ప్రత్యేకమైన అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ పార్ట్ టూ

ప్రత్యేకమైనదిఅల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్రెండవ భాగం

వ్యాప్తి మరియు పల్స్ వ్యాప్తి: సమూహ ఆలస్యం వ్యాప్తి
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లను ఉపయోగించినప్పుడు ఎదురయ్యే అత్యంత క్లిష్టమైన సాంకేతిక సవాళ్లలో ఒకటి ప్రారంభంలో విడుదలయ్యే అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్‌ల వ్యవధిని నిర్వహించడం.లేజర్. అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌లు సమయ వక్రీకరణకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి, దీని వలన పల్స్‌లు ఎక్కువసేపు ఉంటాయి. ప్రారంభ పల్స్ వ్యవధి తగ్గుతున్న కొద్దీ ఈ ప్రభావం మరింత తీవ్రమవుతుంది. అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు 50 సెకన్ల వ్యవధితో పల్స్‌లను విడుదల చేయగలవు, అద్దాలు మరియు లెన్స్‌లను ఉపయోగించి పల్స్‌ను లక్ష్య స్థానానికి ప్రసారం చేయడం ద్వారా లేదా గాలి ద్వారా పల్స్‌ను ప్రసారం చేయడం ద్వారా వాటిని సమయంలో విస్తరించవచ్చు.

ఈ సమయ వక్రీకరణను గ్రూప్ డిలేడ్ డిస్పర్షన్ (GDD) అనే కొలతను ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది, దీనిని సెకండ్-ఆర్డర్ డిస్పర్షన్ అని కూడా పిలుస్తారు. వాస్తవానికి, అల్ట్రాఫార్ట్-లేజర్ పల్స్‌ల సమయ పంపిణీని ప్రభావితం చేసే హైయర్-ఆర్డర్ డిస్పర్షన్ పదాలు కూడా ఉన్నాయి, కానీ ఆచరణలో, ఇది సాధారణంగా GDD ప్రభావాన్ని పరిశీలించడానికి సరిపోతుంది. GDD అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ-ఆధారిత విలువ, ఇది ఇచ్చిన పదార్థం యొక్క మందానికి సరళంగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. లెన్స్, విండో మరియు ఆబ్జెక్టివ్ భాగాలు వంటి ట్రాన్స్‌మిషన్ ఆప్టిక్స్ సాధారణంగా సానుకూల GDD విలువలను కలిగి ఉంటాయి, ఇది ఒకసారి కంప్రెస్ చేయబడిన పల్స్‌లు ట్రాన్స్‌మిషన్ ఆప్టిక్స్‌కు విడుదలయ్యే వాటి కంటే ఎక్కువ పల్స్ వ్యవధిని ఇవ్వగలవని సూచిస్తుంది.లేజర్ వ్యవస్థలు. తక్కువ పౌనఃపున్యాలు కలిగిన భాగాలు (అంటే, ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు) అధిక పౌనఃపున్యాలు కలిగిన భాగాల కంటే (అంటే, తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు) వేగంగా వ్యాపిస్తాయి. పల్స్ మరింత ఎక్కువ పదార్థం గుండా వెళుతున్నప్పుడు, పల్స్‌లోని తరంగదైర్ఘ్యం కాలక్రమేణా మరింత విస్తరిస్తూనే ఉంటుంది. తక్కువ పల్స్ వ్యవధులు మరియు అందువల్ల విస్తృత బ్యాండ్‌విడ్త్‌లకు, ఈ ప్రభావం మరింత అతిశయోక్తి చేయబడుతుంది మరియు గణనీయమైన పల్స్ సమయ వక్రీకరణకు దారితీస్తుంది.

అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ అప్లికేషన్లు
స్పెక్ట్రోస్కోపీ
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ మూలాలు వచ్చినప్పటి నుండి, స్పెక్ట్రోస్కోపీ వాటి ప్రధాన అనువర్తన రంగాలలో ఒకటిగా ఉంది. పల్స్ వ్యవధిని ఫెమ్టోసెకన్లు లేదా అటోసెకన్లకు తగ్గించడం ద్వారా, భౌతిక శాస్త్రం, రసాయన శాస్త్రం మరియు జీవశాస్త్రంలో చారిత్రాత్మకంగా గమనించడం అసాధ్యమైన డైనమిక్ ప్రక్రియలను ఇప్పుడు సాధించవచ్చు. కీలకమైన ప్రక్రియలలో ఒకటి అణు చలనం, మరియు అణు చలన పరిశీలన కిరణజన్య సంయోగ ప్రోటీన్లలో పరమాణు కంపనం, పరమాణు విచ్ఛేదనం మరియు శక్తి బదిలీ వంటి ప్రాథమిక ప్రక్రియల శాస్త్రీయ అవగాహనను మెరుగుపరిచింది.

బయోఇమేజింగ్
పీక్-పవర్ అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు నాన్‌లీనియర్ ప్రక్రియలకు మద్దతు ఇస్తాయి మరియు మల్టీ-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోపీ వంటి బయోలాజికల్ ఇమేజింగ్ కోసం రిజల్యూషన్‌ను మెరుగుపరుస్తాయి. మల్టీ-ఫోటాన్ వ్యవస్థలో, బయోలాజికల్ మీడియం లేదా ఫ్లోరోసెంట్ టార్గెట్ నుండి నాన్‌లీనియర్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, రెండు ఫోటాన్లు స్థలం మరియు సమయంలో అతివ్యాప్తి చెందాలి. ఈ నాన్‌లీనియర్ మెకానిజం సింగిల్-ఫోటాన్ ప్రక్రియల అధ్యయనాలను పీడించే నేపథ్య ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్‌లను గణనీయంగా తగ్గించడం ద్వారా ఇమేజింగ్ రిజల్యూషన్‌ను మెరుగుపరుస్తుంది. సరళీకృత సిగ్నల్ నేపథ్యం వివరించబడింది. మల్టీఫోటాన్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క చిన్న ఉత్తేజిత ప్రాంతం కూడా ఫోటోటాక్సిసిటీని నిరోధిస్తుంది మరియు నమూనాకు నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

చిత్రం 1: మల్టీ-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోప్ ప్రయోగంలో బీమ్ పాత్ యొక్క ఉదాహరణ రేఖాచిత్రం

లేజర్ మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్
అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్‌లు పదార్థాలతో సంకర్షణ చెందే ప్రత్యేకమైన విధానం కారణంగా అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ వనరులు లేజర్ మైక్రోమాచినింగ్ మరియు మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్‌ను కూడా విప్లవాత్మకంగా మార్చాయి. ముందుగా చెప్పినట్లుగా, LDT గురించి చర్చించేటప్పుడు, అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్ వ్యవధి పదార్థం యొక్క లాటిస్‌లోకి ఉష్ణ వ్యాప్తి యొక్క సమయ ప్రమాణం కంటే వేగంగా ఉంటుంది. అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు కంటే చాలా చిన్న ఉష్ణ-ప్రభావిత జోన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయినానోసెకండ్ పల్స్డ్ లేజర్లు, తక్కువ కోత నష్టాలు మరియు మరింత ఖచ్చితమైన మ్యాచింగ్‌కు దారితీస్తుంది. ఈ సూత్రం వైద్య అనువర్తనాలకు కూడా వర్తిస్తుంది, ఇక్కడ అల్ట్రాఫార్ట్-లేజర్ కటింగ్ యొక్క పెరిగిన ఖచ్చితత్వం చుట్టుపక్కల కణజాలానికి నష్టాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది మరియు లేజర్ శస్త్రచికిత్స సమయంలో రోగి అనుభవాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

అటోసెకండ్ పల్స్‌లు: అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల భవిష్యత్తు
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లను పరిశోధన ముందుకు తీసుకెళ్తున్నందున, తక్కువ పల్స్ వ్యవధి కలిగిన కొత్త మరియు మెరుగైన కాంతి వనరులను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు. వేగవంతమైన భౌతిక ప్రక్రియలపై అంతర్దృష్టిని పొందడానికి, చాలా మంది పరిశోధకులు అటోసెకండ్ పల్స్‌ల ఉత్పత్తిపై దృష్టి సారిస్తున్నారు - తీవ్ర అతినీలలోహిత (XUV) తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలో దాదాపు 10-18 సెకన్లు. అటోసెకండ్ పల్స్‌లు ఎలక్ట్రాన్ కదలికను ట్రాక్ చేయడానికి మరియు ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్‌పై మన అవగాహనను మెరుగుపరచడానికి అనుమతిస్తాయి. పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో XUV అటోసెకండ్ లేజర్‌లను ఏకీకృతం చేయడం ఇంకా గణనీయమైన పురోగతిని సాధించనప్పటికీ, ఈ రంగంలో కొనసాగుతున్న పరిశోధన మరియు పురోగతులు ఈ సాంకేతికతను ప్రయోగశాల నుండి మరియు తయారీలోకి నెట్టివేస్తాయి, ఫెమ్టోసెకండ్ మరియు పికోసెకండ్‌ల మాదిరిగానే.లేజర్ వనరులు.