పల్స్డ్ లేజర్ల అవలోకనం

యొక్క అవలోకనంపల్స్డ్ లేజర్లు

ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యంత ప్రత్యక్ష మార్గంలేజర్పల్స్‌లు నిరంతర లేజర్ వెలుపల ఒక మాడ్యులేటర్‌ను జోడించడం. ఈ పద్ధతి సరళమైనది అయినప్పటికీ వేగవంతమైన పికోసెకండ్ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, కానీ కాంతి శక్తిని వృధా చేస్తుంది మరియు గరిష్ట శక్తి నిరంతర కాంతి శక్తిని మించకూడదు. అందువల్ల, లేజర్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత సమర్థవంతమైన మార్గం ఏమిటంటే లేజర్ కుహరంలో మాడ్యులేట్ చేయడం, పల్స్ రైలు ఆఫ్-టైమ్‌లో శక్తిని నిల్వ చేయడం మరియు దానిని ఆన్-టైమ్‌లో విడుదల చేయడం. లేజర్ కుహరం మాడ్యులేషన్ ద్వారా పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే నాలుగు సాధారణ పద్ధతులు గెయిన్ స్విచింగ్, Q-స్విచింగ్ (లాస్ స్విచింగ్), కుహరం ఖాళీ చేయడం మరియు మోడ్-లాకింగ్.

గెయిన్ స్విచ్ పంప్ పవర్‌ను మాడ్యులేట్ చేయడం ద్వారా షార్ట్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, సెమీకండక్టర్ గెయిన్-స్విచ్డ్ లేజర్‌లు కరెంట్ మాడ్యులేషన్ ద్వారా కొన్ని నానోసెకన్ల నుండి వంద పికోసెకన్ల వరకు పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు. పల్స్ శక్తి తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, ఈ పద్ధతి చాలా సరళమైనది, సర్దుబాటు చేయగల పునరావృత ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు పల్స్ వెడల్పును అందించడం వంటివి. 2018లో, టోక్యో విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు ఫెమ్టోసెకండ్ గెయిన్-స్విచ్డ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ను నివేదించారు, ఇది 40 సంవత్సరాల సాంకేతిక అడ్డంకిలో పురోగతిని సూచిస్తుంది.

బలమైన నానోసెకండ్ పల్స్‌లు సాధారణంగా Q-స్విచ్డ్ లేజర్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇవి కుహరంలో అనేక రౌండ్ ట్రిప్‌లలో విడుదలవుతాయి మరియు పల్స్ శక్తి వ్యవస్థ యొక్క పరిమాణాన్ని బట్టి అనేక మిల్లీజౌల్స్ నుండి అనేక జూల్స్ పరిధిలో ఉంటుంది. మీడియం ఎనర్జీ (సాధారణంగా 1 μJ కంటే తక్కువ) పికోసెకండ్ మరియు ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్‌లు ప్రధానంగా మోడ్-లాక్డ్ లేజర్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. లేజర్ రెసొనేటర్‌లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్‌లు నిరంతరం చక్రం తిరుగుతాయి. ప్రతి ఇంట్రాకావిటీ పల్స్ అవుట్‌పుట్ కప్లింగ్ మిర్రర్ ద్వారా పల్స్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది మరియు రిఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా 10 MHz మరియు 100 GHz మధ్య ఉంటుంది. క్రింద ఉన్న చిత్రం పూర్తిగా సాధారణ డిస్సిపేటివ్ సోలిటన్ ఫెమ్టోసెకండ్‌ను చూపుతుంది.ఫైబర్ లేజర్ పరికరం, వీటిలో ఎక్కువ భాగాన్ని థోర్లాబ్స్ ప్రామాణిక భాగాలు (ఫైబర్, లెన్స్, మౌంట్ మరియు డిస్ప్లేస్‌మెంట్ టేబుల్) ఉపయోగించి నిర్మించవచ్చు.

కుహరం ఖాళీ చేసే పద్ధతిని వీటికి ఉపయోగించవచ్చుQ-స్విచ్డ్ లేజర్‌లుతక్కువ పల్స్‌లను పొందడానికి మరియు తక్కువ రీఫ్రీక్వెన్సీతో పల్స్ శక్తిని పెంచడానికి మోడ్-లాక్డ్ లేజర్‌లను పొందడానికి.

టైమ్ డొమైన్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పల్స్‌లు
సమయంతో పల్స్ యొక్క సరళ ఆకారం సాధారణంగా సాపేక్షంగా సరళంగా ఉంటుంది మరియు గాస్సియన్ మరియు సెచ్² ఫంక్షన్ల ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. పల్స్ సమయం (పల్స్ వెడల్పు అని కూడా పిలుస్తారు) సాధారణంగా సగం-ఎత్తు వెడల్పు (FWHM) విలువ ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది, అంటే, ఆప్టికల్ శక్తి కనీసం పీక్ పవర్‌లో సగం ఉన్న వెడల్పు; Q-స్విచ్డ్ లేజర్ నానోసెకండ్ షార్ట్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది
మోడ్-లాక్ చేయబడిన లేజర్‌లు పదుల సంఖ్యలో పికోసెకన్ల నుండి ఫెమ్టోసెకన్ల క్రమంలో అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్‌లను (USP) ఉత్పత్తి చేస్తాయి. హై-స్పీడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ పదుల సంఖ్యలో పికోసెకన్ల వరకు మాత్రమే కొలవగలవు మరియు తక్కువ పల్స్‌లను ఆటోకోరిలేటర్లు, FROG మరియు SPIDER వంటి పూర్తిగా ఆప్టికల్ టెక్నాలజీలతో మాత్రమే కొలవగలవు. నానోసెకండ్ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పల్స్‌లు ప్రయాణించేటప్పుడు వాటి పల్స్ వెడల్పును మార్చలేనప్పటికీ, ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించినప్పటికీ, అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్‌లు వివిధ కారకాలచే ప్రభావితమవుతాయి:

వ్యాప్తి చెందడం వల్ల పెద్ద పల్స్ విస్తరణ జరగవచ్చు, కానీ వ్యతిరేక వ్యాప్తితో తిరిగి కుదించవచ్చు. థోర్లాబ్స్ ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్ కంప్రెసర్ సూక్ష్మదర్శిని వ్యాప్తికి ఎలా భర్తీ చేస్తుందో కింది రేఖాచిత్రం చూపిస్తుంది.

నాన్ లీనియారిటీ సాధారణంగా పల్స్ వెడల్పును నేరుగా ప్రభావితం చేయదు, కానీ ఇది బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను విస్తృతం చేస్తుంది, దీని వలన పల్స్ వ్యాప్తి సమయంలో వ్యాప్తికి ఎక్కువ అవకాశం ఉంటుంది. పరిమిత బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉన్న ఇతర గెయిన్ మీడియాతో సహా ఏ రకమైన ఫైబర్ అయినా బ్యాండ్‌విడ్త్ లేదా అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ ఆకారాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు బ్యాండ్‌విడ్త్ తగ్గడం వల్ల సమయం వెడల్పు పెరుగుతుంది; స్పెక్ట్రం ఇరుకైనప్పుడు బలంగా చిర్ప్ చేయబడిన పల్స్ యొక్క పల్స్ వెడల్పు తక్కువగా ఉండే సందర్భాలు కూడా ఉన్నాయి.