పల్స్డ్ లేజర్‌ల అవలోకనం

అవలోకనంపల్స్డ్ లేజర్లు

ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యంత ప్రత్యక్ష మార్గంలేజర్నిరంతర లేజర్‌కు వెలుపల ఒక మాడ్యులేటర్‌ను జోడించడం ద్వారా పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఈ పద్ధతి అత్యంత వేగవంతమైన పికోసెకండ్ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, ఇది సరళమైనప్పటికీ, కాంతి శక్తి వృధా అవుతుంది మరియు గరిష్ట శక్తి నిరంతర కాంతి శక్తిని మించదు. అందువల్ల, లేజర్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత సమర్థవంతమైన మార్గం లేజర్ కావిటీలో మాడ్యులేట్ చేయడం, పల్స్ ట్రైన్ యొక్క ఆఫ్-టైమ్‌లో శక్తిని నిల్వ చేసి, ఆన్-టైమ్‌లో విడుదల చేయడం. లేజర్ కావిటీ మాడ్యులేషన్ ద్వారా పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే నాలుగు సాధారణ పద్ధతులు గెయిన్ స్విచింగ్, క్యూ-స్విచింగ్ (లాస్ స్విచింగ్), కావిటీ ఎంప్టీయింగ్ మరియు మోడ్-లాకింగ్.

గెయిన్ స్విచ్ పంప్ పవర్‌ను మాడ్యులేట్ చేయడం ద్వారా చిన్న 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 సర్దుబాటు చేయగల రిపీటేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు పల్స్ వెడల్పును అందించడం వంటి చాలా సౌకర్యవంతమైనది. 2018లో, టోక్యో విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు ఒక ఫెమ్టోసెకండ్ గెయిన్-స్విచ్డ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ను నివేదించారు, ఇది 40 ఏళ్ల సాంకేతిక ప్రతిబంధకంలో ఒక పురోగతిని సూచిస్తుంది.

బలమైన నానోసెకండ్ పల్స్‌లు సాధారణంగా క్యూ-స్విచ్డ్ లేజర్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇవి కావిటీలో అనేక రౌండ్ ట్రిప్‌లలో ఉద్గారించబడతాయి, మరియు పల్స్ శక్తి సిస్టమ్ పరిమాణాన్ని బట్టి కొన్ని మిల్లీజౌల్స్ నుండి కొన్ని జౌల్స్ పరిధిలో ఉంటుంది. మధ్యస్థ శక్తి (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 సైకిల్ అవుతూ ఉంటాయి. ప్రతి ఇంట్రాకావిటీ పల్స్ అవుట్‌పుట్ కప్లింగ్ మిర్రర్ ద్వారా ఒక పల్స్‌ను ప్రసారం చేస్తుంది, మరియు రీఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా 10 MHz మరియు 100 GHz మధ్య ఉంటుంది. కింది పటంలో పూర్తిగా సాధారణ విక్షేపణ (ANDi) డిస్సిపేటివ్ సోలిటాన్ ఫెమ్టోసెకండ్ చూపబడింది.ఫైబర్ లేజర్ పరికరంవీటిలో చాలావాటిని థోర్లాబ్స్ ప్రామాణిక భాగాలను (ఫైబర్, లెన్స్, మౌంట్ మరియు డిస్ప్లేస్మెంట్ టేబుల్) ఉపయోగించి నిర్మించవచ్చు.

కుహరాన్ని ఖాళీ చేసే పద్ధతిని దీని కోసం ఉపయోగించవచ్చుQ-స్విచ్డ్ లేజర్లుతక్కువ రీఫ్రీక్వెన్సీతో పల్స్ శక్తిని పెంచడానికి చిన్న పల్స్‌లను మరియు మోడ్-లాక్డ్ లేజర్‌లను పొందడం.

సమయ డొమైన్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ పల్స్‌లు
సమయంతో పాటు పల్స్ యొక్క రేఖీయ ఆకారం సాధారణంగా చాలా సరళంగా ఉంటుంది మరియు దీనిని గాస్సియన్ మరియు sech² ఫంక్షన్ల ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు. పల్స్ సమయం (పల్స్ వెడల్పు అని కూడా పిలుస్తారు) సాధారణంగా హాఫ్-హైట్ వెడల్పు (FWHM) విలువ ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది, అనగా, ఆప్టికల్ పవర్ కనీసం పీక్ పవర్‌లో సగం ఉండే వెడల్పు; Q-స్విచ్డ్ లేజర్ దీని ద్వారా నానోసెకండ్ చిన్న పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది
మోడ్-లాక్డ్ లేజర్‌లు పదుల పికోసెకన్ల నుండి ఫెమ్టోసెకన్ల క్రమంలో అతి తక్కువ నిడివి గల పల్స్‌లను (USP) ఉత్పత్తి చేస్తాయి. అధిక-వేగ ఎలక్ట్రానిక్స్ పదుల పికోసెకన్ల వరకు మాత్రమే కొలవగలవు, మరియు తక్కువ నిడివి గల పల్స్‌లను ఆటోకరలేటర్లు, FROG మరియు SPIDER వంటి పూర్తిగా ఆప్టికల్ టెక్నాలజీలతో మాత్రమే కొలవవచ్చు. నానోసెకన్ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ నిడివి గల పల్స్‌లు చాలా దూరం ప్రయాణించినప్పటికీ వాటి పల్స్ వెడల్పు దాదాపుగా మారదు, కానీ అతి తక్కువ నిడివి గల పల్స్‌లు వివిధ రకాల కారకాలచే ప్రభావితం కావచ్చు:

విక్షేపణ వలన పల్స్ గణనీయంగా విస్తరించవచ్చు, కానీ దానిని వ్యతిరేక విక్షేపణతో తిరిగి సంపీడనం చేయవచ్చు. మైక్రోస్కోప్ విక్షేపణను థోర్లాబ్స్ ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్ కంప్రెసర్ ఎలా సరిచేస్తుందో కింది పటం చూపిస్తుంది.

నాన్-లీనియారిటీ సాధారణంగా పల్స్ వెడల్పును నేరుగా ప్రభావితం చేయదు, కానీ అది బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను విస్తృతం చేస్తుంది, దీనివల్ల ప్రసారం సమయంలో పల్స్ డిస్పర్షన్‌కు మరింత సులభంగా గురవుతుంది. పరిమిత బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉన్న ఇతర గెయిన్ మీడియాతో సహా ఏ రకమైన ఫైబర్ అయినా, బ్యాండ్‌విడ్త్ లేదా అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ ఆకారాన్ని ప్రభావితం చేయగలదు, మరియు బ్యాండ్‌విడ్త్‌లో తగ్గుదల కాలక్రమేణా విస్తరణకు దారితీయవచ్చు; స్పెక్ట్రమ్ ఇరుకైనప్పుడు, స్ట్రాంగ్లీ చిర్ప్డ్ పల్స్ యొక్క పల్స్ వెడల్పు తక్కువగా మారే సందర్భాలు కూడా ఉన్నాయి.