উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজারের প্রযুক্তিগত বিবর্তন

উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজারের প্রযুক্তিগত বিবর্তন

অপ্টিমাইজেশনফাইবার লেজারকাঠামো

১, স্পেস লাইট পাম্প কাঠামো

প্রথম দিকের ফাইবার লেজারগুলো প্রধানত অপটিক্যাল পাম্প আউটপুট ব্যবহার করত,লেজারএর আউটপুট শক্তি কম হওয়ায়, অল্প সময়ের মধ্যে ফাইবার লেজারের আউটপুট শক্তি দ্রুত উন্নত করা বেশ কঠিন। ১৯৯৯ সালে, ফাইবার লেজার গবেষণা ও উন্নয়ন ক্ষেত্র প্রথমবারের মতো ১০,০০০ ওয়াটের আউটপুট শক্তি অতিক্রম করে। ফাইবার লেজারের গঠন মূলত অপটিক্যাল দ্বি-মুখী পাম্পিং ব্যবহার করে একটি রেজোনেটর তৈরি করা, এবং গবেষণায় দেখা গেছে যে ফাইবার লেজারের স্লোপ এফিসিয়েন্সি ৫৮.৩%-এ পৌঁছেছে।
তবে, যদিও ফাইবার পাম্প লাইট এবং লেজার কাপলিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে ফাইবার লেজার তৈরি করলে এর আউটপুট পাওয়ার কার্যকরভাবে বাড়ানো যায়, কিন্তু একই সাথে এতে জটিলতাও রয়েছে। এটি অপটিক্যাল লেন্সের মাধ্যমে অপটিক্যাল পথ তৈরির জন্য সহায়ক নয়। অপটিক্যাল পথ তৈরির প্রক্রিয়ায় একবার লেজারকে সরাতে হলে, সেই অপটিক্যাল পথটিও পুনরায় সমন্বয় করতে হয়, যা অপটিক্যাল পাম্প কাঠামোযুক্ত ফাইবার লেজারের ব্যাপক প্রয়োগকে সীমিত করে।

২, প্রত্যক্ষ দোলক কাঠামো এবং MOPA কাঠামো

ফাইবার লেজারের বিকাশের সাথে সাথে, ক্ল্যাডিং পাওয়ার স্ট্রিপারগুলো ধীরে ধীরে লেন্সের উপাদানগুলোর স্থান দখল করেছে, যা ফাইবার লেজারের বিকাশের ধাপগুলোকে সরল করেছে এবং পরোক্ষভাবে এর রক্ষণাবেক্ষণের দক্ষতা উন্নত করেছে। এই বিকাশের ধারাটি ফাইবার লেজারের ক্রমবর্ধমান ব্যবহারিকতার প্রতীক। ডাইরেক্ট অসিলেটর কাঠামো এবং MOPA কাঠামো হলো বাজারে প্রচলিত ফাইবার লেজারের দুটি সবচেয়ে সাধারণ কাঠামো। ডাইরেক্ট অসিলেটর কাঠামোতে, গ্রেটিং দোলনের প্রক্রিয়ায় তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচন করে এবং তারপর সেই নির্বাচিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য আউটপুট হিসেবে দেয়। অন্যদিকে, MOPA কাঠামোতে গ্রেটিং দ্বারা নির্বাচিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে সীড লাইট হিসেবে ব্যবহার করা হয় এবং সীড লাইটটি ফার্স্ট-লেভেল অ্যামপ্লিফায়ারের ক্রিয়ায় বিবর্ধিত হয়, ফলে ফাইবার লেজারের আউটপুট পাওয়ারও একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে উন্নত হয়। দীর্ঘ সময় ধরে, উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ফাইবার লেজারের জন্য MPOA কাঠামোযুক্ত ফাইবার লেজারগুলোই পছন্দের কাঠামো হিসেবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। তবে, পরবর্তী গবেষণায় দেখা গেছে যে, এই কাঠামোতে উচ্চ-ক্ষমতার আউটপুটের কারণে ফাইবার লেজারের অভ্যন্তরে স্থানিক বণ্টনের অস্থিতিশীলতা দেখা দিতে পারে এবং আউটপুট লেজারের উজ্জ্বলতা কিছুটা প্রভাবিত হয়, যা উচ্চ-ক্ষমতার আউটপুটের কার্যকারিতার উপরও সরাসরি প্রভাব ফেলে।

পাম্পিং প্রযুক্তির বিকাশের সাথে

প্রাথমিক ইটারবিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারের পাম্পিং তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাধারণত ৯১৫nm বা ৯৭৫nm হয়ে থাকে, কিন্তু এই দুটি পাম্পিং তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলো ইটারবিয়াম আয়নের শোষণ শীর্ষবিন্দু, তাই একে ডাইরেক্ট পাম্পিং বলা হয়। কোয়ান্টাম লসের কারণে ডাইরেক্ট পাম্পিং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়নি। ইন-ব্যান্ড পাম্পিং প্রযুক্তি হলো ডাইরেক্ট পাম্পিং প্রযুক্তির একটি সম্প্রসারণ, যেখানে পাম্পিং তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ট্রান্সমিটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যবর্তী তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় একই থাকে এবং ইন-ব্যান্ড পাম্পিংয়ের কোয়ান্টাম লসের হার ডাইরেক্ট পাম্পিংয়ের চেয়ে কম।

উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজারপ্রযুক্তি উন্নয়নের প্রতিবন্ধকতা

যদিও সামরিক, চিকিৎসা এবং অন্যান্য শিল্পে ফাইবার লেজারের ব্যাপক প্রয়োগ রয়েছে এবং চীন প্রায় ৩০ বছরের প্রযুক্তি গবেষণা ও উন্নয়নের মাধ্যমে এর ব্যাপক প্রয়োগকে উৎসাহিত করেছে, কিন্তু ফাইবার লেজারকে আরও বেশি ক্ষমতাসম্পন্ন করতে চাইলে বিদ্যমান প্রযুক্তিতে এখনও অনেক প্রতিবন্ধকতা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, ফাইবার লেজারের আউটপুট ক্ষমতা একক-ফাইবার একক-মোড ৩৬.৬ কিলোওয়াট পর্যন্ত পৌঁছাতে পারবে কিনা; ফাইবার লেজারের আউটপুট ক্ষমতার উপর পাম্পিং পাওয়ারের প্রভাব; এবং ফাইবার লেজারের আউটপুট ক্ষমতার উপর থার্মাল লেন্স এফেক্টের প্রভাব।

এছাড়াও, ফাইবার লেজারের উচ্চতর পাওয়ার আউটপুট প্রযুক্তির গবেষণায় ট্রান্সভার্স মোডের স্থিতিশীলতা এবং ফোটন ডার্কেনিং প্রভাবের বিষয়টিও বিবেচনা করা উচিত। অনুসন্ধানের মাধ্যমে এটি স্পষ্ট যে, ট্রান্সভার্স মোডের অস্থিতিশীলতার প্রভাবক হলো ফাইবারের উত্তাপ, এবং ফোটন ডার্কেনিং প্রভাব বলতে মূলত বোঝায় যে, যখন ফাইবার লেজার ক্রমাগত কয়েকশ ওয়াট বা কয়েক কিলোওয়াট শক্তি আউটপুট করে, তখন আউটপুট শক্তিতে একটি দ্রুত হ্রাস প্রবণতা দেখা যায়, এবং ফাইবার লেজারের ক্রমাগত উচ্চ শক্তি আউটপুটের ক্ষেত্রে একটি নির্দিষ্ট মাত্রার সীমাবদ্ধতা রয়েছে।

যদিও বর্তমানে ফোটন ডার্কেনিং এফেক্টের নির্দিষ্ট কারণগুলো স্পষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়নি, তবে বেশিরভাগ মানুষ বিশ্বাস করেন যে অক্সিজেন ডিফেক্ট সেন্টার এবং চার্জ ট্রান্সফার অ্যাবজর্পশন এই প্রভাব ঘটাতে পারে। এই দুটি কারণের উপর ভিত্তি করে, ফোটন ডার্কেনিং এফেক্ট প্রতিরোধ করার জন্য নিম্নলিখিত উপায়গুলো প্রস্তাব করা হয়েছে। যেমন, চার্জ ট্রান্সফার অ্যাবজর্পশন এড়াতে অ্যালুমিনিয়াম, ফসফরাস ইত্যাদি ব্যবহার করা হয় এবং তারপর অপ্টিমাইজড অ্যাক্টিভ ফাইবার পরীক্ষা ও প্রয়োগ করা হয়। এর নির্দিষ্ট মান হলো কয়েক ঘন্টা ধরে ৩ কিলোওয়াট পাওয়ার আউটপুট এবং ১০০ ঘন্টা ধরে ১ কিলোওয়াট পাওয়ার স্থিতিশীল আউটপুট বজায় রাখা।