અનોખો અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ભાગ એક

અનન્યઅલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરભાગ એક

અલ્ટ્રાફાસ્ટના અનન્ય ગુણધર્મોલેસરો
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોનો અલ્ટ્રા-ટૂંકા પલ્સ સમયગાળો આ સિસ્ટમોને અનન્ય ગુણધર્મો આપે છે જે તેમને લાંબા-પલ્સ અથવા સતત-તરંગ (CW) લેસરોથી અલગ પાડે છે. આવા ટૂંકા પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે, વિશાળ સ્પેક્ટ્રમ બેન્ડવિડ્થની જરૂર પડે છે. પલ્સ આકાર અને કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ ચોક્કસ સમયગાળાના પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ બેન્ડવિડ્થ નક્કી કરે છે. સામાન્ય રીતે, આ સંબંધ સમય-બેન્ડવિડ્થ ઉત્પાદન (TBP) ના સંદર્ભમાં વર્ણવવામાં આવે છે, જે અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત પરથી ઉતરી આવે છે. ગૌસીયન પલ્સનો TBP નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ એ પલ્સ અવધિ છે અને Δv એ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડવિડ્થ છે. સારમાં, સમીકરણ બતાવે છે કે સ્પેક્ટ્રમ બેન્ડવિડ્થ અને પલ્સ અવધિ વચ્ચે એક વ્યસ્ત સંબંધ છે, જેનો અર્થ એ થાય કે જેમ જેમ પલ્સનો સમયગાળો ઘટતો જાય છે, તેમ તેમ તે પલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી બેન્ડવિડ્થ વધે છે. આકૃતિ 1 વિવિધ પલ્સ અવધિને ટેકો આપવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ બેન્ડવિડ્થ દર્શાવે છે.

આકૃતિ 1: સપોર્ટ કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડવિડ્થલેસર પલ્સ૧૦ ps (લીલો), ૫૦૦ fs (વાદળી), અને ૫૦ fs (લાલ) માંથી

અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોના ટેકનિકલ પડકારો
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોની વિશાળ સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડવિડ્થ, પીક પાવર અને ટૂંકા પલ્સ અવધિને તમારી સિસ્ટમમાં યોગ્ય રીતે સંચાલિત કરવી આવશ્યક છે. ઘણીવાર, આ પડકારોનો સૌથી સરળ ઉકેલ લેસરનું વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ આઉટપુટ છે. જો તમે ભૂતકાળમાં મુખ્યત્વે લાંબા પલ્સ અથવા સતત-તરંગ લેસરનો ઉપયોગ કર્યો હોય, તો તમારા ઓપ્ટિકલ ઘટકોનો હાલનો સ્ટોક અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સની સંપૂર્ણ બેન્ડવિડ્થને પ્રતિબિંબિત અથવા ટ્રાન્સમિટ કરવામાં સક્ષમ ન પણ હોય.

લેસર નુકસાન થ્રેશોલ્ડ
અલ્ટ્રાફાસ્ટ ઓપ્ટિક્સમાં પણ પરંપરાગત લેસર સ્ત્રોતોની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ અને વધુ મુશ્કેલ લેસર ડેમેજ થ્રેશોલ્ડ (LDT) હોય છે. જ્યારે ઓપ્ટિક્સ પૂરા પાડવામાં આવે છેનેનોસેકન્ડ પલ્સ્ડ લેસરો, LDT મૂલ્યો સામાન્ય રીતે 5-10 J/cm2 ના ક્રમમાં હોય છે. અલ્ટ્રાફાસ્ટ ઓપ્ટિક્સ માટે, આ તીવ્રતાના મૂલ્યો વ્યવહારીક રીતે અજાણ્યા હોય છે, કારણ કે LDT મૂલ્યો <1 J/cm2 ના ક્રમમાં હોવાની શક્યતા વધુ હોય છે, સામાન્ય રીતે 0.3 J/cm2 ની નજીક. વિવિધ પલ્સ અવધિ હેઠળ LDT કંપનવિસ્તારમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર એ પલ્સ અવધિ પર આધારિત લેસર નુકસાન મિકેનિઝમનું પરિણામ છે. નેનોસેકન્ડ લેસરો અથવા તેનાથી વધુ માટેસ્પંદિત લેસરો, નુકસાન પહોંચાડતી મુખ્ય પદ્ધતિ થર્મલ હીટિંગ છે. કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીઓપ્ટિકલ ઉપકરણોઘટના ફોટોનને શોષી લે છે અને તેમને ગરમ કરે છે. આનાથી સામગ્રીના સ્ફટિક જાળીનું વિકૃતિકરણ થઈ શકે છે. થર્મલ વિસ્તરણ, ક્રેકીંગ, ગલન અને જાળીનું તાણ આના સામાન્ય થર્મલ નુકસાન પદ્ધતિઓ છેલેસર સ્ત્રોતો.

જોકે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો માટે, પલ્સ અવધિ પોતે લેસરથી મટીરીયલ લેટીસમાં ગરમીના સ્થાનાંતરણના સમય સ્કેલ કરતાં ઝડપી હોય છે, તેથી થર્મલ અસર લેસર-પ્રેરિત નુકસાનનું મુખ્ય કારણ નથી. તેના બદલે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરની ટોચની શક્તિ નુકસાન પદ્ધતિને મલ્ટી-ફોટોન શોષણ અને આયનીકરણ જેવી બિન-રેખીય પ્રક્રિયાઓમાં પરિવર્તિત કરે છે. આ જ કારણ છે કે નેનોસેકન્ડ પલ્સના LDT રેટિંગને અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સના રેટિંગ સુધી સંકુચિત કરવું શક્ય નથી, કારણ કે નુકસાનની ભૌતિક પદ્ધતિ અલગ છે. તેથી, ઉપયોગની સમાન પરિસ્થિતિઓ (દા.ત., તરંગલંબાઇ, પલ્સ અવધિ અને પુનરાવર્તન દર) હેઠળ, પૂરતા પ્રમાણમાં ઉચ્ચ LDT રેટિંગ ધરાવતું ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ તમારા ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે શ્રેષ્ઠ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ હશે. વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પરીક્ષણ કરાયેલ ઓપ્ટિક્સ સિસ્ટમમાં સમાન ઓપ્ટિક્સના વાસ્તવિક પ્રદર્શનનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા નથી.

આકૃતિ 1: વિવિધ પલ્સ અવધિ સાથે લેસર પ્રેરિત નુકસાનની પદ્ધતિઓ