ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕಾಗಿ ಅಲ್ಟ್ರಾ ಫಾಸ್ಟ್ ಲೇಸರ್

ಅಲ್ಟ್ರಾ ಫಾಸ್ಟ್ ಲೇಸರ್ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕಾಗಿ
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಬಲವಾದ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಂದ ನಡೆಸಲ್ಪಡುವ ಹೈ-ಆರ್ಡರ್ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಜನರೇಷನ್ (HHG) ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸಾರವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಅಯಾನೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ವೇಗಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ಬಲವಾದ ಲೇಸರ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ಮರುಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ XUV ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲ, ಶಕ್ತಿ, ತರಂಗಾಂತರ ಮತ್ತು ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ.ಚಾಲನಾ ಲೇಸರ್(ಅಲ್ಟ್ರಾ ಫಾಸ್ಟ್ ಲೇಸರ್): ಕಡಿಮೆ ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲವು ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯು ಅಯಾನೀಕರಣ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ದೀರ್ಘ ತರಂಗಾಂತರವು ಕಟ್‌ಆಫ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರವು ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಏಕ ಪಲ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಕಾಕತಾಳೀಯ ಎಣಿಕೆ, ಇತ್ಯಾದಿ) ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್ ಸೂಚ್ಯಂಕದ ಮೇಲೆ ವಿಭಿನ್ನ ಒತ್ತುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ವಿಭಿನ್ನ ಮತ್ತು ಸಮಗ್ರ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಡುತ್ತದೆ. ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

ಚಾಲನಾ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ನಾಲ್ಕು ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಮಾರ್ಗಗಳು (ಅಲ್ಟ್ರಾ ಫಾಸ್ಟ್ ಲೇಸರ್)
1. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ: HHG ಯ ಕಡಿಮೆ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಥ್ರೂಪುಟ್ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಕಸನವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಚಿರ್ಪ್ಡ್ ಪಲ್ಸ್ ಆಂಪ್ಲಿಫಿಕೇಶನ್ (CPA) ನಿಂದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಯಾರಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ಚಿರ್ಪ್ಡ್ ಪಲ್ಸ್ ಆಂಪ್ಲಿಫಿಕೇಶನ್ (OPCPA), ಡ್ಯುಯಲ್ ಚಿರ್ಪ್ಡ್ OPA (DC-OPA), ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಡೊಮೇನ್ OPA (FOPA), ಮತ್ತು ಕ್ವಾಸಿ ಫೇಸ್ ಮ್ಯಾಚಿಂಗ್ OPCPA (QPCPA) ಸೇರಿದಂತೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಯಾರಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ಆಂಪ್ಲಿಫಿಕೇಶನ್ ಕುಟುಂಬಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗಿದೆ. ಉಷ್ಣ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಮತ್ತು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಹಾನಿಯಂತಹ ಏಕ ಚಾನಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್‌ಗಳ ಭೌತಿಕ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಜೌಲ್ ಮಟ್ಟದ ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಕಿರಣ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ (CBC) ಮತ್ತು ಪಲ್ಸ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟಿಂಗ್ ಆಂಪ್ಲಿಫಿಕೇಶನ್ (DPA) ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ.
2. ಕಡಿಮೆ ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದಾದ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಕಡಿಮೆ ಅಥವಾ ಸಬ್ ಪೀರಿಯಡ್ ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಎನ್ವಲಪ್ ಹಂತ (CEP) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲವನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಉದ್ದಗಳಿಗೆ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲು ಹಾಲೋ ಕೋರ್ ಫೈಬರ್ (HCF), ಮಲ್ಟಿ ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ (MPSC), ಮತ್ತು ಮಲ್ಟಿ-ಚಾನೆಲ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ (MPC) ನಂತಹ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಪೋಸ್ಟ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಮುಖ್ಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಸೇರಿವೆ. CEP ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು f-2f ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆವರ್ತನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ/ಫೀಡ್‌ಫಾರ್ವರ್ಡ್ (AOFS, AOPDF ನಂತಹ) ಅಥವಾ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಆಲ್-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ವಯಂ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
3. ದೀರ್ಘ ತರಂಗಾಂತರ: ಜೈವಿಕ ಅಣು ಚಿತ್ರಣಕ್ಕಾಗಿ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು "ನೀರಿನ ಕಿಟಕಿ" ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ತಳ್ಳಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಮಾರ್ಗಗಳು:
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಯಾರಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ವರ್ಧನೆ (OPA) ಮತ್ತು ಅದರ ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್: ಇದು 1-5 μm ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಪರಿಹಾರವಾಗಿದ್ದು, BiBO ಮತ್ತು MgO ನಂತಹ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ: LN; >5 μm ತರಂಗಾಂತರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ZGP ಮತ್ತು LiGaS ₂ ನಂತಹ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಜನರೇಷನ್ (DFG) ಮತ್ತು ಇಂಟ್ರಾ ಪಲ್ಸ್ ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ (IPDFG): ಬೀಜ ಮೂಲಗಳನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ CEP ಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಒದಗಿಸಬಹುದು.
Cr: ZnS/Se ಟ್ರಾನ್ಸಿಶನ್ ಮೆಟಲ್ ಡೋಪ್ಡ್ ಚಾಲ್ಕೊಜೆನೈಡ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಂತಹ ನೇರ ಲೇಸರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು "ಮಧ್ಯಮ ಅತಿಗೆಂಪು ಟೈಟಾನಿಯಂ ನೀಲಮಣಿ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
4. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರ: ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಡೇಟಾ ಸ್ವಾಧೀನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ಮಾರ್ಗಗಳು:
ಅನುರಣನ ವರ್ಧಿತ ಕುಹರದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: HHG ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಜ್ ಮಟ್ಟದ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಆವರ್ತನ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯ ಅನುರಣನ ಕುಹರಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು, XUV ಆವರ್ತನ ಬಾಚಣಿಗೆಗಳಂತಹ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಇನ್ನೂ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರ ಮತ್ತುಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಲೇಸರ್OPCPA, ಫೈಬರ್ CPA ಜೊತೆಗೆ ನಾನ್‌ಲೀನಿಯರ್ ಪೋಸ್ಟ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ಮತ್ತು ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಆಸಿಲೇಟರ್ ಸೇರಿದಂತೆ ನೇರ ಡ್ರೈವ್, 100 kHz ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರದಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಪಲ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ.