অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি হারের স্পন্দিত লেজার

অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি হারের স্পন্দিত লেজার

আলো ও পদার্থের মিথস্ক্রিয়ার আণুবীক্ষণিক জগতে, অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি হারের স্পন্দন (UHRPs) সময়ের নির্ভুল মাপকাঠি হিসেবে কাজ করে – এগুলি প্রতি সেকেন্ডে এক বিলিয়নেরও বেশি বার (১ গিগাহার্টজ) স্পন্দিত হয়, বর্ণালী চিত্রণে ক্যান্সার কোষের আণবিক ছাপ ধারণ করে, অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগে বিপুল পরিমাণ ডেটা বহন করে এবং টেলিস্কোপে নক্ষত্রের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্থানাঙ্ক ক্রমাঙ্কন করে। বিশেষ করে লিডারের সনাক্তকরণ মাত্রার উল্লম্ফনে, টেরাহার্টজ অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি হারের স্পন্দিত লেজার (১০০-৩০০ গিগাহার্টজ) ব্যতিচার স্তর ভেদ করার শক্তিশালী হাতিয়ারে পরিণত হচ্ছে, যা ফোটন স্তরের স্থানকালিক নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতার মাধ্যমে ত্রিমাত্রিক উপলব্ধির সীমানাকে নতুন রূপ দিচ্ছে। বর্তমানে, ফোর-ওয়েভ মিক্সিং (FWM) তৈরির জন্য ন্যানোস্কেল প্রক্রিয়াকরণ নির্ভুলতা প্রয়োজন এমন কৃত্রিম ক্ষুদ্র কাঠামো, যেমন মাইক্রো-রিং ক্যাভিটি ব্যবহার করা, অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি হারের অপটিক্যাল স্পন্দন পাওয়ার অন্যতম প্রধান পদ্ধতি। বিজ্ঞানীরা অতি-সূক্ষ্ম কাঠামোর প্রক্রিয়াকরণের প্রকৌশলগত সমস্যা, স্পন্দন শুরুর সময় কম্পাঙ্ক সমন্বয়ের সমস্যা এবং স্পন্দন তৈরির পরে রূপান্তর দক্ষতার সমস্যা সমাধানের উপর মনোযোগ দিচ্ছেন। আরেকটি পদ্ধতি হলো অত্যন্ত অরৈখিক ফাইবার ব্যবহার করা এবং লেজার ক্যাভিটির অভ্যন্তরে মডুলেশন ইনস্টেবিলিটি এফেক্ট বা এফডব্লিউএম এফেক্ট কাজে লাগিয়ে ইউএইচআরপি-কে উত্তেজিত করা। এখন পর্যন্ত, আমাদের আরও একটি দক্ষ “টাইম শেপার” প্রয়োজন।

ক্ষয়কারী FWM প্রভাবকে উত্তেজিত করার জন্য অতিদ্রুত স্পন্দন প্রবেশ করিয়ে UHRP উৎপন্ন করার প্রক্রিয়াকে “আল্ট্রাফাস্ট ইগনিশন” বলা হয়। উপরে উল্লিখিত কৃত্রিম মাইক্রোরিং ক্যাভিটি স্কিম থেকে এটি ভিন্ন, যেখানে অবিরাম পাম্পিং, স্পন্দন উৎপাদন নিয়ন্ত্রণের জন্য ডিটিউনিং-এর সুনির্দিষ্ট সমন্বয় এবং FWM থ্রেশহোল্ড কমানোর জন্য উচ্চমাত্রার নন-লিনিয়ার মিডিয়ার ব্যবহার প্রয়োজন হয়। এর পরিবর্তে, এই “ইগনিশন” অতিদ্রুত স্পন্দনের সর্বোচ্চ শক্তির বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে সরাসরি FWM-কে উত্তেজিত করে এবং “ইগনিশন অফ”-এর পর স্বয়ংসম্পূর্ণ UHRP অর্জন করে।

চিত্র ১-এ ডিসিপেটিভ ফাইবার রিং ক্যাভিটিগুলিতে অতিদ্রুত সীড পালস দ্বারা উদ্দীপনা সৃষ্টির মাধ্যমে পালসের স্ব-সংগঠন অর্জনের মূল প্রক্রিয়াটি দেখানো হয়েছে। বাইরে থেকে প্রবেশ করানো অতি-সংক্ষিপ্ত সীড পালস (পর্যায়কাল T0, পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্ক F) ডিসিপেশন ক্যাভিটির মধ্যে একটি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন পালস ফিল্ডকে উদ্দীপিত করার জন্য “প্রজ্বলন উৎস” হিসেবে কাজ করে। ইন্ট্রাসেলুলার গেইন মডিউলটি স্পেকট্রাল শেপারের সাথে সমন্বিতভাবে কাজ করে টাইম-ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে যৌথ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সীড পালসের শক্তিকে একটি চিরুনি-আকৃতির স্পেকট্রাল প্রতিক্রিয়ায় রূপান্তরিত করে। এই প্রক্রিয়াটি প্রচলিত অবিচ্ছিন্ন পাম্পিংয়ের সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে: সীড পালসটি যখন ডিসিপেশন FWM থ্রেশহোল্ডে পৌঁছায় তখন এটি বন্ধ হয়ে যায়, এবং ডিসিপেশন ক্যাভিটি গেইন ও লসের গতিশীল ভারসাম্যের মাধ্যমে পালসের স্ব-সংগঠিত অবস্থা বজায় রাখে, যেখানে পালসের পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্ক হয় Fs (যা ক্যাভিটির অভ্যন্তরীণ কম্পাঙ্ক FF এবং পর্যায়কাল T-এর অনুরূপ)।

এই গবেষণায় তাত্ত্বিক যাচাইও করা হয়েছে। পরীক্ষামূলক সেটআপে গৃহীত প্যারামিটার এবং ১ পিকোসেকেন্ড (ps) এর উপর ভিত্তি করে।অতি দ্রুত স্পন্দন লেজারপ্রাথমিক ক্ষেত্র হিসেবে, লেজার ক্যাভিটির মধ্যে পালসের টাইম ডোমেইন এবং ফ্রিকোয়েন্সির বিবর্তন প্রক্রিয়ার উপর সংখ্যাসূচক সিমুলেশন চালানো হয়েছিল। দেখা গেছে যে পালসটি তিনটি পর্যায়ের মধ্য দিয়ে যায়: পালস বিভাজন, পালসের পর্যায়ক্রমিক দোলন, এবং সম্পূর্ণ লেজার ক্যাভিটি জুড়ে পালসের সুষম বণ্টন। এই সংখ্যাসূচক ফলাফলটি স্ব-সংগঠনের বৈশিষ্ট্যগুলোকেও সম্পূর্ণরূপে যাচাই করে।পালস লেজার.

অতি দ্রুত সীড পালস প্রজ্বলনের মাধ্যমে ক্ষয়কারী ফাইবার রিং ক্যাভিটির মধ্যে ফোর-ওয়েভ মিক্সিং এফেক্ট সক্রিয় করে, সাব-টেরাহার্টজ (sub-THZ) অতি-উচ্চ পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের পালসের (সীড বন্ধ করার পর ০.৫ ওয়াট শক্তির স্থিতিশীল আউটপুট) স্ব-সংগঠিত উৎপাদন ও রক্ষণাবেক্ষণ সফলভাবে অর্জন করা হয়েছে, যা লাইডার ক্ষেত্রের জন্য একটি নতুন ধরনের আলোক উৎস প্রদান করে: এর সাব-টেরাহার্টজ স্তরের পুনরাবৃত্তি বিন্দু মেঘের রেজোলিউশনকে মিলিমিটার স্তর পর্যন্ত উন্নত করতে পারে। পালসের এই স্ব-টেকসই বৈশিষ্ট্য সিস্টেমের শক্তি খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। সম্পূর্ণ ফাইবার কাঠামোটি ১.৫ মাইক্রোমিটার চোখের সুরক্ষা ব্যান্ডে উচ্চ স্থিতিশীল কার্যকারিতা নিশ্চিত করে। ভবিষ্যতের দিকে তাকালে, এই প্রযুক্তি যানবাহনে স্থাপিত লাইডারের বিবর্তনকে ক্ষুদ্রাকরণ (MZI মাইক্রো-ফিল্টারের উপর ভিত্তি করে) এবং দূরপাল্লার সনাক্তকরণের (শক্তি > ১ ওয়াট পর্যন্ত সম্প্রসারণ) দিকে চালিত করবে বলে আশা করা যায়, এবং বহু-তরঙ্গদৈর্ঘ্য সমন্বিত প্রজ্বলন ও বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে জটিল পরিবেশের উপলব্ধির প্রয়োজনীয়তার সাথে আরও খাপ খাইয়ে নেবে।