పల్సెడ్ లేజర్స్ యొక్క అవలోకనం

యొక్క అవలోకనంపల్సెడ్ లేజర్స్

ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యంత ప్రత్యక్ష మార్గంలేజర్పప్పులు అనేది నిరంతర లేజర్ వెలుపల ఒక మాడ్యులేటర్‌ను జోడించడం. ఈ పద్ధతి సరళమైనప్పటికీ వేగవంతమైన పికోసెకండ్ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, అయితే వృధా కాంతి శక్తి మరియు గరిష్ట శక్తి నిరంతర కాంతి శక్తిని మించకూడదు. అందువల్ల, లేజర్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత సమర్థవంతమైన మార్గం ఏమిటంటే, లేజర్ కుహరంలో మాడ్యులేట్ చేయడం, పల్స్ రైలు యొక్క ఆఫ్-టైమ్‌లో శక్తిని నిల్వ చేయడం మరియు సమయానికి విడుదల చేయడం. లేజర్ కేవిటీ మాడ్యులేషన్ ద్వారా పప్పులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే నాలుగు సాధారణ పద్ధతులు గెయిన్ స్విచింగ్, క్యూ-స్విచింగ్ (లాస్ స్విచింగ్), కేవిటీ ఖాళీ చేయడం మరియు మోడ్-లాకింగ్.

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

బలమైన నానోసెకండ్ పప్పులు సాధారణంగా Q-స్విచ్డ్ లేజర్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇవి కుహరంలో అనేక రౌండ్ ట్రిప్‌లలో విడుదలవుతాయి మరియు వ్యవస్థ యొక్క పరిమాణాన్ని బట్టి పల్స్ శక్తి అనేక మిల్లీజౌల్స్ నుండి అనేక జూల్స్ వరకు ఉంటుంది. మధ్యస్థ శక్తి (సాధారణంగా 1 μJ కంటే తక్కువ) పికోసెకండ్ మరియు ఫెమ్టోసెకండ్ పప్పులు ప్రధానంగా మోడ్-లాక్ చేయబడిన లేజర్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. లేజర్ రెసొనేటర్‌లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్‌లు నిరంతరంగా తిరుగుతాయి. ప్రతి ఇంట్రాకావిటీ పల్స్ అవుట్‌పుట్ కప్లింగ్ మిర్రర్ ద్వారా ఒక పల్స్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది మరియు రిఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా 10 MHz మరియు 100 GHz మధ్య ఉంటుంది. దిగువ బొమ్మ పూర్తిగా సాధారణ వ్యాప్తి (ANDi) డిస్సిపేటివ్ సోలిటన్ ఫెమ్టోసెకండ్‌ను చూపుతుందిఫైబర్ లేజర్ పరికరం, వీటిలో చాలా వరకు థోర్లాబ్స్ ప్రామాణిక భాగాలు (ఫైబర్, లెన్స్, మౌంట్ మరియు డిస్‌ప్లేస్‌మెంట్ టేబుల్) ఉపయోగించి నిర్మించబడతాయి.

కుహరం ఖాళీ చేసే సాంకేతికతను ఉపయోగించవచ్చుQ-స్విచ్డ్ లేజర్‌లుతక్కువ రిఫ్రీక్వెన్సీతో పల్స్ శక్తిని పెంచడానికి తక్కువ పప్పులు మరియు మోడ్-లాక్ చేయబడిన లేజర్‌లను పొందేందుకు.

టైమ్ డొమైన్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పల్స్
సమయంతో పాటు పల్స్ యొక్క సరళ ఆకారం సాధారణంగా సాపేక్షంగా సులభం మరియు గాస్సియన్ మరియు సెక్² ఫంక్షన్ల ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. పల్స్ సమయం (దీనిని పల్స్ వెడల్పు అని కూడా పిలుస్తారు) సాధారణంగా సగం-ఎత్తు వెడల్పు (FWHM) విలువ ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది, అంటే ఆప్టికల్ పవర్ కనీసం సగం పీక్ పవర్ ఉన్న వెడల్పు; Q-స్విచ్డ్ లేజర్ నానోసెకండ్ లఘు పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది
మోడ్-లాక్ చేయబడిన లేజర్‌లు పదుల పికోసెకన్‌ల నుండి ఫెమ్టోసెకన్‌ల క్రమంలో అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్‌లను (USP) ఉత్పత్తి చేస్తాయి. హై-స్పీడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ పదుల పికోసెకన్ల వరకు మాత్రమే కొలవగలదు మరియు తక్కువ పల్స్‌లను ఆటోకోరిలేటర్లు, FROG మరియు SPIDER వంటి పూర్తిగా ఆప్టికల్ టెక్నాలజీలతో మాత్రమే కొలవవచ్చు. నానోసెకండ్ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పప్పులు ప్రయాణించేటప్పుడు వాటి పల్స్ వెడల్పును మార్చుకోలేవు, ఎక్కువ దూరాలకు కూడా, అల్ట్రా-షార్ట్ పప్పులు వివిధ కారకాలచే ప్రభావితమవుతాయి:

చెదరగొట్టడం పెద్ద పల్స్ విస్తరణకు దారి తీస్తుంది, కానీ వ్యతిరేక వ్యాప్తితో తిరిగి కుదించబడుతుంది. కింది రేఖాచిత్రం థోర్లాబ్స్ ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్ కంప్రెసర్ మైక్రోస్కోప్ డిస్పర్షన్‌ను ఎలా భర్తీ చేస్తుందో చూపిస్తుంది.

నాన్‌లీనియారిటీ సాధారణంగా పల్స్ వెడల్పును నేరుగా ప్రభావితం చేయదు, అయితే ఇది బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను విస్తరిస్తుంది, ప్రచారం సమయంలో పల్స్ చెదరగొట్టే అవకాశం ఉంది. పరిమిత బ్యాండ్‌విడ్త్‌తో ఇతర లాభ మాధ్యమాలతో సహా ఏదైనా రకమైన ఫైబర్ బ్యాండ్‌విడ్త్ లేదా అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ ఆకారాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు బ్యాండ్‌విడ్త్‌లో తగ్గుదల సమయానుకూలంగా విస్తరించడానికి దారితీస్తుంది; స్పెక్ట్రం ఇరుకైనప్పుడు గట్టిగా చిలిపి పల్స్ యొక్క పల్స్ వెడల్పు తక్కువగా మారే సందర్భాలు కూడా ఉన్నాయి.