అట్టోసెకండ్ సైన్స్ కోసం అత్యంత వేగవంతమైన లేజర్

అతి వేగవంతమైన లేజర్అట్టోసెకండ్ సైన్స్ కోసం
ప్రస్తుతం, అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లు ప్రధానంగా బలమైన క్షేత్రాలచే నడపబడే హై-ఆర్డర్ హార్మోనిక్ జనరేషన్ (HHG) ద్వారా పొందబడతాయి. వాటి ఉత్పత్తి యొక్క సారాంశాన్ని ఈ విధంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు: ఎలక్ట్రాన్‌లు ఒక బలమైన లేజర్ విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా అయనీకరణం చెంది, వేగవంతం చేయబడి, తిరిగి కలిసిపోయి శక్తిని విడుదల చేస్తాయి, తద్వారా అట్టోసెకండ్ XUV పల్స్‌లను ఉద్గారిస్తాయి.
అందువల్ల, అట్టోసెకండ్ అవుట్‌పుట్ అనేది పల్స్ వెడల్పు, శక్తి, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు పునరావృత రేటుకు అత్యంత సున్నితంగా ఉంటుంది.డ్రైవింగ్ లేజర్(అతివేగవంతమైన లేజర్): అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లను వేరుచేయడానికి తక్కువ పల్స్ వెడల్పు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, అధిక శక్తి అయనీకరణ మరియు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం కటాఫ్ శక్తిని పెంచుతుంది కానీ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, మరియు అధిక పునరావృత రేటు సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని మెరుగుపరుస్తుంది కానీ సింగిల్ పల్స్ శక్తి ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది. వివిధ అనువర్తనాలకు (ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ, ఎక్స్-రే అబ్సార్ప్షన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, కోఇన్సిడెన్స్ కౌంటింగ్ మొదలైనవి) అట్టోసెకండ్ పల్స్ ఇండెక్స్‌పై వేర్వేరు ప్రాధాన్యతలు ఉంటాయి, ఇది లేజర్‌లను నడపడానికి విభిన్నమైన మరియు సమగ్రమైన అవసరాలను ముందుకు తెస్తుంది. అట్టోసెకండ్ సైన్స్‌లో ఉపయోగించడానికి డ్రైవింగ్ లేజర్‌ల పనితీరును మెరుగుపరచడం చాలా కీలకం.

డ్రైవింగ్ లేజర్‌ల (అల్ట్రా ఫాస్ట్ లేజర్) పనితీరును మెరుగుపరచడానికి నాలుగు ప్రధాన సాంకేతిక మార్గాలు
1. అధిక శక్తి: HHG యొక్క తక్కువ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని అధిగమించి, అధిక-త్రూపుట్ అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లను పొందడానికి ఇది రూపొందించబడింది. సాంకేతిక పరిణామం సాంప్రదాయ చిర్ప్డ్ పల్స్ యాంప్లిఫికేషన్ (CPA) నుండి ఆప్టికల్ పారామెట్రిక్ యాంప్లిఫికేషన్ కుటుంబం వైపు మళ్లింది. ఇందులో ఆప్టికల్ పారామెట్రిక్ చిర్ప్డ్ పల్స్ యాంప్లిఫికేషన్ (OPCPA), డ్యూయల్ చిర్ప్డ్ OPA (DC-OPA), ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ OPA (FOPA), మరియు క్వాసీ ఫేజ్ మ్యాచింగ్ OPCPA (QPCPA) వంటివి ఉన్నాయి. అంతేకాకుండా, ఉష్ణ ప్రభావాలు మరియు నాన్-లీనియర్ నష్టం వంటి సింగిల్ ఛానల్ యాంప్లిఫైయర్‌ల భౌతిక పరిమితులను అధిగమించి, జౌల్ స్థాయి శక్తి అవుట్‌పుట్‌ను సాధించడానికి కోహెరెంట్ బీమ్ సింథసిస్ (CBC) మరియు పల్స్ స్ప్లిటింగ్ యాంప్లిఫికేషన్ (DPA) సింథసిస్ పద్ధతులను కూడా మిళితం చేశారు.
2. తక్కువ పల్స్ వెడల్పు: ఎలక్ట్రానిక్ డైనమిక్స్‌ను విశ్లేషించడానికి ఉపయోగపడే వివిక్త అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇది రూపొందించబడింది. దీనికి కొన్ని లేదా ఉప-ఆవర్తన డ్రైవింగ్ పల్స్‌లు మరియు స్థిరమైన క్యారియర్ ఎన్వలప్ ఫేజ్ (CEP) అవసరం. పల్స్ వెడల్పును అత్యంత తక్కువ నిడివికి కుదించడానికి, హాలో కోర్ ఫైబర్ (HCF), మల్టీ థిన్ ఫిల్మ్ (MPSC), మరియు మల్టీ-ఛానల్ క్యావిటీ (MPC) వంటి నాన్‌లీనియర్ పోస్ట్ కంప్రెషన్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించడం దీనిలోని ప్రధాన సాంకేతికతలలో ఒకటి. CEP స్థిరత్వాన్ని f-2f ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్‌ను ఉపయోగించి కొలుస్తారు మరియు దీనిని యాక్టివ్ ఫీడ్‌బ్యాక్/ఫీడ్‌ఫార్వర్డ్ (AOFS, AOPDF వంటివి) లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ వ్యత్యాస ప్రక్రియల ఆధారంగా పనిచేసే పాసివ్ ఆల్-ఆప్టికల్ స్వీయ-స్థిరీకరణ యంత్రాంగాల ద్వారా సాధిస్తారు.
3. ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం: జీవ అణువుల చిత్రీకరణ కోసం అట్టోసెకండ్ ఫోటాన్ శక్తిని "వాటర్ విండో" బ్యాండ్‌కు నెట్టడానికి రూపొందించబడింది. మూడు ప్రధాన సాంకేతిక మార్గాలు:
ఆప్టికల్ పారామెట్రిక్ యాంప్లిఫికేషన్ (OPA) మరియు దాని కాస్కేడ్: ఇది 1-5 μm తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలో BiBO మరియు MgO: LN వంటి స్ఫటికాలను ఉపయోగించి చేసే ప్రధాన పరిష్కారం; >5 μm తరంగదైర్ఘ్య బ్యాండ్ కోసం ZGP మరియు LiGaS ₂ వంటి స్ఫటికాలు అవసరం.
డిఫరెన్షియల్ ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేషన్ (DFG) మరియు ఇంట్రా పల్స్ డిఫరెన్షియల్ ఫ్రీక్వెన్సీ (IPDFG): నిష్క్రియాత్మక CEP స్థిరత్వంతో సీడ్ సోర్స్‌లను అందించగలవు.
Cr: ZnS/Se ట్రాన్సిషన్ మెటల్ డోప్డ్ చాల్కోజెనైడ్ లేజర్‌ల వంటి డైరెక్ట్ లేజర్ టెక్నాలజీని "మిడ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ టైటానియం సఫైర్" అని పిలుస్తారు మరియు ఇది కాంపాక్ట్ నిర్మాణం మరియు అధిక సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.
4. అధిక పునరావృత రేటు: సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని మరియు డేటా సేకరణ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం, మరియు స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రభావాల పరిమితులను పరిష్కరించడం దీని లక్ష్యం. రెండు ప్రధాన మార్గాలు:
రెసొనెన్స్ ఎన్‌హాన్స్‌డ్ క్యావిటీ టెక్నాలజీ: HHGని నడపడానికి మెగాహెర్ట్జ్ స్థాయి పునరావృత ఫ్రీక్వెన్సీ పల్స్‌ల గరిష్ట శక్తిని పెంచడానికి అధిక-ఖచ్చితత్వ రెసొనెంట్ క్యావిటీలను ఉపయోగించడం, XUV ఫ్రీక్వెన్సీ కాంబ్‌ల వంటి రంగాలలో వర్తింపజేయబడింది, కానీ వివిక్త అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడం ఇప్పటికీ సవాళ్లను ఎదుర్కొంటోంది.
అధిక పునరావృత రేటు మరియుఅధిక శక్తి లేజర్OPCPA, నాన్‌లీనియర్ పోస్ట్ కంప్రెషన్‌తో కూడిన ఫైబర్ CPA, మరియు థిన్ ఫిల్మ్ ఆసిలేటర్‌తో సహా డైరెక్ట్ డ్రైవ్, 100 kHz పునరావృత రేటు వద్ద ఐసోలేటెడ్ అట్టోసెకండ్ పల్స్ జనరేషన్‌ను సాధించింది.