20 ફેમટોસેકન્ડથી નીચેનો દૃશ્યમાન પ્રકાશટ્યુનેબલ સ્પંદિત લેસર સ્ત્રોત
તાજેતરમાં, યુકેની એક સંશોધન ટીમે એક નવીન અભ્યાસ પ્રકાશિત કર્યો, જેમાં જાહેરાત કરવામાં આવી કે તેઓએ ટ્યુનેબલ મેગાવોટ-લેવલ સબ-20 ફેમટોસેકન્ડ દૃશ્યમાન પ્રકાશ ટ્યુનેબલ સફળતાપૂર્વક વિકસાવ્યું છે.સ્પંદિત લેસર સ્ત્રોત. આ સ્પંદિત લેસર સ્ત્રોત, અતિ ઝડપીફાઇબર લેસરઆ સિસ્ટમ ટ્યુનેબલ તરંગલંબાઇ, અલ્ટ્રા-ટૂંકા સમયગાળા, 39 નેનોજુલ જેટલી ઊંચી ઉર્જા અને 2 મેગાવોટથી વધુની ટોચની શક્તિ સાથે પલ્સ ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે, જે અલ્ટ્રાફાસ્ટ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, જૈવિક ઇમેજિંગ અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા જેવા ક્ષેત્રો માટે નવી એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ ખોલે છે.
આ ટેકનોલોજીનું મુખ્ય હાઇલાઇટ બે અત્યાધુનિક પદ્ધતિઓના સંયોજનમાં રહેલું છે: “ગેઇન-મેનેજ્ડ નોનલાઇનર એમ્પ્લીફિકેશન (GMNA)” અને “રેઝોનન્ટ ડિસ્પર્સિવ વેવ (RDW) એમિશન”. ભૂતકાળમાં, આવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ટ્યુનેબલ અલ્ટ્રાશશોર્ટ પલ્સ મેળવવા માટે, મોંઘા અને જટિલ ટાઇટેનિયમ-સેફાયર લેસરો અથવા ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફાયર્સની જરૂર પડતી હતી. આ ઉપકરણો માત્ર મોંઘા, ભારે અને જાળવવા મુશ્કેલ નહોતા, પરંતુ ઓછા પુનરાવર્તન દર અને ટ્યુનિંગ રેન્જ દ્વારા પણ મર્યાદિત હતા. આ વખતે વિકસાવવામાં આવેલ ઓલ-ફાઇબર સોલ્યુશન માત્ર સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચરને નોંધપાત્ર રીતે સરળ બનાવતું નથી પરંતુ ખર્ચ અને જટિલતાને પણ મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. તે 4.8 MHz ની ઉચ્ચ પુનરાવર્તન આવર્તન પર 400 થી 700 નેનોમીટર અને તેનાથી વધુ ઉચ્ચ-પાવર પલ્સ સુધી ટ્યુનેબલ, સબ-20 ફેમટોસેકન્ડનું સીધું ઉત્પાદન સક્ષમ કરે છે. સંશોધન ટીમે ચોક્કસ રીતે ડિઝાઇન કરેલા સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચર દ્વારા આ સફળતા પ્રાપ્ત કરી. સૌપ્રથમ, તેઓએ બીજ સ્ત્રોત તરીકે નોનલાઇનર એમ્પ્લીફિકેશન રિંગ મિરર (NALM) પર આધારિત સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકરણ-સંરક્ષણ મોડ-લોક્ડ યટરબિયમ ફાઇબર ઓસિલેટરનો ઉપયોગ કર્યો. આ ડિઝાઇન ફક્ત સિસ્ટમની લાંબા ગાળાની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરતી નથી, પરંતુ ભૌતિક સંતૃપ્ત શોષકોના અધોગતિ સમસ્યાને પણ ટાળે છે. પ્રીએમ્પ્લીફિકેશન અને પલ્સ કમ્પ્રેશન પછી, બીજ કઠોળને GMNA તબક્કામાં દાખલ કરવામાં આવે છે. GMNA સ્પેક્ટ્રલ બ્રોડનિંગ પ્રાપ્ત કરવા અને લગભગ સંપૂર્ણ રેખીય ચીપ સાથે અલ્ટ્રાશોર્ટ પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં સ્વ-તબક્કો મોડ્યુલેશન અને રેખાંશ અસમપ્રમાણ ગેઇન ડિસ્ટ્રિબ્યુશનનો ઉપયોગ કરે છે, જે આખરે ગ્રેટિંગ જોડીઓ દ્વારા સબ-40 ફેમટોસેકન્ડ સુધી સંકુચિત થાય છે. RDW જનરેશન સ્ટેજ દરમિયાન, સંશોધકોએ સ્વ-ડિઝાઇન કરેલા અને ઉત્પાદિત નવ-રેઝોનેટર એન્ટિ-રેઝોનન્સ હોલો-કોર ફાઇબરનો ઉપયોગ કર્યો. આ પ્રકારના ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં પંપ પલ્સ બેન્ડ અને દૃશ્યમાન પ્રકાશ ક્ષેત્રમાં અત્યંત ઓછું નુકસાન હોય છે, જે ઊર્જાને પંપમાંથી વિખરાયેલા તરંગમાં કાર્યક્ષમ રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે અને ઉચ્ચ-નુકસાન રેઝોનન્ટ બેન્ડ દ્વારા થતા દખલને ટાળે છે. શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં, સિસ્ટમ દ્વારા ડિસ્પરઝન વેવ પલ્સ એનર્જી આઉટપુટ 39 નેનોજુલ સુધી પહોંચી શકે છે, સૌથી ટૂંકી પલ્સ પહોળાઈ 13 ફેમટોસેકન્ડ સુધી પહોંચી શકે છે, પીક પાવર 2.2 મેગાવોટ જેટલી ઊંચી હોઈ શકે છે, અને ઉર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા 13% જેટલી ઊંચી હોઈ શકે છે. તેનાથી પણ વધુ રોમાંચક વાત એ છે કે ગેસ પ્રેશર અને ફાઇબર પરિમાણોને સમાયોજિત કરીને, સિસ્ટમને સરળતાથી અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડ સુધી વિસ્તૃત કરી શકાય છે, જેનાથી ઊંડા અલ્ટ્રાવાયોલેટથી ઇન્ફ્રારેડ સુધી વાઇડબેન્ડ ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત થાય છે.
આ સંશોધન માત્ર ફોટોનિક્સના મૂળભૂત ક્ષેત્રમાં જ મહત્વપૂર્ણ મહત્વ ધરાવતું નથી, પરંતુ ઔદ્યોગિક અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો માટે એક નવી પરિસ્થિતિ પણ ખોલે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મલ્ટી-ફોટોન માઇક્રોસ્કોપી ઇમેજિંગ, અલ્ટ્રાફાસ્ટ ટાઇમ-રિઝોલ્વ્ડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, મટિરિયલ પ્રોસેસિંગ, પ્રિસિઝન મેડિસિન અને અલ્ટ્રાફાસ્ટ નોનલાઇનર ઓપ્ટિક્સ સંશોધન જેવા ક્ષેત્રોમાં, આ કોમ્પેક્ટ, કાર્યક્ષમ અને ઓછા ખર્ચે નવા પ્રકારના અલ્ટ્રાફાસ્ટ પ્રકાશ સ્ત્રોત વપરાશકર્તાઓને અભૂતપૂર્વ સાધનો અને સુગમતા પ્રદાન કરશે. ખાસ કરીને એવા સંજોગોમાં જ્યાં ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર, પીક પાવર અને અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સની જરૂર હોય, આ ટેકનોલોજી નિઃશંકપણે વધુ સ્પર્ધાત્મક છે અને પરંપરાગત ટાઇટેનિયમ-નીલમ અથવા ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફિકેશન સિસ્ટમ્સની તુલનામાં વધુ પ્રમોશન ક્ષમતા ધરાવે છે.
ભવિષ્યમાં, સંશોધન ટીમ સિસ્ટમને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની યોજના ધરાવે છે, જેમ કે વર્તમાન આર્કિટેક્ચરને એકીકૃત કરવું જેમાં બહુવિધ ફ્રી-સ્પેસ ઓપ્ટિકલ ઘટકો હોય છે, ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં, અથવા સિસ્ટમના લઘુચિત્રીકરણ અને એકીકરણને પ્રાપ્ત કરવા માટે વર્તમાન ઓસિલેટર અને એમ્પ્લીફાયર સંયોજનને બદલવા માટે એક જ મામીશેવ ઓસિલેટરનો ઉપયોગ કરવો. વધુમાં, વિવિધ પ્રકારના એન્ટિ-રેઝોનન્સ ફાઇબરને અનુકૂલિત કરીને, રામન સક્રિય વાયુઓ અને ફ્રીક્વન્સી ડબલિંગ મોડ્યુલો રજૂ કરીને, આ સિસ્ટમને વિશાળ બેન્ડમાં વિસ્તૃત કરવાની અપેક્ષા છે, જે અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન પ્રકાશ અને ઇન્ફ્રારેડ જેવા બહુવિધ ક્ષેત્રો માટે ઓલ-ફાઇબર, વાઇડબેન્ડ, અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર સોલ્યુશન્સ પ્રદાન કરે છે.
આકૃતિ 1. સ્પંદિત લેસરના ટ્યુનિંગનું યોજનાકીય આકૃતિ
પોસ્ટ સમય: મે-28-2025