અનન્ય અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ભાગ એક

અનન્યઅલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરભાગ એક

અલ્ટ્રાફાસ્ટના અનન્ય ગુણધર્મોલેસરો
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોની અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ અવધિ આ સિસ્ટમોને અનન્ય ગુણધર્મો આપે છે જે તેમને લાંબા-પલ્સ અથવા સતત-તરંગ (CW) લેસરથી અલગ પાડે છે. આવા ટૂંકા પલ્સ બનાવવા માટે, વિશાળ સ્પેક્ટ્રમ બેન્ડવિડ્થ જરૂરી છે. પલ્સનો આકાર અને કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ ચોક્કસ સમયગાળાની કઠોળ પેદા કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ બેન્ડવિડ્થ નક્કી કરે છે. સામાન્ય રીતે, આ સંબંધને સમય-બેન્ડવિડ્થ ઉત્પાદન (TBP) ના સંદર્ભમાં વર્ણવવામાં આવે છે, જે અનિશ્ચિતતાના સિદ્ધાંતમાંથી લેવામાં આવે છે. ગૌસિયન પલ્સનું TBP નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે:TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ એ પલ્સ સમયગાળો છે અને Δv એ આવર્તન બેન્ડવિડ્થ છે. સારમાં, સમીકરણ બતાવે છે કે સ્પેક્ટ્રમ બેન્ડવિડ્થ અને પલ્સ અવધિ વચ્ચે વ્યસ્ત સંબંધ છે, એટલે કે જેમ જેમ પલ્સનો સમયગાળો ઘટતો જાય છે તેમ તેમ તે પલ્સ જનરેટ કરવા માટે જરૂરી બેન્ડવિડ્થ વધે છે. આકૃતિ 1 વિવિધ પલ્સ અવધિઓને ટેકો આપવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ બેન્ડવિડ્થ દર્શાવે છે.

આકૃતિ 1: આધાર આપવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડવિડ્થલેસર કઠોળ10 પીએસ (લીલો), 500 એફએસ (વાદળી), અને 50 એફએસ (લાલ)

અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોની તકનીકી પડકારો
તમારી સિસ્ટમમાં વિશાળ સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડવિડ્થ, પીક પાવર અને અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોની ટૂંકી પલ્સ અવધિ યોગ્ય રીતે સંચાલિત હોવી આવશ્યક છે. મોટેભાગે, આ પડકારોનો સૌથી સરળ ઉકેલો લેસરોનું વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ આઉટપુટ છે. જો તમે ભૂતકાળમાં મુખ્યત્વે લાંબા પલ્સ અથવા સતત-તરંગ લેસરોનો ઉપયોગ કર્યો હોય, તો તમારા ઓપ્ટિકલ ઘટકોનો હાલનો સ્ટોક અલ્ટ્રાફાસ્ટ કઠોળની સંપૂર્ણ બેન્ડવિડ્થને પ્રતિબિંબિત અથવા ટ્રાન્સમિટ કરવામાં સક્ષમ ન હોઈ શકે.

લેસર નુકસાન થ્રેશોલ્ડ
અલ્ટ્રાફાસ્ટ ઓપ્ટિક્સમાં વધુ પરંપરાગત લેસર સ્ત્રોતોની તુલનામાં લેસર ડેમેજ થ્રેશોલ્ડ (એલડીટી) નેવિગેટ કરવું નોંધપાત્ર રીતે અલગ અને વધુ મુશ્કેલ છે. જ્યારે ઓપ્ટિક્સ માટે પ્રદાન કરવામાં આવે છેનેનોસેકન્ડ સ્પંદિત લેસરો, LDT મૂલ્યો સામાન્ય રીતે 5-10 J/cm2 ના ક્રમમાં હોય છે. અલ્ટ્રાફાસ્ટ ઓપ્ટિક્સ માટે, આ તીવ્રતાના મૂલ્યો વ્યવહારીક રીતે સંભળાતા નથી, કારણ કે LDT મૂલ્યો <1 J/cm2 ના ક્રમમાં હોવાની શક્યતા વધુ હોય છે, સામાન્ય રીતે 0.3 J/cm2 ની નજીક. વિવિધ પલ્સ અવધિઓ હેઠળ એલડીટી કંપનવિસ્તારમાં નોંધપાત્ર તફાવત એ પલ્સ અવધિના આધારે લેસર નુકસાન પદ્ધતિનું પરિણામ છે. નેનોસેકન્ડ લેસરો અથવા તેથી વધુ સમય માટેસ્પંદિત લેસરો, મુખ્ય મિકેનિઝમ જે નુકસાનનું કારણ બને છે તે થર્મલ હીટિંગ છે. ની કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીઓપ્ટિકલ ઉપકરણોઘટના ફોટોનને શોષી લે છે અને તેમને ગરમ કરે છે. આ સામગ્રીના સ્ફટિક જાળીના વિકૃતિ તરફ દોરી શકે છે. થર્મલ વિસ્તરણ, ક્રેકીંગ, ગલન અને જાળી તાણ આની સામાન્ય થર્મલ નુકસાન પદ્ધતિઓ છે.લેસર સ્ત્રોતો.

જો કે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો માટે, પલ્સનો સમયગાળો લેસરથી સામગ્રીની જાળીમાં હીટ ટ્રાન્સફરના સમય કરતાં વધુ ઝડપી છે, તેથી થર્મલ અસર લેસર-પ્રેરિત નુકસાનનું મુખ્ય કારણ નથી. તેના બદલે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરની ટોચની શક્તિ નુકસાનની પદ્ધતિને બિન-રેખીય પ્રક્રિયાઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે જેમ કે મલ્ટી-ફોટન શોષણ અને આયનીકરણ. આથી જ નેનોસેકન્ડ પલ્સનું એલડીટી રેટિંગ અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ કરતા ઓછું કરવું શક્ય નથી, કારણ કે નુકસાનની ભૌતિક પદ્ધતિ અલગ છે. તેથી, ઉપયોગની સમાન શરતો (દા.ત., તરંગલંબાઇ, પલ્સ અવધિ અને પુનરાવર્તન દર) હેઠળ, પૂરતા પ્રમાણમાં ઉચ્ચ LDT રેટિંગ ધરાવતું ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ તમારી ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે શ્રેષ્ઠ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ હશે. વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પરીક્ષણ કરાયેલ ઓપ્ટિક્સ સિસ્ટમમાં સમાન ઓપ્ટિક્સના વાસ્તવિક પ્રદર્શનના પ્રતિનિધિ નથી.

આકૃતિ 1: વિવિધ પલ્સ અવધિ સાથે લેસર પ્રેરિત નુકસાનની પદ્ધતિઓ