અતિ-ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર પલ્સ્ડ લેસર

અતિ-ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર પલ્સ્ડ લેસર

પ્રકાશ અને દ્રવ્ય વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સૂક્ષ્મ વિશ્વમાં, અલ્ટ્રા-હાઇ રિપીટિશન રેટ પલ્સ (UHRPs) સમયના ચોક્કસ શાસકો તરીકે કાર્ય કરે છે - તેઓ પ્રતિ સેકન્ડ (1GHz) એક અબજથી વધુ વખત ઓસીલેટ કરે છે, સ્પેક્ટ્રલ ઇમેજિંગમાં કેન્સર કોષોના મોલેક્યુલર ફિંગરપ્રિન્ટ્સ મેળવે છે, ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનમાં મોટા પ્રમાણમાં ડેટા વહન કરે છે અને ટેલિસ્કોપમાં તારાઓના તરંગલંબાઇ કોઓર્ડિનેટ્સને માપાંકિત કરે છે. ખાસ કરીને લિડારના શોધ પરિમાણના છલાંગમાં, ટેરાહર્ટ્ઝ અલ્ટ્રા-હાઇ રિપીટેશન રેટ પલ્સ્ડ લેસરો (100-300 GHz) હસ્તક્ષેપ સ્તરમાં પ્રવેશ કરવા માટે શક્તિશાળી સાધનો બની રહ્યા છે, ફોટોન સ્તરે સ્પેટીઓટેમ્પોરલ મેનિપ્યુલેશન પાવર સાથે ત્રિ-પરિમાણીય દ્રષ્ટિની સીમાઓને ફરીથી આકાર આપે છે. હાલમાં, કૃત્રિમ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સનો ઉપયોગ, જેમ કે માઇક્રો-રિંગ કેવિટીઝ જેને ફોર-વેવ મિક્સિંગ (FWM) જનરેટ કરવા માટે નેનોસ્કેલ પ્રોસેસિંગ ચોકસાઈની જરૂર હોય છે, તે અલ્ટ્રા-હાઇ રિપીટેશન રેટ ઓપ્ટિકલ પલ્સ મેળવવા માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓમાંની એક છે. વૈજ્ઞાનિકો અલ્ટ્રા-ફાઇન સ્ટ્રક્ચર્સની પ્રક્રિયામાં એન્જિનિયરિંગ સમસ્યાઓ, પલ્સ ઇનિશિએશન દરમિયાન ફ્રીક્વન્સી ટ્યુનિંગ સમસ્યા અને પલ્સ જનરેશન પછી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા સમસ્યાને ઉકેલવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે. બીજો અભિગમ એ છે કે ઉચ્ચ બિન-રેખીય તંતુઓનો ઉપયોગ કરવો અને UHRP ને ઉત્તેજિત કરવા માટે લેસર પોલાણમાં મોડ્યુલેશન ઇન્સ્ટેબિલિટી ઇફેક્ટ અથવા FWM ઇફેક્ટનો ઉપયોગ કરવો. અત્યાર સુધી, આપણને હજુ પણ વધુ કુશળ "ટાઇમ શેપર" ની જરૂર છે.

ડિસીપેટિવ FWM અસરને ઉત્તેજિત કરવા માટે અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ ઇન્જેક્ટ કરીને UHRP ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયાને "અલ્ટ્રાફાસ્ટ ઇગ્નીશન" તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. ઉપરોક્ત કૃત્રિમ માઇક્રોરિંગ કેવિટી સ્કીમથી અલગ, જેમાં સતત પમ્પિંગ, પલ્સ જનરેશનને નિયંત્રિત કરવા માટે ડિટ્યુનિંગનું ચોક્કસ ગોઠવણ અને FWM થ્રેશોલ્ડ ઘટાડવા માટે અત્યંત બિન-રેખીય મીડિયાનો ઉપયોગ જરૂરી છે, આ "ઇગ્નીશન" FWM ને સીધા ઉત્તેજિત કરવા માટે અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સની ટોચની શક્તિ લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખે છે, અને "ઇગ્નીશન બંધ" પછી, સ્વ-ટકાઉ UHRP પ્રાપ્ત કરે છે.

આકૃતિ 1 ડિસિપેટિવ ફાઇબર રિંગ કેવિટીઝના અલ્ટ્રાફાસ્ટ સીડ પલ્સ ઉત્તેજનાના આધારે પલ્સ સ્વ-સંગઠન પ્રાપ્ત કરવાની મુખ્ય પદ્ધતિ દર્શાવે છે. બાહ્ય રીતે ઇન્જેક્ટેડ અલ્ટ્રાશોર્ટ સીડ પલ્સ (પીરિયડ T0, રિપીટેશન ફ્રીક્વન્સી F) ડિસિપેશન કેવિટીની અંદર હાઇ-પાવર પલ્સ ફીલ્ડને ઉત્તેજિત કરવા માટે "ઇગ્નીશન સોર્સ" તરીકે કામ કરે છે. ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર ગેઇન મોડ્યુલ સ્પેક્ટ્રલ શેપર સાથે સિનર્જીમાં કામ કરે છે જેથી સમય-આવર્તન ડોમેનમાં સંયુક્ત નિયમન દ્વારા બીજ પલ્સ ઊર્જાને કાંસકો આકારના સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય. આ પ્રક્રિયા પરંપરાગત સતત પમ્પિંગની મર્યાદાઓને તોડે છે: જ્યારે તે ડિસિપેશન FWM થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચે છે ત્યારે બીજ પલ્સ બંધ થઈ જાય છે, અને ડિસિપેશન કેવિટી ગેઇન અને લોસના ગતિશીલ સંતુલન દ્વારા પલ્સની સ્વ-સંગઠિત સ્થિતિ જાળવી રાખે છે, જેમાં પલ્સ રિપીટેશન ફ્રીક્વન્સી Fs (આંતરિક ફ્રીક્વન્સી FF અને કેવિટીના સમયગાળા T ને અનુરૂપ) હોય છે.

આ અભ્યાસમાં સૈદ્ધાંતિક ચકાસણી પણ કરવામાં આવી હતી. પ્રાયોગિક સેટઅપમાં અપનાવવામાં આવેલા પરિમાણોના આધારે અને 1ps સાથેઅલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ લેસરપ્રારંભિક ક્ષેત્ર તરીકે, લેસર પોલાણમાં પલ્સના સમય ક્ષેત્ર અને આવર્તનની ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયા પર સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. એવું જાણવા મળ્યું કે પલ્સ ત્રણ તબક્કાઓમાંથી પસાર થઈ હતી: પલ્સ વિભાજન, પલ્સ સામયિક ઓસિલેશન, અને સમગ્ર લેસર પોલાણમાં પલ્સ સમાન વિતરણ. આ સંખ્યાત્મક પરિણામ લેસર પોલાણની સ્વ-સંગઠિત લાક્ષણિકતાઓને પણ સંપૂર્ણપણે ચકાસે છે.પલ્સ લેસર.

અલ્ટ્રાફાસ્ટ સીડ પલ્સ ઇગ્નીશન દ્વારા ડિસિપેટિવ ફાઇબર રિંગ કેવિટીમાં ચાર-તરંગ મિશ્રણ અસરને ટ્રિગર કરીને, સબ-THZ અલ્ટ્રા-હાઇ રિપીટિશન ફ્રીક્વન્સી પલ્સ (બીજ બંધ કર્યા પછી 0.5W પાવરનું સ્થિર આઉટપુટ) નું સ્વ-સંગઠિત ઉત્પાદન અને જાળવણી સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત થઈ, જે લિડર ક્ષેત્ર માટે એક નવા પ્રકારનો પ્રકાશ સ્ત્રોત પૂરો પાડે છે: તેની સબ-THZ લેવલ રિફ્રીક્વન્સી પોઇન્ટ ક્લાઉડ રિઝોલ્યુશનને મિલિમીટર સ્તર સુધી વધારી શકે છે. પલ્સ સ્વ-ટકાઉ સુવિધા સિસ્ટમ ઊર્જા વપરાશમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. ઓલ-ફાઇબર માળખું 1.5 μm આંખ સલામતી બેન્ડમાં ઉચ્ચ સ્થિરતા કામગીરી સુનિશ્ચિત કરે છે. ભવિષ્ય તરફ જોતાં, આ ટેકનોલોજી વાહન-માઉન્ટેડ લિડરના ઉત્ક્રાંતિને લઘુચિત્રીકરણ (MZI માઇક્રો-ફિલ્ટર્સ પર આધારિત) અને લાંબા-અંતરની શોધ (પાવર વિસ્તરણ > 1W સુધી) તરફ આગળ ધપાવશે અને મલ્ટી-તરંગલંબાઇ સંકલિત ઇગ્નીશન અને બુદ્ધિશાળી નિયમન દ્વારા જટિલ વાતાવરણની ધારણા જરૂરિયાતોને વધુ અનુકૂલિત કરશે તેવી અપેક્ષા છે.