અનોખો અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ભાગ બે

અનન્યઅલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરભાગ બે

વિક્ષેપ અને પલ્સ ફેલાવો: જૂથ વિલંબ વિક્ષેપ
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરનો ઉપયોગ કરતી વખતે સૌથી મુશ્કેલ ટેકનિકલ પડકારોમાંનો એક એ છે કે શરૂઆતમાં ઉત્સર્જિત થતા અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સનો સમયગાળો જાળવી રાખવો.લેસર. અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ સમય વિકૃતિ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે, જે પલ્સને લાંબા બનાવે છે. પ્રારંભિક પલ્સનો સમયગાળો ટૂંકો થતાં આ અસર વધુ ખરાબ થાય છે. જ્યારે અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો 50 સેકન્ડના સમયગાળા સાથે પલ્સ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે, ત્યારે તેમને લક્ષ્ય સ્થાન પર પલ્સ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે અરીસાઓ અને લેન્સનો ઉપયોગ કરીને અથવા ફક્ત હવા દ્વારા પલ્સ ટ્રાન્સમિટ કરીને સમયસર વિસ્તૃત કરી શકાય છે.

આ સમય વિકૃતિનું પ્રમાણ ગ્રુપ ડિલેડ ડિસ્પરશન (GDD) નામના માપનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે, જેને સેકન્ડ-ઓર્ડર ડિસ્પરશન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. હકીકતમાં, ઉચ્ચ-ક્રમ વિક્ષેપ શબ્દો પણ છે જે અલ્ટ્રાફાર્ટ-લેસર પલ્સના સમય વિતરણને અસર કરી શકે છે, પરંતુ વ્યવહારમાં, તે સામાન્ય રીતે ફક્ત GDD ની અસરનું પરીક્ષણ કરવા માટે પૂરતું છે. GDD એ આવર્તન-આધારિત મૂલ્ય છે જે આપેલ સામગ્રીની જાડાઈના રેખીય પ્રમાણસર હોય છે. લેન્સ, વિન્ડો અને ઉદ્દેશ્ય ઘટકો જેવા ટ્રાન્સમિશન ઓપ્ટિક્સમાં સામાન્ય રીતે હકારાત્મક GDD મૂલ્યો હોય છે, જે સૂચવે છે કે એકવાર સંકુચિત પલ્સ ટ્રાન્સમિશન ઓપ્ટિક્સને ઉત્સર્જિત કરતા વધુ લાંબી પલ્સ અવધિ આપી શકે છે.લેસર સિસ્ટમ્સ. ઓછી આવૃત્તિઓ (એટલે ​​કે, લાંબી તરંગલંબાઇ) ધરાવતા ઘટકો ઉચ્ચ આવૃત્તિઓ (એટલે ​​કે, ટૂંકી તરંગલંબાઇ) ધરાવતા ઘટકો કરતાં વધુ ઝડપથી પ્રસરે છે. જેમ જેમ પલ્સ વધુને વધુ દ્રવ્યમાંથી પસાર થાય છે, તેમ તેમ પલ્સમાં તરંગલંબાઇ સમય જતાં વધુને વધુ વિસ્તરતી રહેશે. ટૂંકા પલ્સ સમયગાળા માટે, અને તેથી વિશાળ બેન્ડવિડ્થ માટે, આ અસર વધુ અતિશયોક્તિપૂર્ણ છે અને નોંધપાત્ર પલ્સ સમય વિકૃતિમાં પરિણમી શકે છે.

અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર એપ્લિકેશન્સ
સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર સ્ત્રોતોના આગમનથી, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તેમના મુખ્ય ઉપયોગ ક્ષેત્રોમાંનું એક રહ્યું છે. પલ્સ અવધિને ફેમ્ટોસેકન્ડ અથવા તો એટોસેકન્ડ સુધી ઘટાડીને, ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવવિજ્ઞાનમાં ગતિશીલ પ્રક્રિયાઓ જે ઐતિહાસિક રીતે અવલોકન કરવી અશક્ય હતી તે હવે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. મુખ્ય પ્રક્રિયાઓમાંની એક અણુ ગતિ છે, અને અણુ ગતિના અવલોકનથી પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રોટીનમાં પરમાણુ કંપન, પરમાણુ વિયોજન અને ઊર્જા સ્થાનાંતરણ જેવી મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓની વૈજ્ઞાનિક સમજમાં સુધારો થયો છે.

બાયોઇમેજિંગ
પીક-પાવર અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો બિન-રેખીય પ્રક્રિયાઓને ટેકો આપે છે અને મલ્ટી-ફોટોન માઇક્રોસ્કોપી જેવી જૈવિક ઇમેજિંગ માટે રિઝોલ્યુશનમાં સુધારો કરે છે. મલ્ટી-ફોટોન સિસ્ટમમાં, જૈવિક માધ્યમ અથવા ફ્લોરોસન્ટ લક્ષ્યમાંથી બિન-રેખીય સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરવા માટે, બે ફોટોન અવકાશ અને સમયમાં ઓવરલેપ થવા જોઈએ. આ બિન-રેખીય પદ્ધતિ સિંગલ-ફોટોન પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસને અસર કરતા પૃષ્ઠભૂમિ ફ્લોરોસેન્સ સિગ્નલોને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડીને ઇમેજિંગ રિઝોલ્યુશનમાં સુધારો કરે છે. સરળ સિગ્નલ પૃષ્ઠભૂમિ દર્શાવવામાં આવી છે. મલ્ટિફોટોન માઇક્રોસ્કોપનો નાનો ઉત્તેજના ક્ષેત્ર ફોટોટોક્સિસિટીને પણ અટકાવે છે અને નમૂનાને નુકસાન ઘટાડે છે.

આકૃતિ 1: મલ્ટી-ફોટોન માઇક્રોસ્કોપ પ્રયોગમાં બીમ પાથનું ઉદાહરણ આકૃતિ

લેસર મટિરિયલ પ્રોસેસિંગ
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર સ્ત્રોતોએ લેસર માઇક્રોમશીનિંગ અને મટીરીયલ પ્રોસેસિંગમાં પણ ક્રાંતિ લાવી છે કારણ કે અલ્ટ્રાશોર્ટ પલ્સ સામગ્રી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. જેમ અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, LDT ની ચર્ચા કરતી વખતે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ અવધિ સામગ્રીના જાળીમાં ગરમીના પ્રસારના સમય સ્કેલ કરતા ઝડપી છે. અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન કરતાં ઘણો નાનો ઉત્પન્ન કરે છે.નેનોસેકન્ડ પલ્સ્ડ લેસરો, જેના પરિણામે કાપવામાં ઓછું નુકસાન થાય છે અને વધુ ચોક્કસ મશીનિંગ થાય છે. આ સિદ્ધાંત તબીબી એપ્લિકેશનોને પણ લાગુ પડે છે, જ્યાં અલ્ટ્રાફાર્ટ-લેસર કટીંગની વધેલી ચોકસાઇ આસપાસના પેશીઓને નુકસાન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે અને લેસર સર્જરી દરમિયાન દર્દીના અનુભવમાં સુધારો કરે છે.

એટોસેકન્ડ પલ્સ: અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરનું ભવિષ્ય
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોને આગળ વધારવા માટે સંશોધન ચાલુ હોવાથી, ટૂંકા પલ્સ સમયગાળા સાથે નવા અને સુધારેલા પ્રકાશ સ્ત્રોતો વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે. ઝડપી ભૌતિક પ્રક્રિયાઓમાં સમજ મેળવવા માટે, ઘણા સંશોધકો એટોસેકન્ડ પલ્સના ઉત્પાદન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે - અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ (XUV) તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં લગભગ 10-18 સેકન્ડ. એટોસેકન્ડ પલ્સ ઇલેક્ટ્રોન ગતિને ટ્રેક કરવાની મંજૂરી આપે છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ વિશેની આપણી સમજમાં સુધારો કરે છે. જ્યારે ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં XUV એટોસેકન્ડ લેસરોના એકીકરણમાં હજુ સુધી નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ નથી, ત્યારે ક્ષેત્રમાં ચાલી રહેલા સંશોધન અને પ્રગતિઓ લગભગ ચોક્કસપણે આ ટેકનોલોજીને પ્રયોગશાળામાંથી અને ઉત્પાદનમાં ધકેલી દેશે, જેમ કે ફેમટોસેકન્ડ અને પિકોસેકન્ડ સાથે થયું છે.લેસર સ્ત્રોતો.