முழு அமைப்பின் கண்ணோட்டம்: லேசர் ஒளிக்கற்றையை பிரதிபலிக்கும் மற்றும் திசைதிருப்பும் முன்புறத்தில் லென்ஸ்கள் மற்றும் கண்ணாடிகளுடன், படத்தின் மையத்தில் லேசரைக் காணலாம். கடன்: Moritz Seidel / ETH Zürich
லேசர் என்ற சொல் பொதுவாக ஒரு வலுவான செறிவூட்டப்பட்ட மற்றும் தொடர்ச்சியான ஒளிக்கற்றையின் படத்தை உருவாக்குகிறது. அத்தகைய ஒளியை உருவாக்கும் லேசர்கள் உண்மையில் மிகவும் பொதுவானவை மற்றும் பயனுள்ளவை. இருப்பினும், விஞ்ஞானம் மற்றும் தொழில்துறைக்கு பெரும்பாலும் லேசர் ஒளியின் மிகக் குறுகிய மற்றும் வலுவான துடிப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.
இந்த பருப்புகளை இயந்திரப் பொருட்களுக்குப் பயன்படுத்தலாம் அல்லது எக்ஸ்-கதிர்கள் வரை அதிக ஹார்மோனிக் அதிர்வெண்களை உருவாக்கலாம், இது அட்டோசெகண்ட் வரம்பில் (ஒரு நொடியில் பில்லியனில் ஒரு பங்கு) மிக விரைவான செயல்முறைகளை காண உதவும்.
குவாண்டம் எலக்ட்ரானிக்ஸ் நிறுவனத்தின் பேராசிரியை உர்சுலா கெல்லர் தலைமையிலான ETH சூரிச்சில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, இப்போது அத்தகைய லேசர் பருப்புகளுக்கு ஒரு புதிய சாதனை படைத்துள்ளது: 550 வாட்ஸ் சராசரி சக்தியில் அவை முந்தைய அதிகபட்ச சக்தியை 50 சதவீதத்திற்கும் அதிகமாக விஞ்சுகின்றன. அவை லேசர் ஆஸிலேட்டரால் உருவாக்கப்பட்ட மிக வலுவான துடிப்புகள்.
அதே நேரத்தில், அவை மிகக் குறுகியவை-அவை ஒரு பைக்கோசெகண்ட் அல்லது ஒரு வினாடியின் மில்லியனில் ஒரு பங்கை விட குறைவாக நீடிக்கும்-மற்றும் ஒரு வினாடிக்கு ஐந்து மில்லியன் துடிப்புகள் என்ற உயர் விகிதத்தில் வழக்கமான வரிசையில் லேசரை விட்டு வெளியேறும். குறுகிய பருப்பு வகைகள் 100 மெகாவாட்களின் உச்ச சக்தியை அடைகின்றன (கோட்பாட்டில், இது ஒரு குறுகிய காலத்திற்கு 100.000 வெற்றிட கிளீனர்களை ஆற்றுவதற்கு போதுமானதாக இருக்கும்).
ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் முடிவுகளை சமீபத்தில் இதழில் வெளியிட்டனர் ஆப்டிகா.
கடந்த 25 ஆண்டுகளாக, கெல்லரின் ஆராய்ச்சிக் குழு, குறுகிய துடிப்புள்ள வட்டு லேசர்கள் என்று அழைக்கப்படுவதைத் தொடர்ந்து மேம்படுத்துவதில் பணியாற்றி வருகிறது, இதில் லேசர் பொருள் 100 மைக்ரோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட மெல்லிய வட்டு, யெட்டர்பியம் அணுக்கள் கொண்ட படிகத்தைக் கொண்டுள்ளது.
மீண்டும் மீண்டும், கெல்லரும் அவரது சக ஊழியர்களும் புதிய சிக்கல்களை எதிர்கொண்டனர், இது ஆரம்பத்தில் அதிகாரத்தை மேலும் அதிகரிக்கத் தடையாக இருந்தது. அடிக்கடி, கண்கவர் சம்பவங்கள் நடந்தன, இதில் லேசரின் வெவ்வேறு பாகங்கள் அழிக்கப்பட்டன. சிக்கல்களைத் தீர்ப்பது புதிய நுண்ணறிவுகளுக்கு வழிவகுத்தது, இது குறுகிய துடிப்புள்ள லேசர்களை உருவாக்கியது, இது தொழில்துறை பயன்பாடுகளிலும் பிரபலமானது, மேலும் நம்பகமானது.
“இன்னும் அதிக சக்தி மற்றும் 5.5 மெகாஹெர்ட்ஸ் துடிப்பு விகிதங்களின் கலவையானது, இப்போது நாம் அடைந்துள்ளது, இரண்டு கண்டுபிடிப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது,” Moritz Seidel, Ph.D. கெல்லரின் ஆய்வகத்தில் மாணவர். ஒன்று, அவரும் அவரது சகாக்களும் ஒரு சிறப்பு கண்ணாடி அமைப்பைப் பயன்படுத்தினர், இது லேசரின் உள்ளே ஒளியை வட்டு வழியாக பல முறை அனுப்புகிறது, அது லேசரை ஒரு அவுட்கப்ளிங் மிரர் மூலம் வெளியேற்றுகிறது.
“இந்த ஏற்பாடு லேசர் நிலையற்றதாக இல்லாமல் ஒளியை மிகவும் பெருக்க அனுமதிக்கிறது,” என்கிறார் சீடெல்.
இரண்டாவது கண்டுபிடிப்பு துடிப்புள்ள லேசரின் மையப் பகுதியைக் குறிக்கிறது: செமிகண்டக்டர் பொருளால் செய்யப்பட்ட ஒரு சிறப்பு கண்ணாடி, இது ஏற்கனவே முப்பது ஆண்டுகளுக்கு முன்பு கெல்லரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது மற்றும் SESAM (செமிகண்டக்டர் சாச்சுரபிள் அப்சார்பர் மிரர்) என்ற மறக்கமுடியாத சுருக்கத்தால் செல்கிறது. சாதாரண கண்ணாடியைப் போலல்லாமல், SESAM இன் பிரதிபலிப்பு ஒளியின் வலிமையைப் பொறுத்தது.
பருப்பு வகைகள் SESAM க்கு நன்றி
SESAM ஐப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் லேசரை ஒரு தொடர்ச்சியான கற்றைக்கு பதிலாக குறுகிய பருப்புகளை அனுப்புகிறார்கள். பருப்பு வகைகள் அதிக தீவிரம் கொண்டவை, ஏனெனில் ஒளி ஆற்றல் குறுகிய காலத்தில் குவிக்கப்படுகிறது. ஒரு லேசர் லேசர் ஒளியை வெளியே அனுப்ப, அதன் உள்ளே இருக்கும் ஒளியின் தீவிரம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பு மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.
இங்குதான் SESAM செயல்பாட்டுக்கு வருகிறது: இது ஏற்கனவே பலமுறை பெருக்கும் வட்டு வழியாக சென்ற ஒளியை பிரதிபலிக்கிறது, குறிப்பாக ஒளியின் தீவிரம் அதிகமாக இருந்தால். இதன் விளைவாக, லேசர் தானாகவே துடிப்பு பயன்முறையில் செல்கிறது.
“இப்போது நாம் அடைந்துள்ள சக்திகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய சக்திகளைக் கொண்ட துடிப்புகள், லேசருக்கு வெளியே பல தனித்தனி பெருக்கிகள் மூலம் பலவீனமான லேசர் பருப்புகளை அனுப்புவதன் மூலம் மட்டுமே அடைய முடியும்” என்கிறார் சீடெல்.
இதன் தீமை என்னவென்றால், பெருக்கம் அதிக இரைச்சலுக்கு வழிவகுக்கிறது, இது சக்தியின் ஏற்ற இறக்கங்களுடன் தொடர்புடையது, இது குறிப்பாக துல்லியமான அளவீடுகளில் சிக்கல்களை ஏற்படுத்துகிறது.
லேசர் ஆஸிலேட்டரைப் பயன்படுத்தி நேரடியாக உயர் சக்தியை உருவாக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல தந்திரமான தொழில்நுட்ப சிக்கல்களைத் தீர்க்க வேண்டியிருந்தது-உதாரணமாக, SESAM கண்ணாடியின் குறைக்கடத்தி அடுக்கில் ஒரு மெல்லிய சபையர் சாளரத்தை எவ்வாறு இணைப்பது, இது கண்ணாடியின் பண்புகளை வலுவாக மேம்படுத்துகிறது. .
“இது இறுதியாக வேலை செய்தபோது, லேசர் எவ்வாறு பருப்புகளை உருவாக்கியது என்பதை நாங்கள் கவனித்தோம் – அது மிகவும் அருமையாக இருந்தது,” என்கிறார் சீடெல்.
பெருக்கிகளுக்கு மாற்று
உர்சுலா கெல்லரும் இந்த முடிவுகளால் மகிழ்ச்சியடைந்து, “நாங்கள் … இந்த பருப்புகளை ஒரு சில சுழற்சிகளின் ஆட்சிக்கு மிகவும் திறமையாக குறைக்க முடியும் என்று எதிர்பார்க்கிறோம், இது அட்டோசெகண்ட் பருப்புகளை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் முக்கியமானது.”
கெல்லரின் கூற்றுப்படி, புதிய லேசரால் சாத்தியமான வேகமான மற்றும் வலுவான பருப்பு வகைகள், புதிய அதிர்வெண் சீப்புகள் எனப்படும் புறஊதாக் கதிர்களில் உள்ள பயன்பாடுகளைக் காணலாம், இது இன்னும் துல்லியமான கடிகாரங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
“இயற்கை மாறிலிகள் நிலையானவை அல்ல என்பதை ஒரு நாள் காண்பிப்பது ஒரு கனவு” என்கிறார் கெல்லர். மேலும், டெராஹெர்ட்ஸ் கதிர்வீச்சு, புலப்படும் அல்லது அகச்சிவப்பு ஒளியை விட மிக நீண்ட அலைநீளம் கொண்டது, லேசரைக் கொண்டு உருவாக்கலாம், பின்னர், எடுத்துக்காட்டாக, பொருட்களை சோதிக்க பயன்படுத்தலாம்.
“ஒட்டுமொத்தமாக, எங்கள் துடிப்பு ஒளிக்கதிர்கள் மூலம் லேசர் ஆஸிலேட்டர்கள் பெருக்கி அடிப்படையிலான லேசர் அமைப்புகளுக்கு ஒரு நல்ல மாற்றாக இருப்பதையும், அவை புதிய மற்றும் சிறந்த அளவீட்டை செயல்படுத்துகின்றன என்பதையும் நாங்கள் காட்டினோம்” என்று கெல்லர் கூறுகிறார்.
மேலும் தகவல்:
Moritz Seidel மற்றும் பலர், அல்ட்ராஃபாஸ்ட் 550-W சராசரி சக்தி மெல்லிய-வட்டு லேசர் ஆஸிலேட்டர், ஆப்டிகா (2024) DOI: 10.1364/OPTICA.529185
மேற்கோள்: MIC இலிருந்து இன்றுவரை (2024, அக்டோபர் 12) வலிமையான அல்ட்ரா-ஷார்ட் லேசர் பருப்புகளை உருவாக்கும் லேசரை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர். .html
இந்த ஆவணம் பதிப்புரிமைக்கு உட்பட்டது. தனிப்பட்ட ஆய்வு அல்லது ஆராய்ச்சி நோக்கத்திற்காக எந்தவொரு நியாயமான டீலிங் தவிர, எழுத்துப்பூர்வ அனுமதியின்றி எந்தப் பகுதியையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியாது. உள்ளடக்கம் தகவல் நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது.