ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರ ಪಲ್ಸ್ಡ್ ಲೇಸರ್

ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರ ಪಲ್ಸ್ಡ್ ಲೇಸರ್

ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರದ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳು (UHRP ಗಳು) ಸಮಯದ ನಿಖರವಾದ ಆಡಳಿತಗಾರರಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ - ಅವು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಒಂದು ಶತಕೋಟಿ ಬಾರಿ (1GHz) ಆಂದೋಲನಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಕೋಶಗಳ ಆಣ್ವಿಕ ಬೆರಳಚ್ಚುಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುತ್ತವೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಡೇಟಾವನ್ನು ಸಾಗಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದೂರದರ್ಶಕಗಳಲ್ಲಿ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ತರಂಗಾಂತರ ನಿರ್ದೇಶಾಂಕಗಳನ್ನು ಮಾಪನಾಂಕ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಲಿಡಾರ್‌ನ ಪತ್ತೆ ಆಯಾಮದ ಅಧಿಕದಲ್ಲಿ, ಟೆರಾಹೆರ್ಟ್ಜ್ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರದ ಪಲ್ಸೆಡ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು (100-300 GHz) ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಪದರವನ್ನು ಭೇದಿಸಲು ಪ್ರಬಲ ಸಾಧನಗಳಾಗುತ್ತಿವೆ, ಫೋಟಾನ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸ್ಪಾಟಿಯೊಟೆಂಪೊರಲ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಷನ್ ಪವರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಗ್ರಹಿಕೆಯ ಗಡಿಗಳನ್ನು ಮರುರೂಪಿಸುತ್ತಿವೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ನಾಲ್ಕು-ತರಂಗ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು (FWM) ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ನಿಖರತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮೈಕ್ರೋ-ರಿಂಗ್ ಕುಳಿಗಳಂತಹ ಕೃತಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ದರದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಪ್ರಮುಖ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಫೈನ್ ರಚನೆಗಳ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಲ್ಲಿ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು, ಪಲ್ಸ್ ಪ್ರಾರಂಭದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆವರ್ತನ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಸಮಸ್ಯೆ ಮತ್ತು ಪಲ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ನಂತರ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವತ್ತ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಗಮನಹರಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಮತ್ತೊಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಫೈಬರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಮತ್ತು UHRP ಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಲು ಲೇಸರ್ ಕುಹರದೊಳಗೆ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಅಸ್ಥಿರತೆಯ ಪರಿಣಾಮ ಅಥವಾ FWM ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸುವುದು. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ನಮಗೆ ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚು ಕೌಶಲ್ಯಪೂರ್ಣ "ಸಮಯ ಆಕಾರಕಾರ" ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಪ್ರಸರಣಕಾರಿ FWM ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಲು ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಇಂಜೆಕ್ಟ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ UHRP ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು "ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಇಗ್ನಿಷನ್" ಎಂದು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿರಂತರ ಪಂಪಿಂಗ್, ಪಲ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಡಿಟ್ಯೂನಿಂಗ್‌ನ ನಿಖರವಾದ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮತ್ತು FWM ಮಿತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಹೆಚ್ಚು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಮಾಧ್ಯಮದ ಬಳಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಲಾದ ಕೃತಕ ಮೈಕ್ರೋರಿಂಗ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ ಸ್ಕೀಮ್‌ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಈ "ಇಗ್ನಿಷನ್" FWM ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪ್ರಚೋದಿಸಲು ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ ಮತ್ತು "ಇಗ್ನಿಷನ್ ಆಫ್" ನಂತರ, ಸ್ವಯಂ-ಸಮರ್ಥನೀಯ UHRP ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1, ಡಿಸ್ಸಿಪೇಟಿವ್ ಫೈಬರ್ ರಿಂಗ್ ಕುಳಿಗಳ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಬೀಜ ನಾಡಿ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ನಾಡಿ ಸ್ವಯಂ-ಸಂಘಟನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯವಾಗಿ ಇಂಜೆಕ್ಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಅಲ್ಟ್ರಾಶಾರ್ಟ್ ಬೀಜ ನಾಡಿ (ಅವಧಿ T0, ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ F) ಡಿಸ್ಸಿಪೇಷನ್ ಕುಹರದೊಳಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ನಾಡಿ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಲು "ದಹನ ಮೂಲ" ವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಸಮಯ-ಆವರ್ತನ ಡೊಮೇನ್‌ನಲ್ಲಿ ಜಂಟಿ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಮೂಲಕ ಬೀಜ ನಾಡಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಾಚಣಿಗೆ-ಆಕಾರದ ರೋಹಿತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದ ಲಾಭ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಶೇಪರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಿನರ್ಜಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ನಿರಂತರ ಪಂಪಿಂಗ್‌ನ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ: ಬೀಜ ನಾಡಿ ಪ್ರಸರಣ FWM ಮಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ ಕುಳಿಯು ಲಾಭ ಮತ್ತು ನಷ್ಟದ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಮತೋಲನದ ಮೂಲಕ ನಾಡಿಯ ಸ್ವಯಂ-ಸಂಘಟನಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ನಾಡಿ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನವು Fs ಆಗಿರುತ್ತದೆ (ಕುಹರದ ಆಂತರಿಕ ಆವರ್ತನ FF ಮತ್ತು ಅವಧಿ T ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ).

ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಪರಿಶೀಲನೆಯನ್ನು ಸಹ ನಡೆಸಿತು. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸೆಟಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಮತ್ತು 1ps ನೊಂದಿಗೆಅತಿವೇಗದ ಪಲ್ಸ್ ಲೇಸರ್ಆರಂಭಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ಕುಹರದೊಳಗಿನ ಪಲ್ಸ್‌ನ ಸಮಯ ಡೊಮೇನ್ ಮತ್ತು ಆವರ್ತನದ ವಿಕಸನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಅನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪಲ್ಸ್ ವಿಭಜನೆ, ಪಲ್ಸ್ ಆವರ್ತಕ ಆಂದೋಲನ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಲೇಸರ್ ಕುಹರದಾದ್ಯಂತ ಪಲ್ಸ್ ಏಕರೂಪದ ವಿತರಣೆ ಎಂಬ ಮೂರು ಹಂತಗಳ ಮೂಲಕ ಪಲ್ಸ್ ಸಾಗಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಈ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಫಲಿತಾಂಶವು ಸ್ವಯಂ-ಸಂಘಟನಾ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ.ಪಲ್ಸ್ ಲೇಸರ್.

ಅತಿವೇಗದ ಬೀಜ ಪಲ್ಸ್ ಇಗ್ನಿಷನ್ ಮೂಲಕ ಡಿಸ್ಸಿಪೇಟಿವ್ ಫೈಬರ್ ರಿಂಗ್ ಕುಹರದೊಳಗೆ ನಾಲ್ಕು-ತರಂಗ ಮಿಶ್ರಣ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಬ್-THZ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳ ಸ್ವಯಂ-ಸಂಘಟನಾ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು (ಬೀಜ ಆಫ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ 0.5W ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿರ ಔಟ್‌ಪುಟ್) ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಾಧಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಲಿಡಾರ್ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ: ಇದರ ಉಪ-THZ ಮಟ್ಟದ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯು ಪಾಯಿಂಟ್ ಕ್ಲೌಡ್ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಮಿಲಿಮೀಟರ್ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪಲ್ಸ್ ಸ್ವಯಂ-ಸಮರ್ಥನೀಯ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವು ಸಿಸ್ಟಮ್ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ-ಫೈಬರ್ ರಚನೆಯು 1.5 μm ಕಣ್ಣಿನ ಸುರಕ್ಷತಾ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಭವಿಷ್ಯವನ್ನು ನೋಡುವಾಗ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ವಾಹನ-ಆರೋಹಿತವಾದ ಲಿಡಾರ್‌ನ ವಿಕಸನವನ್ನು ಮಿನಿಯೇಟರೈಸೇಶನ್ (MZI ಮೈಕ್ರೋ-ಫಿಲ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ) ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಪತ್ತೆ (> 1W ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸ್ತರಣೆ) ಕಡೆಗೆ ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಹು-ತರಂಗಾಂತರ ಸಂಯೋಜಿತ ಇಗ್ನಿಷನ್ ಮತ್ತು ಬುದ್ಧಿವಂತ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಮೂಲಕ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪರಿಸರಗಳ ಗ್ರಹಿಕೆ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.