অনন্য অতি দ্রুত লেজার পর্ব দুই

অনন্যঅতি দ্রুত লেজারদ্বিতীয় পর্ব

বিচ্ছুরণ এবং স্পন্দন বিস্তার: গ্রুপ ডিলে ডিসপারশন
আল্ট্রাফাস্ট লেজার ব্যবহার করার সময় সম্মুখীন হওয়া সবচেয়ে কঠিন প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হলো, প্রাথমিকভাবে নির্গত অতি-সংক্ষিপ্ত স্পন্দনগুলির সময়কাল বজায় রাখা।লেজারঅতি দ্রুতগতির স্পন্দনগুলো সময় বিকৃতির জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল, যা স্পন্দনগুলোকে দীর্ঘতর করে তোলে। প্রাথমিক স্পন্দনের সময়কাল যত কমে আসে, এই প্রভাব তত তীব্র হয়। যদিও অতি দ্রুতগতির লেজার ৫০ সেকেন্ড সময়কালের স্পন্দন নির্গত করতে পারে, আয়না এবং লেন্স ব্যবহার করে স্পন্দনটিকে লক্ষ্যস্থলে প্রেরণ করার মাধ্যমে এর সময়কে বিবর্ধিত করা যায়, অথবা এমনকি শুধু বাতাসের মধ্য দিয়েও স্পন্দনটি প্রেরণ করা সম্ভব।

এই সময়গত বিকৃতিকে গ্রুপ ডিলেড ডিসপারশন (GDD) নামক একটি পরিমাপের মাধ্যমে পরিমাপ করা হয়, যা সেকেন্ড-অর্ডার ডিসপারশন নামেও পরিচিত। প্রকৃতপক্ষে, উচ্চতর ক্রমের ডিসপারশন টার্মও রয়েছে যা আল্ট্রাফার্ট-লেজার পালসের সময় বণ্টনকে প্রভাবিত করতে পারে, কিন্তু বাস্তবে, শুধুমাত্র GDD-এর প্রভাব পরীক্ষা করাই সাধারণত যথেষ্ট। GDD হলো একটি কম্পাঙ্ক-নির্ভর মান যা একটি নির্দিষ্ট উপাদানের পুরুত্বের সাথে রৈখিকভাবে সমানুপাতিক। লেন্স, উইন্ডো এবং অবজেক্টিভ উপাদানের মতো ট্রান্সমিশন অপটিক্সগুলিতে সাধারণত ধনাত্মক GDD মান থাকে, যা নির্দেশ করে যে একবার সংকুচিত হলে পালসগুলি ট্রান্সমিশন অপটিক্সকে নির্গত পালসের চেয়ে দীর্ঘতর পালস স্থায়িত্ব দিতে পারে।লেজার সিস্টেমকম কম্পাঙ্কের (অর্থাৎ, দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) উপাদানগুলো উচ্চ কম্পাঙ্কের (অর্থাৎ, ক্ষুদ্রতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) উপাদানগুলোর চেয়ে দ্রুততর গতিতে সঞ্চারিত হয়। স্পন্দনটি যত বেশি পদার্থের মধ্য দিয়ে যায়, স্পন্দনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সময়ের সাথে সাথে ততই প্রসারিত হতে থাকে। স্পন্দনের সময়কাল কম হলে এবং ফলস্বরূপ ব্যান্ডউইথ বেশি হলে, এই প্রভাব আরও প্রকট হয় এবং এর ফলে স্পন্দনের সময়ে উল্লেখযোগ্য বিকৃতি ঘটতে পারে।

অতি দ্রুত লেজার অ্যাপ্লিকেশন
বর্ণালীবিদ্যা
অতি দ্রুতগতির লেজার উৎসের আবির্ভাবের পর থেকে স্পেকট্রোস্কোপি এর অন্যতম প্রধান প্রয়োগক্ষেত্র হয়ে উঠেছে। পালসের সময়কাল ফেমটোসেকেন্ড বা এমনকি অ্যাটোসেকেন্ডে কমিয়ে আনার মাধ্যমে পদার্থবিদ্যা, রসায়ন এবং জীববিজ্ঞানের সেইসব গতিশীল প্রক্রিয়া, যা ঐতিহাসিকভাবে পর্যবেক্ষণ করা অসম্ভব ছিল, এখন তা সম্ভব হয়েছে। এর অন্যতম প্রধান প্রক্রিয়া হলো পারমাণবিক গতি, এবং এই পারমাণবিক গতির পর্যবেক্ষণ আণবিক কম্পন, আণবিক বিয়োজন এবং সালোকসংশ্লেষী প্রোটিনে শক্তি স্থানান্তরের মতো মৌলিক প্রক্রিয়াগুলো সম্পর্কে বৈজ্ঞানিক বোঝাপড়াকে উন্নত করেছে।

বায়োইমেজিং
সর্বোচ্চ ক্ষমতার অতি দ্রুতগতির লেজারগুলো অরৈখিক প্রক্রিয়াকে সমর্থন করে এবং মাল্টি-ফোটন মাইক্রোস্কোপির মতো জৈবিক ইমেজিংয়ের জন্য রেজোলিউশন উন্নত করে। একটি মাল্টি-ফোটন সিস্টেমে, কোনো জৈবিক মাধ্যম বা ফ্লুরোসেন্ট টার্গেট থেকে একটি অরৈখিক সংকেত তৈরি করার জন্য, দুটি ফোটনকে অবশ্যই স্থান ও কালে উপরিপাতিত হতে হয়। এই অরৈখিক প্রক্রিয়াটি ব্যাকগ্রাউন্ড ফ্লুরোসেন্স সংকেতকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে ইমেজিং রেজোলিউশন উন্নত করে, যা একক-ফোটন প্রক্রিয়ার গবেষণাকে বাধাগ্রস্ত করে। সরলীকৃত সংকেত ব্যাকগ্রাউন্ডটি চিত্রিত করা হয়েছে। মাল্টিফোটন মাইক্রোস্কোপের ছোট এক্সাইটেশন অঞ্চলটি ফটোটক্সিসিটিও প্রতিরোধ করে এবং নমুনার ক্ষতি কমিয়ে আনে।

চিত্র ১: মাল্টি-ফোটন মাইক্রোস্কোপ পরীক্ষায় রশ্মিপথের একটি উদাহরণ চিত্র।

লেজার উপাদান প্রক্রিয়াকরণ
অতি-সংক্ষিপ্ত স্পন্দন পদার্থের সাথে যেভাবে অনন্য উপায়ে মিথস্ক্রিয়া করে, তার কারণে অতি-দ্রুত লেজার উৎসগুলো লেজার মাইক্রোমেশিনিং এবং বস্তু প্রক্রিয়াকরণেও বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। পূর্বে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, এলডিটি (LDT) আলোচনার সময়, অতি-দ্রুত স্পন্দনের সময়কাল পদার্থের ল্যাটিসে তাপ ব্যাপনের সময়কালের চেয়ে দ্রুততর হয়। অতি-দ্রুত লেজারগুলো প্রচলিত পদ্ধতির তুলনায় অনেক ছোট তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল তৈরি করে।ন্যানোসেকেন্ড স্পন্দিত লেজারএর ফলে কর্তনজনিত ক্ষতি কম হয় এবং আরও নির্ভুল মেশিনিং সম্ভব হয়। এই নীতিটি চিকিৎসা ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য, যেখানে আল্ট্রাফার্ট-লেজার কাটিংয়ের বর্ধিত নির্ভুলতা পার্শ্ববর্তী টিস্যুর ক্ষতি কমাতে সাহায্য করে এবং লেজার সার্জারির সময় রোগীর অভিজ্ঞতা উন্নত করে।

অ্যাটোসেকেন্ড স্পন্দন: অতি দ্রুত লেজারের ভবিষ্যৎ
গবেষণা ক্রমাগত অতি দ্রুতগতির লেজারকে উন্নত করার সাথে সাথে, আরও কম পালস সময়কাল সহ নতুন এবং উন্নত আলোক উৎস তৈরি হচ্ছে। দ্রুততর ভৌত প্রক্রিয়া সম্পর্কে ধারণা লাভের জন্য, অনেক গবেষক অ্যাটোসেকেন্ড পালস তৈরির উপর মনোযোগ দিচ্ছেন – যা চরম অতিবেগুনি (XUV) তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে প্রায় ১০⁻¹⁸ সেকেন্ডের হয়ে থাকে। অ্যাটোসেকেন্ড পালস ইলেকট্রনের গতিবিধি অনুসরণ করতে সাহায্য করে এবং ইলেকট্রনীয় কাঠামো ও কোয়ান্টাম বলবিদ্যা সম্পর্কে আমাদের বোঝাপড়াকে উন্নত করে। যদিও শিল্প প্রক্রিয়ায় XUV অ্যাটোসেকেন্ড লেজারের সংযোজন এখনও উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি লাভ করেনি, এই ক্ষেত্রে চলমান গবেষণা এবং অগ্রগতি প্রায় নিশ্চিতভাবেই এই প্রযুক্তিকে গবেষণাগার থেকে বের করে উৎপাদনে নিয়ে আসবে, যেমনটা ফেমটোসেকেন্ড এবং পিকোসেকেন্ডের ক্ষেত্রে ঘটেছে।লেজার উৎস.