پلسڈ لیزرز کا جائزہ

کا جائزہنبض شدہ لیزرز

پیدا کرنے کا سب سے سیدھا طریقہلیزردالوں کو مسلسل لیزر کے باہر ایک ماڈیولیٹر شامل کرنا ہے۔ یہ طریقہ تیز ترین picosecond نبض پیدا کر سکتا ہے، اگرچہ سادہ، لیکن ضائع ہونے والی روشنی کی توانائی اور چوٹی کی طاقت مسلسل روشنی کی طاقت سے زیادہ نہیں ہو سکتی۔ لہذا، لیزر دالیں پیدا کرنے کا ایک زیادہ موثر طریقہ یہ ہے کہ لیزر کیویٹی میں ماڈیول کیا جائے، پلس ٹرین کے آف ٹائم پر توانائی کو ذخیرہ کیا جائے اور اسے وقت پر جاری کیا جائے۔ لیزر کیوٹی ماڈیولیشن کے ذریعے دالیں پیدا کرنے کے لیے جو چار عام تکنیکیں استعمال کی جاتی ہیں وہ ہیں گین سوئچنگ، کیو سوئچنگ (لوس سوئچنگ)، کیویٹی خالی کرنا، اور موڈ لاکنگ۔

گین سوئچ پمپ پاور کو ماڈیول کرکے مختصر دالیں پیدا کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، سیمی کنڈکٹر گین سوئچڈ لیزر موجودہ ماڈیولیشن کے ذریعے چند نینو سیکنڈز سے سو پکو سیکنڈ تک دالیں پیدا کر سکتے ہیں۔ اگرچہ نبض کی توانائی کم ہے، یہ طریقہ بہت لچکدار ہے، جیسے کہ ایڈجسٹ ریپیٹیشن فریکوئنسی اور نبض کی چوڑائی فراہم کرنا۔ 2018 میں، ٹوکیو یونیورسٹی کے محققین نے فیمٹوسیکنڈ گین سوئچڈ سیمی کنڈکٹر لیزر کی اطلاع دی، جو 40 سالہ تکنیکی رکاوٹ میں پیش رفت کی نمائندگی کرتا ہے۔

مضبوط نینو سیکنڈ کی دالیں عام طور پر Q-switched lasers کے ذریعے پیدا ہوتی ہیں، جو کہ گہا میں کئی چکروں میں خارج ہوتی ہیں، اور نبض کی توانائی نظام کے سائز کے لحاظ سے کئی ملی جولز سے لے کر کئی جولز تک ہوتی ہے۔ درمیانی توانائی (عام طور پر 1 μJ سے کم) picosecond اور femtosecond دالیں بنیادی طور پر موڈ لاکڈ لیزرز کے ذریعے پیدا ہوتی ہیں۔ لیزر ریزونیٹر میں ایک یا زیادہ الٹرا شارٹ دالیں ہیں جو مسلسل چکر لگاتی ہیں۔ ہر intracavity پلس آؤٹ پٹ کپلنگ آئینے کے ذریعے ایک نبض منتقل کرتی ہے، اور ریفریکونسی عام طور پر 10 MHz اور 100 GHz کے درمیان ہوتی ہے۔ نیچے دی گئی تصویر مکمل طور پر نارمل بازی (ANDi) ڈسپیوٹیو سولٹن فیمٹوسیکنڈ کو ظاہر کرتی ہے۔فائبر لیزر ڈیوائس، جن میں سے زیادہ تر Thorlabs معیاری اجزاء (فائبر، لینس، ماؤنٹ اور ڈسپلیسمنٹ ٹیبل) کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جا سکتا ہے۔

گہا خالی کرنے کی تکنیک کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔کیو سوئچڈ لیزرزکم ریفریکونسی کے ساتھ نبض کی توانائی بڑھانے کے لیے چھوٹی دالیں اور موڈ لاک لیزرز حاصل کرنے کے لیے۔

ٹائم ڈومین اور فریکوئنسی ڈومین دالیں۔
وقت کے ساتھ نبض کی لکیری شکل عام طور پر نسبتاً آسان ہوتی ہے اور اس کا اظہار Gaussian اور sech² افعال سے کیا جا سکتا ہے۔ نبض کا وقت (جسے نبض کی چوڑائی بھی کہا جاتا ہے) کو عام طور پر نصف اونچائی کی چوڑائی (FWHM) قدر سے ظاہر کیا جاتا ہے، یعنی وہ چوڑائی جس میں آپٹیکل پاور کم از کم چوٹی کی طاقت کا نصف ہے۔ کیو سوئچڈ لیزر نینو سیکنڈ کی مختصر دالیں پیدا کرتا ہے۔
موڈ لاکڈ لیزرز دسیوں پکوسیکنڈز سے فیمٹو سیکنڈز کی ترتیب میں الٹرا شارٹ پلس (USP) تیار کرتے ہیں۔ تیز رفتار الیکٹرانکس صرف دسیوں picoseconds تک کی پیمائش کر سکتے ہیں، اور چھوٹی دالیں صرف آپٹیکل ٹیکنالوجیز جیسے autocorrelators، FROG اور SPIDER سے ناپی جا سکتی ہیں۔ جب کہ نینو سیکنڈ یا لمبی دالیں سفر کے دوران اپنی نبض کی چوڑائی کو مشکل سے تبدیل کرتی ہیں، یہاں تک کہ طویل فاصلے پر بھی، انتہائی مختصر دالیں مختلف عوامل سے متاثر ہو سکتی ہیں:

بازی کے نتیجے میں نبض کی ایک بڑی چوڑائی ہو سکتی ہے، لیکن اسے مخالف بازی کے ساتھ دوبارہ کمپریس کیا جا سکتا ہے۔ مندرجہ ذیل خاکہ سے پتہ چلتا ہے کہ کس طرح Thorlabs femtosecond پلس کمپریسر خوردبین کے پھیلاؤ کی تلافی کرتا ہے۔

نان لائنیرٹی عام طور پر نبض کی چوڑائی کو براہ راست متاثر نہیں کرتی ہے، لیکن یہ بینڈوتھ کو چوڑا کرتی ہے، جس سے نبض پھیلنے کے دوران پھیلنے کے لیے زیادہ حساس ہو جاتی ہے۔ کسی بھی قسم کا فائبر، بشمول محدود بینڈوڈتھ کے ساتھ دیگر گین میڈیا، بینڈوتھ یا الٹرا شارٹ پلس کی شکل کو متاثر کر سکتا ہے، اور بینڈوڈتھ میں کمی وقت کے ساتھ ساتھ چوڑائی کا باعث بن سکتی ہے۔ ایسے معاملات بھی ہوتے ہیں جب سپیکٹرم تنگ ہونے پر مضبوطی سے چہچہاتی نبض کی چوڑائی کم ہو جاتی ہے۔