آج، ہم انتہائی - تنگ لائن وڈتھ لیزر کے لیے ایک "ایک رنگی" لیزر متعارف کرائیں گے۔اس کا ظہور لیزر کے اطلاق کے بہت سے شعبوں میں خلا کو پُر کرتا ہے، اور حالیہ برسوں میں کشش ثقل کی لہروں کا پتہ لگانے، liDAR، تقسیم شدہ سینسنگ، تیز رفتار مربوط نظری مواصلات اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، جو کہ ایک "مشن" ہے جو نہیں ہو سکتا۔ صرف لیزر پاور کو بہتر بنا کر مکمل کیا گیا۔
ایک تنگ لائن وڈتھ لیزر کیا ہے؟
اصطلاح "لائن کی چوڑائی" فریکوئنسی ڈومین میں لیزر کی سپیکٹرل لائن کی چوڑائی سے مراد ہے، جو عام طور پر سپیکٹرم (FWHM) کی نصف چوٹی مکمل چوڑائی کے لحاظ سے مقدار میں طے کی جاتی ہے۔لائن وِڈتھ بنیادی طور پر پرجوش ایٹموں یا آئنوں کی بے ساختہ تابکاری، فیز شور، گونجنے والے کی مکینیکل کمپن، درجہ حرارت کے جھٹکے اور دیگر بیرونی عوامل سے متاثر ہوتی ہے۔لائن کی چوڑائی کی قدر جتنی کم ہوگی، طیف کی پاکیزگی اتنی ہی زیادہ ہوگی، یعنی لیزر کی یک رنگی بہتر ہوگی۔ایسی خصوصیات والے لیزرز میں عام طور پر بہت کم مرحلہ یا فریکوئنسی شور ہوتا ہے اور نسبتاً کم شدت والا شور ہوتا ہے۔ایک ہی وقت میں، لیزر کی لکیری چوڑائی کی قدر جتنی چھوٹی ہوگی، متعلقہ ہم آہنگی اتنی ہی مضبوط ہوگی، جو کہ ایک انتہائی طویل ہم آہنگی کی لمبائی کے طور پر ظاہر ہوتی ہے۔
تنگ لائن وڈتھ لیزر کی وصولی اور اطلاق
لیزر کے کام کرنے والے مادے کی موروثی گین لائن وڈتھ سے محدود، روایتی آسکیلیٹر پر ہی انحصار کرتے ہوئے تنگ لائن وڈتھ لیزر کے آؤٹ پٹ کو براہ راست محسوس کرنا تقریباً ناممکن ہے۔تنگ لائن وڈتھ لیزر کے آپریشن کو محسوس کرنے کے لیے، عام طور پر گین اسپیکٹرم میں طول بلد ماڈیولس کو محدود کرنے یا منتخب کرنے کے لیے فلٹرز، گریٹنگ اور دیگر آلات کا استعمال ضروری ہوتا ہے، طول البلد طریقوں کے درمیان خالص نفع کے فرق کو بڑھانا، تاکہ ایک لیزر ریزونیٹر میں چند یا صرف ایک طول بلد موڈ دولن۔اس عمل میں، لیزر آؤٹ پٹ پر شور کے اثر کو کنٹرول کرنے اور بیرونی ماحول کے کمپن اور درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی وجہ سے ہونے والی اسپیکٹرل لائنوں کی وسعت کو کم کرنے کے لیے اکثر ضروری ہوتا ہے۔ایک ہی وقت میں، اسے شور کے ماخذ کو سمجھنے اور لیزر کے ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے فیز یا فریکوئنسی شور سپیکٹرل کثافت کے تجزیہ کے ساتھ بھی ملایا جا سکتا ہے، تاکہ تنگ لائن وڈتھ لیزر کی مستحکم پیداوار حاصل کی جا سکے۔
آئیے لیزرز کی کئی مختلف اقسام کے تنگ لائن وڈتھ آپریشن کے احساس پر ایک نظر ڈالتے ہیں۔
سیمی کنڈکٹر لیزرز میں کمپیکٹ سائز، اعلی کارکردگی، لمبی زندگی اور اقتصادی فوائد کے فوائد ہیں۔
Fabry-Perot (FP) آپٹیکل ریزونیٹر روایتی میں استعمال ہوتا ہے۔سیمی کنڈکٹر لیزرزعام طور پر کثیر طول البلد موڈ میں گھومتا ہے، اور آؤٹ پٹ لائن کی چوڑائی نسبتاً چوڑی ہوتی ہے، لہذا تنگ لائن چوڑائی کا آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے آپٹیکل فیڈ بیک کو بڑھانا ضروری ہے۔
ڈسٹری بیوٹڈ فیڈ بیک (DFB) اور ڈسٹری بیوٹڈ بریگ ریفلیکشن (DBR) دو مخصوص اندرونی آپٹیکل فیڈ بیک سیمی کنڈکٹر لیزرز ہیں۔چھوٹی گریٹنگ پچ اور اچھی طول موج کے انتخاب کی وجہ سے، مستحکم سنگل فریکوئنسی تنگ لائن وڈتھ آؤٹ پٹ حاصل کرنا آسان ہے۔دونوں ڈھانچوں کے درمیان بنیادی فرق گریٹنگ کی پوزیشن ہے: ڈی ایف بی ڈھانچہ عموماً بریگ گریٹنگ کے متواتر ڈھانچے کو پورے ریزونیٹر میں تقسیم کرتا ہے، اور ڈی بی آر کا گونج عام طور پر ریفلیکشن گریٹنگ ڈھانچہ اور گین ریجن پر مشتمل ہوتا ہے جس میں ضم کیا جاتا ہے۔ آخر کی سطح.اس کے علاوہ، ڈی ایف بی لیزر کم ریفریکٹیو انڈیکس کنٹراسٹ اور کم عکاسی کے ساتھ ایمبیڈڈ گریٹنگز کا استعمال کرتے ہیں۔ڈی بی آر لیزرز اعلی اضطراری انڈیکس کنٹراسٹ اور اعلی عکاسی کے ساتھ سطح کی گریٹنگ کا استعمال کرتے ہیں۔دونوں ڈھانچے میں ایک بڑی فری اسپیکٹرل رینج ہے اور یہ چند نینو میٹر کی حد میں موڈ جمپ کے بغیر طول موج کی ٹیوننگ انجام دے سکتے ہیں، جہاں ڈی بی آر لیزر کی ٹیوننگ کی حد وسیع تر ہوتی ہے۔ڈی ایف بی لیزر.اس کے علاوہ، بیرونی کیوٹی آپٹیکل فیڈ بیک ٹیکنالوجی، جو سیمی کنڈکٹر لیزر چپ کی آؤٹ گوئنگ لائٹ کو فیڈ بیک کرنے اور فریکوئنسی کو منتخب کرنے کے لیے بیرونی آپٹیکل عناصر کا استعمال کرتی ہے، سیمی کنڈکٹر لیزر کے تنگ لائن وڈتھ آپریشن کو بھی محسوس کر سکتی ہے۔
(2) فائبر لیزرز
فائبر لیزرز میں پمپ کی تبدیلی کی اعلی کارکردگی، اچھی بیم کوالٹی اور اعلی جوڑے کی کارکردگی ہوتی ہے، جو لیزر فیلڈ میں تحقیقی موضوع ہیں۔معلوماتی دور کے تناظر میں، فائبر لیزر مارکیٹ میں موجودہ آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم کے ساتھ اچھی مطابقت رکھتے ہیں۔تنگ لائن کی چوڑائی، کم شور اور اچھی ہم آہنگی کے فوائد کے ساتھ سنگل فریکوئنسی فائبر لیزر اس کی ترقی کی اہم سمتوں میں سے ایک بن گیا ہے۔
سنگل طول بلد موڈ آپریشن تنگ لائن چوڑائی پیداوار حاصل کرنے کے لئے فائبر لیزر کا بنیادی ہے، عام طور پر سنگل فریکوئنسی فائبر لیزر کی گونج کی ساخت کے مطابق DFB قسم، DBR قسم اور انگوٹی کی قسم میں تقسیم کیا جا سکتا ہے.ان میں، ڈی ایف بی اور ڈی بی آر سنگل فریکوئنسی فائبر لیزرز کے کام کرنے والے اصول ڈی ایف بی اور ڈی بی آر سیمی کنڈکٹر لیزرز کی طرح ہیں۔
جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، DFB فائبر لیزر کو فائبر میں تقسیم شدہ بریگ گریٹنگ لکھنا ہے۔چونکہ آسکیلیٹر کی کام کرنے والی طول موج فائبر کی مدت سے متاثر ہوتی ہے، اس لیے طول بلد موڈ کو گریٹنگ کے تقسیم شدہ فیڈ بیک کے ذریعے منتخب کیا جا سکتا ہے۔ڈی بی آر لیزر کا لیزر ریزونیٹر عام طور پر فائبر بریگ گریٹنگز کے جوڑے سے بنتا ہے، اور سنگل طول بلد موڈ بنیادی طور پر تنگ بینڈ اور کم ریفلویٹی فائبر بریگ گریٹنگس کے ذریعے منتخب کیا جاتا ہے۔تاہم، اس کے لمبے ریزونیٹر، پیچیدہ ڈھانچے اور موثر تعدد امتیازی میکانزم کی کمی کی وجہ سے، انگوٹھی کی شکل کی گہا موڈ ہاپنگ کا شکار ہے، اور طویل عرصے تک مستقل طولانی موڈ میں مستحکم طور پر کام کرنا مشکل ہے۔
شکل 1، سنگل فریکوئنسی کے دو مخصوص لکیری ڈھانچےفائبر لیزرز
پوسٹ ٹائم: نومبر-27-2023