અનન્ય અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ભાગ બે

અનન્યઅલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરભાગ બે

વિક્ષેપ અને પલ્સ ફેલાવો: જૂથ વિલંબ ફેલાવો
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોનો ઉપયોગ કરતી વખતે સૌથી મુશ્કેલ તકનીકી પડકારો પૈકી એક એ છે કે જે પ્રારંભિક રીતે ઉત્સર્જિત થતી અલ્ટ્રા-શોર્ટ કઠોળની અવધિ જાળવી રાખે છે.લેસર. અલ્ટ્રાફાસ્ટ કઠોળ સમયના વિકૃતિ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે, જે કઠોળને લાંબા સમય સુધી બનાવે છે. આ અસર વધુ ખરાબ થાય છે કારણ કે પ્રારંભિક પલ્સનો સમયગાળો ટૂંકો થાય છે. જ્યારે અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો 50 સેકન્ડની અવધિ સાથે પલ્સનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે, ત્યારે તેમને લક્ષ્ય સ્થાન પર પલ્સ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે અરીસાઓ અને લેન્સનો ઉપયોગ કરીને સમયસર એમ્પ્લીફાય કરી શકાય છે અથવા તો માત્ર હવા દ્વારા પલ્સ ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે.

જૂથ વિલંબિત વિક્ષેપ (GDD) તરીકે ઓળખાતા માપનો ઉપયોગ કરીને આ વખતે વિકૃતિનું પ્રમાણ નક્કી કરવામાં આવે છે, જેને બીજા ક્રમના વિક્ષેપ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. વાસ્તવમાં, ઉચ્ચ-ક્રમના વિખેરવાની શરતો પણ છે જે અલ્ટ્રાફાર્ટ-લેસર કઠોળના સમય વિતરણને અસર કરી શકે છે, પરંતુ વ્યવહારમાં, તે સામાન્ય રીતે GDD ની અસરની તપાસ કરવા માટે પૂરતું છે. GDD એ આવર્તન-આશ્રિત મૂલ્ય છે જે આપેલ સામગ્રીની જાડાઈના રેખીય પ્રમાણસર છે. ટ્રાન્સમિશન ઓપ્ટિક્સ જેમ કે લેન્સ, વિન્ડો અને ઉદ્દેશ્ય ઘટકોમાં સામાન્ય રીતે હકારાત્મક GDD મૂલ્યો હોય છે, જે દર્શાવે છે કે એકવાર સંકુચિત કઠોળ ટ્રાન્સમિશન ઓપ્ટિક્સ દ્વારા ઉત્સર્જિત કરતા વધુ લાંબી પલ્સ અવધિ આપી શકે છે.લેસર સિસ્ટમો. ઓછી ફ્રીક્વન્સીવાળા ઘટકો (એટલે ​​​​કે, લાંબી તરંગલંબાઇ) ઉચ્ચ આવર્તન ધરાવતા ઘટકો (એટલે ​​​​કે, ટૂંકી તરંગલંબાઇ) કરતાં વધુ ઝડપથી પ્રચાર કરે છે. જેમ જેમ પલ્સ વધુ ને વધુ દ્રવ્યમાંથી પસાર થાય છે તેમ તેમ નાડીમાં તરંગલંબાઇ સમયાંતરે વધુ ને વધુ વિસ્તરતી રહેશે. ટૂંકા પલ્સ સમયગાળા માટે, અને તેથી વિશાળ બેન્ડવિડ્થ માટે, આ અસર વધુ અતિશયોક્તિપૂર્ણ છે અને તે નોંધપાત્ર પલ્સ સમય વિકૃતિમાં પરિણમી શકે છે.

અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર એપ્લિકેશન
સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર સ્ત્રોતોના આગમનથી, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તેમના મુખ્ય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાંનું એક છે. પલ્સનો સમયગાળો ઘટાડીને ફેમટોસેકન્ડ અથવા તો એટોસેકન્ડમાં પણ, ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવવિજ્ઞાનમાં ગતિશીલ પ્રક્રિયાઓ કે જેનું અવલોકન ઐતિહાસિક રીતે અશક્ય હતું તે હવે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. મુખ્ય પ્રક્રિયાઓમાંની એક અણુ ગતિ છે, અને અણુ ગતિના અવલોકનથી પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રોટીનમાં પરમાણુ સ્પંદન, મોલેક્યુલર ડિસોસિએશન અને ઊર્જા સ્થાનાંતરણ જેવી મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓની વૈજ્ઞાનિક સમજમાં સુધારો થયો છે.

બાયોઇમેજિંગ
પીક-પાવર અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો બિનરેખીય પ્રક્રિયાઓને ટેકો આપે છે અને જૈવિક ઇમેજિંગ માટે રિઝોલ્યુશન સુધારે છે, જેમ કે મલ્ટી-ફોટન માઇક્રોસ્કોપી. મલ્ટિ-ફોટન સિસ્ટમમાં, જૈવિક માધ્યમ અથવા ફ્લોરોસન્ટ લક્ષ્યમાંથી બિન-રેખીય સિગ્નલ પેદા કરવા માટે, બે ફોટોન અવકાશ અને સમયમાં ઓવરલેપ હોવા જોઈએ. આ બિનરેખીય મિકેનિઝમ પૃષ્ઠભૂમિ ફ્લોરોસેન્સ સંકેતોને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડીને ઇમેજિંગ રિઝોલ્યુશનને સુધારે છે જે સિંગલ-ફોટન પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસને અસર કરે છે. સરળ સિગ્નલ પૃષ્ઠભૂમિ સચિત્ર છે. મલ્ટિફોટન માઇક્રોસ્કોપનો નાનો ઉત્તેજના ક્ષેત્ર પણ ફોટોટોક્સિસિટી અટકાવે છે અને નમૂનાને નુકસાન ઘટાડે છે.

આકૃતિ 1: મલ્ટિ-ફોટન માઇક્રોસ્કોપ પ્રયોગમાં બીમ પાથનું ઉદાહરણ આકૃતિ

લેસર સામગ્રી પ્રક્રિયા
અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર સ્ત્રોતોએ સામગ્રી સાથે અલ્ટ્રાશોર્ટ કઠોળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની અનન્ય રીતને કારણે લેસર માઇક્રોમશીનિંગ અને સામગ્રી પ્રક્રિયામાં પણ ક્રાંતિ લાવી છે. અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, એલડીટીની ચર્ચા કરતી વખતે, અલ્ટ્રાફાસ્ટ પલ્સ સમયગાળો સામગ્રીની જાળીમાં ગરમીના પ્રસારના સમય કરતાં ઝડપી છે. અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો કરતાં ઘણી ઓછી ગરમી-અસરગ્રસ્ત ઝોન ઉત્પન્ન કરે છેનેનોસેકન્ડ સ્પંદિત લેસરો, નીચા કાપ નુકશાન અને વધુ ચોક્કસ મશીનિંગ પરિણમે 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 અનુભવને સુધારે છે.

એટોસેકન્ડ પલ્સ: અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોનું ભવિષ્ય
જેમ જેમ સંશોધન અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરોને આગળ વધારવાનું ચાલુ રાખે છે, તેમ ટૂંકા પલ્સ અવધિ સાથે નવા અને સુધારેલા પ્રકાશ સ્ત્રોતો વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે. ઝડપી ભૌતિક પ્રક્રિયાઓની સમજ મેળવવા માટે, ઘણા સંશોધકો એટોસેકન્ડ કઠોળના જનરેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે - આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ (XUV) તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં લગભગ 10-18 સે. એટોસેકન્ડ પલ્સ ઇલેક્ટ્રોન ગતિને ટ્રેક કરવાની મંજૂરી આપે છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની અમારી સમજને સુધારે છે. જ્યારે ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં XUV એટોસેકન્ડ લેસરોના એકીકરણમાં હજુ નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ નથી, ત્યારે ક્ષેત્રમાં ચાલી રહેલા સંશોધન અને પ્રગતિ લગભગ ચોક્કસપણે આ ટેક્નોલોજીને લેબની બહાર અને ઉત્પાદનમાં ધકેલશે, જેમ કે ફેમટોસેકન્ડ અને પિકોસેકન્ડના કિસ્સામાં બન્યું છે.લેસર સ્ત્રોતો.