ્થ અથવા અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સના આકારને અસર કરી શકે છે, અને બેન્ડવિડ્થમાં ઘટાડો સમયને પહોળો કરી શકે છે; એવા કિસ્સાઓ પણ છે કે જ્યારે સ્પેક્ટ્રમ સાંકડો થાય છે ત્યારે મજબૂત રીતે ચીપ કરેલા પલ્સની પલ્સ પહોળાઈ ટૂંકી થઈ જાય છે.