रोजमर्रा की जिंदगी में लेज़रों का उपयोग अपेक्षाकृत आम हो गया है, और वे प्रकृति में उन चीजों के अवलोकन, विश्लेषण और मात्रा निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण भी हो सकते हैं जो नग्न आंखों के लिए अदृश्य हैं - कार्य, जो दुर्भाग्य से, अतीत में सीमित थे बड़े, महंगे उपकरणों का उपयोग करने की आवश्यकता।
सिटी यूनिवर्सिटी ऑफ़ न्यूयॉर्क और कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी टीम के वैज्ञानिकों की एक टीम ने प्रयोगात्मक रूप से नैनोफोटोनिक चिप्स पर उच्च-प्रदर्शन, अल्ट्राफास्ट लेजर बनाने का एक नया तरीका प्रदर्शित किया है - उन्होंने दुनिया के पहले विद्युत पंप मोड-लॉक लेजर का प्रदर्शन किया है। पीक पल्स पावर पतली-फिल्म लिथियम नाइओबेट फोटो-चिप्स पर एकीकृत है। शोध को हाल ही में साइंस जर्नल में एक कवर स्टोरी के रूप में प्रकाशित किया गया है।
अनुसंधान एक लघु मोड-लॉक लेजर पर आधारित है - जो एक अद्वितीय लेजर का उत्सर्जन करता है जो फेमटोसेकंड अंतराल पर अल्ट्राशॉर्ट सुसंगत प्रकाश दालों की एक ट्रेन का उत्सर्जन करता है, टीम लीडर क्यूशी गुओ ने कहा।
अल्ट्राफास्ट मोड-लॉक लेजर प्रकृति के सबसे तेज़ समय के रहस्यों को उजागर करने में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं, जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाओं में आणविक बंधनों के गठन और टूटने का अध्ययन करना और अशांत मीडिया में प्रकाश प्रसार की गतिशीलता की खोज करना शामिल है।
यह मोड-लॉक लेज़रों का विकास है, उनकी तेज़ पल्स पीक तीव्रता और व्यापक वर्णक्रमीय कवरेज के कारण, जिसने ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों, जैव-इमेजिंग और प्रकाश-आधारित डेटा गणना सहित विभिन्न फोटोनिक्स प्रौद्योगिकियों के विकास को भी बढ़ावा दिया है। कंप्यूटर में.
दुर्भाग्य से, आज के अत्याधुनिक मोड-लॉक लेजर अभी भी महंगे और बिजली की खपत वाले हैं, जिसके कारण उनका उपयोग काफी हद तक प्रयोगशाला वातावरण तक ही सीमित है।
उपर्युक्त टीम का लक्ष्य: बड़ी प्रयोगशाला प्रणालियों को चिप-आकार की प्रणालियों में परिवर्तित करके अल्ट्राफास्ट फोटोनिक्स के क्षेत्र में क्रांति लाना है जिन्हें बड़े पैमाने पर उत्पादित और क्षेत्र में तैनात किया जा सकता है। वे केवल चीजों को छोटा बनाना चाहते हैं, लेकिन वे यह भी सुनिश्चित करना चाहते हैं कि ये अल्ट्राफास्ट चिप आकार के लेजर संतोषजनक प्रदर्शन प्रदान करें। उदाहरण के लिए, सार्थक चिप-स्केल सिस्टम बनाने के लिए उन्हें पर्याप्त पीक पल्स तीव्रता, अधिमानतः 1 वाट से अधिक की आवश्यकता होती है।
हालाँकि, एक चिप पर कुशल मोड-लॉक लेजर को साकार करना और एकीकृत करना एक चुनौतीपूर्ण कार्य है। यह शोध एक नवीन सामग्री प्लेटफॉर्म थिन-फिल्म लिथियम नाइओबेट (टीएफएलएन) का उपयोग करता है। इस सामग्री का उपयोग करके, बाहरी आरएफ विद्युत संकेत जोड़कर लेजर पल्स को सटीक रूप से नियंत्रित और कुशलतापूर्वक बनाना संभव है।
अपने प्रयोगों में, गुओ की टीम ने कुशलतापूर्वक III-V अर्धचालकों की उच्च लेजर लाभ विशेषताओं को TFLN नैनोफोटोनिक वेवगाइड्स की अत्यधिक कुशल पल्स आकार देने की क्षमता के साथ जोड़ा, अंततः 0.5 वाट तक की आउटपुट पीक पावर के साथ एक लेजर का प्रदर्शन किया। .
इसके कॉम्पैक्ट आकार के अलावा, उनके द्वारा प्रदर्शित मोड-लॉक लेजर में कई रोमांचक नई विशेषताएं हैं जो भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए बड़ी संभावनाएं पैदा कर सकती हैं।
उदाहरण के लिए, लेजर के पंप करंट को सटीक रूप से ट्यून करके, गुओ को 200 मेगाहर्ट्ज की विस्तृत श्रृंखला में आउटपुट पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति को ठीक करने की क्षमता का एहसास हुआ। प्रदर्शन लेजर की मजबूत पुनर्संरचना का उपयोग करते हुए, टीम को सटीक सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण चिप-स्केल, आवृत्ति-स्थिर कंघी स्रोतों की सुविधा की उम्मीद है।
जबकि पोर्टेबल और हैंडहेल्ड उपकरणों के लिए स्केलेबल, एकीकृत, अल्ट्राफास्ट फोटोनिक सिस्टम को साकार करना कुओ की टीम के लिए अतिरिक्त चुनौतियां पेश करता है, वर्तमान प्रदर्शन प्रमुख बाधाओं पर काबू पाने में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।
यह उपलब्धि नेत्र रोगों के निदान या भोजन और पर्यावरण में ई. कोलाई और खतरनाक वायरस का विश्लेषण करने के लिए सेल फोन का उपयोग करने का मार्ग प्रशस्त करती है। यह भविष्य की चिप-स्केल परमाणु घड़ियां बनाने में भी मदद कर सकता है, जिससे जीपीएस क्षतिग्रस्त या अनुपलब्ध होने पर नेविगेशन सक्षम हो सके।
इस नवीनतम प्रदर्शन से वैज्ञानिकों ने एक बड़ी बाधा पार कर ली है। बहरहाल, वैज्ञानिक स्केलेबल, एकीकृत, अल्ट्राफास्ट फोटोनिक सिस्टम विकसित करने की अतिरिक्त बाधाओं से निपटने की उम्मीद कर रहे हैं जिनका उपयोग पोर्टेबल और हैंडहेल्ड उपकरणों पर किया जा सकता है।
