ప్రత్యేకమైన అత్యంత వేగవంతమైన లేజర్ రెండవ భాగం

ప్రత్యేకమైనఅతివేగవంతమైన లేజర్రెండవ భాగం

విక్షేపణ మరియు పల్స్ వ్యాప్తి: గ్రూప్ డిలే విక్షేపణ
అతివేగవంతమైన లేజర్‌లను ఉపయోగించేటప్పుడు ఎదురయ్యే అత్యంత కష్టమైన సాంకేతిక సవాళ్లలో ఒకటి, వాటి ద్వారా మొదటగా విడుదలయ్యే అతిస్వల్ప స్పందనల వ్యవధిని స్థిరంగా ఉంచడం.లేజర్అతివేగ పల్స్‌లు కాల వక్రీకరణకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి, దీనివల్ల పల్స్‌లు పొడవుగా మారతాయి. ప్రారంభ పల్స్ యొక్క వ్యవధి తగ్గే కొద్దీ ఈ ప్రభావం మరింత తీవ్రమవుతుంది. అతివేగ లేజర్‌లు 50 సెకన్ల వ్యవధి గల పల్స్‌లను విడుదల చేయగలిగినప్పటికీ, అద్దాలు మరియు కటకాలను ఉపయోగించి పల్స్‌ను లక్ష్య స్థానానికి ప్రసారం చేయడం ద్వారా, లేదా కేవలం గాలి ద్వారా కూడా పల్స్‌ను ప్రసారం చేయడం ద్వారా వాటిని కాలక్రమేణా విస్తరించవచ్చు.

ఈ సమయ వక్రీకరణను గ్రూప్ డిలేడ్ డిస్పర్షన్ (GDD) అనే కొలమానాన్ని ఉపయోగించి పరిమాణీకరిస్తారు, దీనిని రెండవ-క్రమ డిస్పర్షన్ అని కూడా అంటారు. వాస్తవానికి, అల్ట్రాఫార్ట్-లేజర్ పల్స్‌ల సమయ పంపిణీని ప్రభావితం చేసే ఉన్నత-క్రమ డిస్పర్షన్ పదాలు కూడా ఉన్నాయి, కానీ ఆచరణలో, కేవలం GDD ప్రభావాన్ని పరిశీలించడం సాధారణంగా సరిపోతుంది. GDD అనేది పౌనఃపున్యంపై ఆధారపడిన విలువ, ఇది ఒక నిర్దిష్ట పదార్థం యొక్క మందానికి సరళంగా అనుపాతంలో ఉంటుంది. లెన్స్, విండో మరియు ఆబ్జెక్టివ్ భాగాల వంటి ట్రాన్స్‌మిషన్ ఆప్టిక్స్‌కు సాధారణంగా ధనాత్మక GDD విలువలు ఉంటాయి, ఇది సంపీడనం చేయబడిన పల్స్‌లు, ఉద్గారిత పల్స్‌ల కంటే ట్రాన్స్‌మిషన్ ఆప్టిక్స్‌కు ఎక్కువ పల్స్ వ్యవధిని ఇవ్వగలవని సూచిస్తుంది.లేజర్ వ్యవస్థలుతక్కువ పౌనఃపున్యాలు (అంటే, పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యాలు) ఉన్న భాగాలు, అధిక పౌనఃపున్యాలు (అంటే, పొట్టి తరంగదైర్ఘ్యాలు) ఉన్న భాగాల కంటే వేగంగా ప్రసరిస్తాయి. పల్స్ ఎక్కువ పదార్థం గుండా ప్రయాణించే కొద్దీ, పల్స్‌లోని తరంగదైర్ఘ్యం కాలక్రమేణా మరింతగా విస్తరిస్తూనే ఉంటుంది. తక్కువ పల్స్ వ్యవధులకూ, తద్వారా విస్తృత బ్యాండ్‌విడ్త్‌లకూ, ఈ ప్రభావం మరింత అధికమవుతుంది మరియు ఇది గణనీయమైన పల్స్ టైమ్ డిస్టార్షన్‌కు దారితీయవచ్చు.

అతివేగ లేజర్ అనువర్తనాలు
స్పెక్ట్రోస్కోపీ
అతివేగవంతమైన లేజర్ వనరుల ఆవిర్భావం నుండి, స్పెక్ట్రోస్కోపీ వాటి ప్రధాన అనువర్తన రంగాలలో ఒకటిగా ఉంది. పల్స్ వ్యవధిని ఫెమ్టోసెకన్లు లేదా అట్టోసెకన్లకు తగ్గించడం ద్వారా, భౌతికశాస్త్రం, రసాయనశాస్త్రం మరియు జీవశాస్త్రంలో చారిత్రాత్మకంగా పరిశీలించడం అసాధ్యమైన గతిశీల ప్రక్రియలను ఇప్పుడు సాధించవచ్చు. కీలకమైన ప్రక్రియలలో ఒకటి పరమాణు చలనం, మరియు పరమాణు చలనాన్ని పరిశీలించడం వల్ల అణు కంపనం, అణు విఘటన మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రోటీన్లలో శక్తి బదిలీ వంటి ప్రాథమిక ప్రక్రియల శాస్త్రీయ అవగాహన మెరుగుపడింది.

బయోఇమేజింగ్
పీక్-పవర్ అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు నాన్‌లీనియర్ ప్రక్రియలకు మద్దతు ఇస్తాయి మరియు మల్టీ-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోపీ వంటి బయోలాజికల్ ఇమేజింగ్ కోసం రిజల్యూషన్‌ను మెరుగుపరుస్తాయి. ఒక మల్టీ-ఫోటాన్ వ్యవస్థలో, ఒక జీవ మాధ్యమం లేదా ఫ్లోరోసెంట్ టార్గెట్ నుండి నాన్‌లీనియర్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, రెండు ఫోటాన్‌లు స్థలం మరియు కాలంలో ఒకదానిపై ఒకటి అతివ్యాప్తి చెందాలి. ఈ నాన్‌లీనియర్ విధానం, సింగిల్-ఫోటాన్ ప్రక్రియల అధ్యయనాలను పీడించే బ్యాక్‌గ్రౌండ్ ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్‌లను గణనీయంగా తగ్గించడం ద్వారా ఇమేజింగ్ రిజల్యూషన్‌ను మెరుగుపరుస్తుంది. సరళీకృత సిగ్నల్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ ఇక్కడ వివరించబడింది. మల్టీఫోటాన్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క చిన్న ఎక్సైటేషన్ ప్రాంతం ఫోటోటాక్సిసిటీని కూడా నివారిస్తుంది మరియు నమూనాకు జరిగే నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

పటం 1: మల్టీ-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోప్ ప్రయోగంలో కిరణ మార్గం యొక్క ఉదాహరణ రేఖాచిత్రం

లేజర్ పదార్థ ప్రాసెసింగ్
అతిస్వల్ప పల్స్‌లు పదార్థాలతో సంకర్షణ చెందే ప్రత్యేకమైన విధానం కారణంగా, అతివేగవంతమైన లేజర్ మూలాలు లేజర్ మైక్రోమెషీనింగ్ మరియు మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్‌లో కూడా విప్లవాత్మక మార్పులు తీసుకువచ్చాయి. ఇంతకు ముందు చెప్పినట్లుగా, LDT గురించి చర్చించినప్పుడు, అతివేగవంతమైన పల్స్ వ్యవధి అనేది పదార్థం యొక్క లాటిస్‌లోకి ఉష్ణం వ్యాపించే కాలమానం కంటే వేగంగా ఉంటుంది. అతివేగవంతమైన లేజర్‌లు చాలా చిన్న ఉష్ణ-ప్రభావిత మండలాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి.నానోసెకండ్ పల్స్డ్ లేజర్లుదీని ఫలితంగా కోత నష్టాలు తగ్గడంతో పాటు, మరింత కచ్చితమైన మెషీనింగ్ సాధ్యమవుతుంది. ఈ సూత్రం వైద్య అనువర్తనాలకు కూడా వర్తిస్తుంది, ఇక్కడ అల్ట్రాఫాస్ట్-లేజర్ కటింగ్ యొక్క పెరిగిన కచ్చితత్వం చుట్టుపక్కల కణజాలానికి నష్టాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది మరియు లేజర్ శస్త్రచికిత్స సమయంలో రోగి అనుభవాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లు: అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల భవిష్యత్తు
అతివేగవంతమైన లేజర్‌లపై పరిశోధన పురోగమిస్తున్న కొద్దీ, తక్కువ పల్స్ వ్యవధులతో కూడిన కొత్త మరియు మెరుగైన కాంతి వనరులు అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి. వేగవంతమైన భౌతిక ప్రక్రియలపై అవగాహన పొందడానికి, చాలా మంది పరిశోధకులు తీవ్ర అతినీలలోహిత (XUV) తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలో సుమారు 10⁻¹⁸ సెకన్ల నిడివి గల అట్టోసెకండ్ పల్స్‌ల ఉత్పత్తిపై దృష్టి సారిస్తున్నారు. అట్టోసెకండ్ పల్స్‌లు ఎలక్ట్రాన్ చలనాన్ని గమనించడానికి వీలు కల్పిస్తాయి మరియు ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం, క్వాంటం మెకానిక్స్ గురించి మన అవగాహనను మెరుగుపరుస్తాయి. పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో XUV అట్టోసెకండ్ లేజర్‌ల ఏకీకరణ ఇంకా గణనీయమైన పురోగతిని సాధించనప్పటికీ, ఈ రంగంలో కొనసాగుతున్న పరిశోధనలు మరియు పురోగతులు, ఫెమ్టోసెకండ్ మరియు పికోసెకండ్ లేజర్‌ల విషయంలో జరిగినట్లుగానే, ఈ సాంకేతికతను ప్రయోగశాల నుండి తయారీ రంగంలోకి దాదాపుగా ఖచ్చితంగా తీసుకువస్తాయి.లేజర్ మూలాలు.