২০ ফেমটোসেকেন্ডের কম দৃশ্যমান আলোটিউনেবল পালসড লেজার উৎস
সম্প্রতি, যুক্তরাজ্যের একটি গবেষক দল একটি উদ্ভাবনী গবেষণা প্রকাশ করে ঘোষণা করেছে যে, তারা সফলভাবে একটি টিউনেবল মেগাওয়াট-স্তরের, ২০ ফেমটোসেকেন্ডেরও কম সময়ে দৃশ্যমান আলো দ্বারা টিউনযোগ্য যন্ত্র তৈরি করেছে।স্পন্দিত লেজার উৎসএই স্পন্দিত লেজার উৎস, অতি দ্রুতফাইবার লেজারএই সিস্টেমটি পরিবর্তনযোগ্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য, অতি-স্বল্প সময়কাল, ৩৯ ন্যানোজুল পর্যন্ত উচ্চ শক্তি এবং ২ মেগাওয়াটের বেশি শীর্ষ ক্ষমতা সম্পন্ন স্পন্দন তৈরি করতে সক্ষম, যা অতি-দ্রুত বর্ণালীবীক্ষণ, জৈবিক চিত্রণ এবং শিল্প প্রক্রিয়াকরণের মতো ক্ষেত্রগুলিতে সম্পূর্ণ নতুন প্রয়োগের সম্ভাবনা উন্মোচন করে।
এই প্রযুক্তির মূল আকর্ষণ হলো দুটি অত্যাধুনিক পদ্ধতির সমন্বয়: “গেইন-ম্যানেজড নন-লিনিয়ার অ্যামপ্লিফিকেশন (GMNA)” এবং “রেজোনেন্ট ডিসপারসিভ ওয়েভ (RDW) এমিশন”। অতীতে, এই ধরনের উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন টিউনযোগ্য অতি-সংক্ষিপ্ত পালস পাওয়ার জন্য সাধারণত ব্যয়বহুল এবং জটিল টাইটানিয়াম-স্যাফায়ার লেজার বা অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োজন হতো। এই ডিভাইসগুলো কেবল ব্যয়বহুল, বিশাল এবং রক্ষণাবেক্ষণে কঠিনই ছিল না, বরং কম রিপিটেশন রেট এবং টিউনিং রেঞ্জের কারণেও সীমাবদ্ধ ছিল। এবার উদ্ভাবিত সম্পূর্ণ-ফাইবার সমাধানটি কেবল সিস্টেম আর্কিটেকচারকেই উল্লেখযোগ্যভাবে সরল করে না, বরং খরচ এবং জটিলতাও ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। এটি ৪.৮ মেগাহার্টজের উচ্চ রিপিটেশন ফ্রিকোয়েন্সিতে সরাসরি ২০ ফেমটোসেকেন্ডের কম সময়ের, ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটার এবং তারও বেশি পর্যন্ত টিউনযোগ্য উচ্চ-ক্ষমতার পালস তৈরি করতে সক্ষম করে। গবেষক দলটি একটি সুনির্দিষ্টভাবে পরিকল্পিত সিস্টেম আর্কিটেকচারের মাধ্যমে এই যুগান্তকারী সাফল্য অর্জন করেছে। প্রথমত, তারা সীড সোর্স হিসেবে নন-লিনিয়ার অ্যামপ্লিফিকেশন রিং মিরর (NALM) ভিত্তিক একটি সম্পূর্ণ পোলারাইজেশন-সংরক্ষণকারী মোড-লকড ইটারবিয়াম ফাইবার অসিলেটর ব্যবহার করেছেন। এই নকশাটি কেবল সিস্টেমের দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতাই নিশ্চিত করে না, বরং ভৌত স্যাচুরেটেড অ্যাবজর্বারের অবক্ষয় সমস্যাও এড়িয়ে চলে। প্রি-অ্যামপ্লিফিকেশন এবং পালস কম্প্রেশনের পর, সীড পালসগুলোকে GMNA পর্যায়ে প্রবেশ করানো হয়। GMNA অপটিক্যাল ফাইবারের সেলফ-ফেজ মডুলেশন এবং অনুদৈর্ঘ্য অপ্রতিসম গেইন ডিস্ট্রিবিউশন ব্যবহার করে স্পেকট্রাল ব্রডনিং অর্জন করে এবং প্রায় নিখুঁত লিনিয়ার চিরপ সহ অতি-সংক্ষিপ্ত পালস তৈরি করে, যা অবশেষে গ্রেটিং পেয়ারের মাধ্যমে ৪০ ফেমটোসেকেন্ডের নিচে সংকুচিত হয়। RDW জেনারেশন পর্যায়ে, গবেষকরা নিজেদের নকশা করা এবং তৈরি করা নয়-রেজোনেটরযুক্ত অ্যান্টি-রেজোনেন্স হলো-কোর ফাইবার ব্যবহার করেছেন। এই ধরনের অপটিক্যাল ফাইবারের পাম্প পালস ব্যান্ড এবং দৃশ্যমান আলোর অঞ্চলে লস অত্যন্ত কম থাকে, যা পাম্প থেকে ডিসপার্সড ওয়েভে শক্তিকে দক্ষতার সাথে রূপান্তর করতে সক্ষম করে এবং উচ্চ-লসের রেজোনেন্ট ব্যান্ডের কারণে সৃষ্ট ইন্টারফেরেন্স এড়িয়ে চলে। সর্বোত্তম পরিস্থিতিতে, সিস্টেম দ্বারা উৎপাদিত ডিসপারশন ওয়েভ পালস শক্তি ৩৯ ন্যানোজুল পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, সর্বনিম্ন পালস প্রস্থ ১৩ ফেমটোসেকেন্ড পর্যন্ত হতে পারে, সর্বোচ্চ ক্ষমতা ২.২ মেগাওয়াট পর্যন্ত হতে পারে এবং শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ১৩% পর্যন্ত হতে পারে। আরও আকর্ষণীয় বিষয় হলো, গ্যাসের চাপ এবং ফাইবারের প্যারামিটারগুলো সমন্বয় করে সিস্টেমটিকে সহজেই অতিবেগুনি এবং অবলোহিত ব্যান্ড পর্যন্ত সম্প্রসারিত করা যায়, যার ফলে গভীর অতিবেগুনি থেকে অবলোহিত পর্যন্ত ওয়াইডব্যান্ড টিউনিং অর্জন করা সম্ভব হয়।
এই গবেষণাটি শুধু ফোটোনিক্সের মৌলিক ক্ষেত্রেই তাৎপর্যপূর্ণ গুরুত্ব রাখে না, বরং শিল্প এবং প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলির জন্যও একটি নতুন দিগন্ত উন্মোচন করে। উদাহরণস্বরূপ, মাল্টি-ফোটন মাইক্রোস্কোপি ইমেজিং, আল্ট্রাফাস্ট টাইম-রিজলভড স্পেকট্রোস্কোপি, মেটেরিয়াল প্রসেসিং, প্রিসিশন মেডিসিন এবং আল্ট্রাফাস্ট নন-লিনিয়ার অপটিক্স গবেষণার মতো ক্ষেত্রগুলিতে, এই কম্প্যাক্ট, দক্ষ এবং স্বল্প-মূল্যের নতুন ধরনের আল্ট্রাফাস্ট আলোক উৎস ব্যবহারকারীদের অভূতপূর্ব সরঞ্জাম এবং নমনীয়তা প্রদান করবে। বিশেষ করে উচ্চ পুনরাবৃত্তির হার, সর্বোচ্চ শক্তি এবং অতি-সংক্ষিপ্ত স্পন্দনের প্রয়োজন হয় এমন পরিস্থিতিতে, এই প্রযুক্তিটি প্রচলিত টাইটানিয়াম-স্যাফায়ার বা অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফিকেশন সিস্টেমের তুলনায় নিঃসন্দেহে অধিক প্রতিযোগিতামূলক এবং এর প্রসারের সম্ভাবনাও বেশি।
ভবিষ্যতে, সিস্টেমটির ক্ষুদ্রাকরণ ও একীকরণ অর্জনের লক্ষ্যে, গবেষণা দলটি সিস্টেমটিকে আরও উন্নত করার পরিকল্পনা করছে। এর মধ্যে রয়েছে একাধিক মুক্ত-স্থান অপটিক্যাল উপাদান সম্বলিত বর্তমান স্থাপত্যটিকে অপটিক্যাল ফাইবারের মধ্যে একীভূত করা, অথবা বর্তমান অসিলেটর ও অ্যামপ্লিফায়ারের সংমিশ্রণের পরিবর্তে একটিমাত্র ম্যামিশেভ অসিলেটর ব্যবহার করা। এছাড়াও, বিভিন্ন ধরনের অ্যান্টি-রেজোনেন্স ফাইবারের সাথে খাপ খাইয়ে, রমন সক্রিয় গ্যাস এবং ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং মডিউল প্রবর্তনের মাধ্যমে এই সিস্টেমটিকে একটি বিস্তৃত ব্যান্ডে প্রসারিত করা যাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা অতিবেগুনি, দৃশ্যমান আলো এবং অবলোহিত রশ্মির মতো একাধিক ক্ষেত্রের জন্য সম্পূর্ণ ফাইবার-ভিত্তিক, ওয়াইডব্যান্ড ও অতি দ্রুতগতির লেজার সমাধান প্রদান করবে।
চিত্র ১. স্পন্দিত লেজারের টিউনিং-এর নকশাচিত্র।
পোস্ট করার সময়: ২৮-মে-২০২৫