એટોસેકન્ડ વિજ્ઞાન માટે અલ્ટ્રા ફાસ્ટ લેસર

અલ્ટ્રા ફાસ્ટ લેસરએટોસેકન્ડ સાયન્સ માટે
હાલમાં, એટોસેકન્ડ પલ્સ મુખ્યત્વે મજબૂત ક્ષેત્રો દ્વારા સંચાલિત હાઇ-ઓર્ડર હાર્મોનિક જનરેશન (HHG) દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. તેમના ઉત્પાદનનો સાર એ રીતે સમજી શકાય છે કે ઇલેક્ટ્રોન આયનાઇઝ્ડ, એક્સિલરેટેડ અને મજબૂત લેસર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા ફરીથી સંયોજિત થાય છે જેથી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જેનાથી એટોસેકન્ડ XUV પલ્સ ઉત્સર્જિત થાય છે.
તેથી, એટોસેકન્ડ આઉટપુટ પલ્સ પહોળાઈ, ઊર્જા, તરંગલંબાઇ અને પુનરાવર્તન દર પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છેડ્રાઇવિંગ લેસર(અલ્ટ્રા ફાસ્ટ લેસર): એટોસેકન્ડ પલ્સને અલગ કરવા માટે ટૂંકી પલ્સ પહોળાઈ ફાયદાકારક છે, ઊંચી ઉર્જા આયનીકરણ અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે, લાંબી તરંગલંબાઇ કટઓફ ઉર્જા વધારે છે પરંતુ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે, અને ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયોમાં સુધારો કરે છે પરંતુ સિંગલ પલ્સ ઉર્જા દ્વારા મર્યાદિત છે. વિવિધ એપ્લિકેશનો (જેમ કે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, એક્સ-રે શોષણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, સંયોગ ગણતરી, વગેરે) એટોસેકન્ડ પલ્સ ઇન્ડેક્સ પર અલગ અલગ ભાર મૂકે છે, જે ડ્રાઇવિંગ લેસર માટે વિભિન્ન અને વ્યાપક આવશ્યકતાઓને આગળ ધપાવે છે. ડ્રાઇવિંગ લેસરોના પ્રદર્શનમાં સુધારો એટોસેકન્ડ વિજ્ઞાનમાં ઉપયોગ માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

ડ્રાઇવિંગ લેસરોની કામગીરી વધારવા માટે ચાર મુખ્ય તકનીકી માર્ગો (અલ્ટ્રા ફાસ્ટ લેસર)
1. ઉચ્ચ ઉર્જા: HHG ની ઓછી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતાને દૂર કરવા અને ઉચ્ચ-થ્રુપુટ એટોસેકન્ડ પલ્સ મેળવવા માટે રચાયેલ છે. ટેકનોલોજીકલ ઉત્ક્રાંતિ પરંપરાગત ચિર્પ્ડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન (CPA) થી ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ચિર્પ્ડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન પરિવારમાં બદલાઈ ગઈ છે, જેમાં ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ચિર્પ્ડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન (OPCPA), ડ્યુઅલ ચિર્પ્ડ OPA (DC-OPA), ફ્રીક્વન્સી ડોમેન OPA (FOPA), અને ક્વાસી ફેઝ મેચિંગ OPCPA (QPCPA)નો સમાવેશ થાય છે. સિંગલ ચેનલ એમ્પ્લીફાયર્સની ભૌતિક મર્યાદાઓ, જેમ કે થર્મલ ઇફેક્ટ્સ અને નોનલાઇનર ડેમેજ, ને દૂર કરવા અને જુલ લેવલ એનર્જી આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરવા માટે કોહેરન્ટ બીમ સિન્થેસિસ (CBC) અને પલ્સ સ્પ્લિટિંગ એમ્પ્લીફિકેશન (DPA) સિન્થેસિસ તકનીકોને વધુ જોડીને.
2. ટૂંકી પલ્સ પહોળાઈ: ઇલેક્ટ્રોનિક ગતિશીલતાનું વિશ્લેષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવા આઇસોલેટેડ એટોસેકન્ડ પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે રચાયેલ છે, જેમાં થોડા અથવા તો સબ-પીરિયડિક ડ્રાઇવિંગ પલ્સ અને સ્ટેબલ કેરિયર એન્વલપ ફેઝ (CEP) ની જરૂર પડે છે. મુખ્ય તકનીકોમાં હોલો કોર ફાઇબર (HCF), મલ્ટી થિન ફિલ્મ (MPSC) અને મલ્ટી-ચેનલ કેવિટી (MPC) જેવી નોનલાઇનર પોસ્ટ કમ્પ્રેશન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને પલ્સ પહોળાઈને અત્યંત ટૂંકી લંબાઈ સુધી સંકુચિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે. CEP સ્થિરતા f-2f ઇન્ટરફેરોમીટરનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે અને સક્રિય પ્રતિસાદ/ફીડફોરવર્ડ (જેમ કે AOFS, AOPDF) અથવા ફ્રીક્વન્સી ડિફરન્સ પ્રક્રિયાઓ પર આધારિત નિષ્ક્રિય ઓલ-ઓપ્ટિકલ સ્વ-સ્થિરીકરણ પદ્ધતિઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
૩. લાંબી તરંગલંબાઇ: બાયોમોલેક્યુલ ઇમેજિંગ માટે એટોસેકન્ડ ફોટોન ઊર્જાને "વોટર વિન્ડો" બેન્ડ તરફ ધકેલવા માટે રચાયેલ છે. ત્રણ મુખ્ય તકનીકી માર્ગો છે:
ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફિકેશન (OPA) અને તેનું કાસ્કેડ: તે 1-5 μm તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં મુખ્ય પ્રવાહનો ઉકેલ છે, જેમાં BiBO અને MgO જેવા સ્ફટિકોનો ઉપયોગ થાય છે: LN; >5 μm તરંગલંબાઇ બેન્ડ માટે ZGP અને LiGaS ₂ જેવા સ્ફટિકો જરૂરી છે.
ડિફરન્શિયલ ફ્રીક્વન્સી જનરેશન (DFG) અને ઇન્ટ્રા પલ્સ ડિફરન્શિયલ ફ્રીક્વન્સી (IPDFG): બીજ સ્ત્રોતોને નિષ્ક્રિય CEP સ્થિરતા પ્રદાન કરી શકે છે.
ડાયરેક્ટ લેસર ટેકનોલોજી, જેમ કે Cr: ZnS/Se ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ડોપ્ડ ચાલ્કોજેનાઇડ લેસરો, "મિડ ઇન્ફ્રારેડ ટાઇટેનિયમ સેફાયર" તરીકે ઓળખાય છે અને તેમાં કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાના ફાયદા છે.
૪. ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર: સિગ્નલ-થી-અવાજ ગુણોત્તર અને ડેટા સંપાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાનો અને સ્પેસ ચાર્જ અસરોની મર્યાદાઓને સંબોધવાનો હેતુ. બે મુખ્ય માર્ગો:
રેઝોનન્સ એન્હાન્સ્ડ કેવિટી ટેકનોલોજી: HHG ને ચલાવવા માટે મેગાહર્ટ્ઝ સ્તરના પુનરાવર્તિત આવર્તન પલ્સની ટોચની શક્તિને વધારવા માટે ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા રેઝોનન્ટ કેવિટીનો ઉપયોગ, XUV ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ જેવા ક્ષેત્રોમાં લાગુ કરવામાં આવ્યો છે, પરંતુ આઇસોલેટેડ એટોસેકન્ડ પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા હજુ પણ પડકારો ઉભા કરે છે.
ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર અનેઉચ્ચ-શક્તિ લેસરડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ, જેમાં OPCPA, ફાઇબર CPA નોનલાઇનર પોસ્ટ કમ્પ્રેશન સાથે જોડાયેલું છે, અને થિન ફિલ્મ ઓસિલેટર, 100 kHz ના પુનરાવર્તન દરે આઇસોલેટેડ એટોસેકન્ડ પલ્સ જનરેશન પ્રાપ્ત કરે છે.