સ્પંદિત લેસરોની ઝાંખી

ની ઝાંખીસ્પંદિત લેસરો

જનરેટ કરવાની સૌથી સીધી રીતલેસરકઠોળ એ સતત લેસરની બહાર મોડ્યુલેટર ઉમેરવાનું છે. આ પદ્ધતિ સૌથી ઝડપી પિકોસેકન્ડ પલ્સ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જોકે સરળ, પરંતુ બગાડ પ્રકાશ ઊર્જા અને ટોચની શક્તિ સતત પ્રકાશ શક્તિ કરતાં વધી શકતી નથી. તેથી, લેસર પલ્સ જનરેટ કરવાની વધુ કાર્યક્ષમ રીત એ છે કે લેસર કેવિટીમાં મોડ્યુલેટ કરવું, પલ્સ ટ્રેનના ઓફ-ટાઇમ સમયે ઉર્જાનો સંગ્રહ કરવો અને તેને સમયસર મુક્ત કરવો. લેસર કેવિટી મોડ્યુલેશન દ્વારા પલ્સ જનરેટ કરવા માટે વપરાતી ચાર સામાન્ય તકનીકો છે ગેઇન સ્વિચિંગ, ક્યૂ-સ્વિચિંગ (લોસ સ્વિચિંગ), કેવિટી એમ્પ્ટીઇંગ અને મોડ-લોકિંગ.

ગેઇન સ્વિચ પંપ પાવરને મોડ્યુલેટ કરીને ટૂંકા પલ્સ જનરેટ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન-સ્વિચ્ડ લેસરો વર્તમાન મોડ્યુલેશન દ્વારા થોડા નેનોસેકન્ડથી સો પિકોસેકન્ડ સુધી કઠોળ પેદા કરી શકે છે. પલ્સ એનર્જી ઓછી હોવા છતાં, આ પદ્ધતિ ખૂબ જ લવચીક છે, જેમ કે એડજસ્ટેબલ પુનરાવર્તન આવર્તન અને પલ્સ પહોળાઈ પૂરી પાડે છે. 2018 માં, ટોક્યો યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ ફેમટોસેકન્ડ ગેઇન-સ્વિચ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરની જાણ કરી, જે 40-વર્ષની તકનીકી અવરોધમાં સફળતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

મજબૂત નેનોસેકન્ડ કઠોળ સામાન્ય રીતે ક્યુ-સ્વિચ્ડ લેસરો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે પોલાણમાં અનેક રાઉન્ડ ટ્રિપ્સમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, અને પલ્સ એનર્જી સિસ્ટમના કદના આધારે કેટલાક મિલિજ્યુલ્સથી ઘણા જ્યૂલ્સની રેન્જમાં હોય છે. મધ્યમ ઉર્જા (સામાન્ય રીતે 1 μJ ની નીચે) પિકોસેકન્ડ અને ફેમટોસેકન્ડ કઠોળ મુખ્યત્વે મોડ-લૉક લેસરો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. લેસર રેઝોનેટરમાં એક અથવા વધુ અલ્ટ્રાશોર્ટ પલ્સ હોય છે જે સતત ચક્ર કરે છે. દરેક ઇન્ટ્રાકેવિટી પલ્સ આઉટપુટ કપ્લીંગ મિરર દ્વારા પલ્સ પ્રસારિત કરે છે અને આવર્તન સામાન્ય રીતે 10 MHz અને 100 GHz ની વચ્ચે હોય છે. નીચેની આકૃતિ સંપૂર્ણ સામાન્ય વિક્ષેપ (ANDi) ડિસિપેટીવ સોલિટોન ફેમટોસેકન્ડ દર્શાવે છેફાઇબર લેસર ઉપકરણ, જેમાંથી મોટાભાગના થોર્લેબ્સ સ્ટાન્ડર્ડ ઘટકો (ફાઇબર, લેન્સ, માઉન્ટ અને ડિસ્પ્લેસમેન્ટ ટેબલ) નો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે.

માટે પોલાણ ખાલી કરવાની તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકાય છેક્યૂ-સ્વિચ્ડ લેસરોઓછી આવર્તન સાથે પલ્સ એનર્જી વધારવા માટે ટૂંકા કઠોળ અને મોડ-લૉક લેસર મેળવવા માટે.

સમય ડોમેન અને ફ્રીક્વન્સી ડોમેન પલ્સ
સમય સાથે પલ્સનો રેખીય આકાર સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં સરળ હોય છે અને તેને ગૌસીયન અને સેક² ફંક્શન દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે. પલ્સ ટાઈમ (જેને પલ્સ પહોળાઈ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) સામાન્ય રીતે અર્ધ-ઊંચાઈની પહોળાઈ (FWHM) મૂલ્ય દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, એટલે કે, પહોળાઈ કે જેમાં ઓપ્ટિકલ પાવર ઓછામાં ઓછી અડધી પીક પાવર હોય છે; ક્યૂ-સ્વિચ્ડ લેસર દ્વારા નેનોસેકન્ડ ટૂંકા કઠોળ પેદા કરે છે
મોડ-લૉક લેસરો દસ પિકોસેકન્ડથી ફેમટોસેકન્ડના ક્રમમાં અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ (યુએસપી) ઉત્પન્ન કરે છે. હાઈ-સ્પીડ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ માત્ર દસેક પીકોસેકન્ડ્સ સુધી માપી શકે છે, અને ટૂંકા પલ્સ માત્ર ઓટોકોરિલેટર, FROG અને સ્પાઈડર જેવી કેવળ ઓપ્ટિકલ ટેક્નોલોજીથી માપી શકાય છે. જ્યારે નેનોસેકન્ડ અથવા લાંબી કઠોળ મુસાફરી કરતી વખતે તેમની નાડીની પહોળાઈમાં ભાગ્યે જ ફેરફાર કરે છે, લાંબા અંતર પર પણ, અલ્ટ્રા-શોર્ટ કઠોળ વિવિધ પરિબળોથી પ્રભાવિત થઈ શકે છે:

વિક્ષેપ મોટા પલ્સ વિસ્તરણમાં પરિણમી શકે છે, પરંતુ વિપરિત વિક્ષેપ સાથે ફરીથી સંકુચિત કરી શકાય છે. નીચેનો આકૃતિ બતાવે છે કે કેવી રીતે થોર્લેબ્સ ફેમટોસેકન્ડ પલ્સ કોમ્પ્રેસર માઈક્રોસ્કોપ વિખેરીને વળતર આપે છે.

બિનરેખીયતા સામાન્ય રીતે પલ્સની પહોળાઈને સીધી અસર કરતી નથી, પરંતુ તે બેન્ડવિડ્થને પહોળી કરે છે, જેનાથી પલ્સ પ્રસરણ દરમિયાન વિખેરાઈ જવા માટે વધુ સંવેદનશીલ બને છે. મર્યાદિત બેન્ડવિડ્થ સાથેના અન્ય ગેઈન મીડિયા સહિત કોઈપણ પ્રકારના ફાઈબર, બેન્ડવિડ્થ અથવા અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ આકારને અસર કરી શકે છે, અને બેન્ડવિડ્થમાં ઘટાડો સમયસર વિસ્તરણ તરફ દોરી શકે છે; એવા કિસ્સાઓ પણ છે કે જ્યારે સ્પેક્ટ્રમ સાંકડો થઈ જાય ત્યારે મજબૂત રીતે ચીપાયેલી પલ્સની પલ્સ પહોળાઈ ટૂંકી થઈ જાય છે.