অ্যাটোসেকেন্ড বিজ্ঞানের জন্য অতি দ্রুত লেজার

অতি দ্রুত লেজারঅ্যাটোসেকেন্ড বিজ্ঞানের জন্য
বর্তমানে, অ্যাটোসেকেন্ড পালস প্রধানত শক্তিশালী ক্ষেত্র দ্বারা চালিত উচ্চ-ক্রমের হারমোনিক জেনারেশন (HHG) এর মাধ্যমে পাওয়া যায়। এদের উৎপাদনের সারমর্ম এভাবে বোঝা যায় যে, একটি শক্তিশালী লেজার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা ইলেকট্রন আয়নিত, ত্বরান্বিত এবং পুনঃসংযুক্ত হয়ে শক্তি নির্গত করে, যার ফলে অ্যাটোসেকেন্ড XUV পালস নির্গত হয়।
সুতরাং, অ্যাটোসেকেন্ড আউটপুট স্পন্দন প্রস্থ, শক্তি, তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং পুনরাবৃত্তি হারের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল।লেজার চালনা(আল্ট্রা ফাস্ট লেজার): অ্যাটোসেকেন্ড পালস পৃথক করার জন্য ছোট পালস প্রস্থ উপকারী, উচ্চ শক্তি আয়নীকরণ এবং কার্যকারিতা উন্নত করে, দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্য কাটঅফ শক্তি বাড়ায় কিন্তু রূপান্তর দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, এবং উচ্চ পুনরাবৃত্তি হার সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাত উন্নত করে কিন্তু একক পালস শক্তি দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। বিভিন্ন প্রয়োগক্ষেত্রে (যেমন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি, এক্স-রে শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি, কোইনসিডেন্স কাউন্টিং, ইত্যাদি) অ্যাটোসেকেন্ড পালস সূচকের উপর ভিন্ন ভিন্ন গুরুত্ব আরোপ করা হয়, যা ড্রাইভিং লেজারের জন্য স্বতন্ত্র এবং ব্যাপক প্রয়োজনীয়তা তৈরি করে। অ্যাটোসেকেন্ড বিজ্ঞানে ব্যবহারের জন্য ড্রাইভিং লেজারের কর্মক্ষমতা উন্নত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

ড্রাইভিং লেজারের (আল্ট্রা ফাস্ট লেজার) কর্মক্ষমতা বৃদ্ধির চারটি মূল প্রযুক্তিগত উপায়
১. উচ্চতর শক্তি: HHG-এর কম রূপান্তর দক্ষতা কাটিয়ে উঠতে এবং উচ্চ-থ্রুপুট অ্যাটোসেকেন্ড পালস পাওয়ার জন্য এটি ডিজাইন করা হয়েছে। প্রযুক্তিগত বিবর্তন প্রচলিত চিরপড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (CPA) থেকে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফিকেশন পরিবারের দিকে সরে গেছে, যার মধ্যে রয়েছে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চিরপড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (OPCPA), ডুয়াল চিরপড OPA (DC-OPA), ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেইন OPA (FOPA), এবং কোয়াসি ফেজ ম্যাচিং OPCPA (QPCPA)। একক চ্যানেল অ্যামপ্লিফায়ারের ভৌত সীমাবদ্ধতা, যেমন তাপীয় প্রভাব এবং নন-লিনিয়ার ক্ষতি, কাটিয়ে উঠতে এবং জুল স্তরের শক্তি আউটপুট অর্জন করতে কোহেরেন্ট বিম সিন্থেসিস (CBC) এবং পালস স্প্লিটিং অ্যামপ্লিফিকেশন (DPA) সিন্থেসিস কৌশলগুলিকে আরও একত্রিত করা হয়েছে।
২. সংক্ষিপ্ত পালস প্রস্থ: এটি বিচ্ছিন্ন অ্যাটোসেকেন্ড পালস তৈরি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যা ইলেকট্রনিক ডায়নামিক্স বিশ্লেষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যার জন্য অল্প সংখ্যক বা এমনকি উপ-পর্যায়ক্রমিক ড্রাইভিং পালস এবং স্থিতিশীল ক্যারিয়ার এনভেলপ ফেজ (CEP) প্রয়োজন। প্রধান প্রযুক্তিগুলির মধ্যে রয়েছে পালস প্রস্থকে অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত দৈর্ঘ্যে সংকুচিত করার জন্য হলো কোর ফাইবার (HCF), মাল্টি থিন ফিল্ম (MPSC), এবং মাল্টি-চ্যানেল ক্যাভিটি (MPC)-এর মতো নন-লিনিয়ার পোস্ট কম্প্রেশন কৌশল ব্যবহার করা। CEP স্থিতিশীলতা একটি f-2f ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয় এবং এটি সক্রিয় ফিডব্যাক/ফিডফরোয়ার্ড (যেমন AOFS, AOPDF) বা ফ্রিকোয়েন্সি পার্থক্য প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে প্যাসিভ অল-অপটিক্যাল স্ব-স্থিতিশীলতা পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা হয়।
৩. দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য: জৈব অণুর চিত্রগ্রহণের জন্য অ্যাটোসেকেন্ড ফোটন শক্তিকে “ওয়াটার উইন্ডো” ব্যান্ডে পৌঁছে দেওয়ার উদ্দেশ্যে ডিজাইন করা হয়েছে। এর তিনটি প্রধান প্রযুক্তিগত পথ হলো:
অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফিকেশন (ওপিএ) এবং এর ক্যাসকেড: এটি ১-৫ μm তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসরে প্রচলিত সমাধান, যেখানে BiBO এবং MgO: LN-এর মতো ক্রিস্টাল ব্যবহৃত হয়; ৫ μm তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডের জন্য ZGP এবং LiGaS₂-এর মতো ক্রিস্টাল প্রয়োজন।
ডিফারেনশিয়াল ফ্রিকোয়েন্সি জেনারেশন (DFG) এবং ইন্ট্রা পালস ডিফারেনশিয়াল ফ্রিকোয়েন্সি (IPDFG): প্যাসিভ CEP স্থিতিশীলতাসহ সিড সোর্স প্রদান করতে পারে।
ডাইরেক্ট লেজার প্রযুক্তি, যেমন Cr: ZnS/Se ট্রানজিশন মেটাল ডোপড চ্যালকোজেনাইড লেজার, “মিড ইনফ্রারেড টাইটানিয়াম স্যাফায়ার” নামে পরিচিত এবং এর সুবিধা হলো এর কম্প্যাক্ট গঠন ও উচ্চ দক্ষতা।
৪. উচ্চতর পুনরাবৃত্তি হার: এর লক্ষ্য হলো সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাত ও ডেটা সংগ্রহের দক্ষতা উন্নত করা এবং স্পেস চার্জ এফেক্টের সীমাবদ্ধতাগুলো মোকাবেলা করা। দুটি প্রধান উপায়:
রেজোন্যান্স এনহ্যান্সড ক্যাভিটি টেকনোলজি: উচ্চ-নির্ভুল রেজোনেন্ট ক্যাভিটি ব্যবহার করে মেগাহার্টজ স্তরের পুনরাবৃত্তিমূলক ফ্রিকোয়েন্সি পালসের শীর্ষ শক্তি বৃদ্ধি করে এইচএইচজি (HHG) চালনা করার প্রযুক্তিটি এক্সইউভি (XUV) ফ্রিকোয়েন্সি কম্বের মতো ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হয়েছে, কিন্তু বিচ্ছিন্ন অ্যাটোসেকেন্ড পালস তৈরি করা এখনও একটি চ্যালেঞ্জ।
উচ্চ পুনরাবৃত্তি হার এবংউচ্চ ক্ষমতার লেজারওপিসিপিএ, নন-লিনিয়ার পোস্ট কম্প্রেশনের সাথে যুক্ত ফাইবার সিপিএ এবং থিন ফিল্ম অসিলেটর সহ ডাইরেক্ট ড্রাইভের মাধ্যমে ১০০ কিলোহার্টজ পুনরাবৃত্তি হারে বিচ্ছিন্ন অ্যাটোসেকেন্ড পালস তৈরি করা সম্ভব হয়েছে।