सटीक मशीनिंग से लेकर उन्नत माइक्रोस्कोपी तक, उच्च - पावर की मांग, अल्ट्राफास्ट लेजर बढ़ता रहता है। परंपरागत रूप से, शोधकर्ताओं ने इन लेज़रों के निर्माण के लिए एकल - मोड फाइबर पर भरोसा किया है, लेकिन वे ऊर्जा उत्पादन पर एक मौलिक भौतिक सीमा का सामना करते हैं। इस अड़चन के माध्यम से तोड़ने के लिए, हमने मल्टीमोड फाइबर की ओर रुख किया है, जो कई प्रकाश मोड - को अनिवार्य रूप से प्रकाश के अलग -अलग आकार ले सकते हैं - एक बार में, एक तकनीक जिसे स्पेटोटीटेम्पोरल मोड - लॉकिंग (STML) के रूप में जाना जाता है।
हालांकि, इन विभिन्न तरीकों को सद्भाव में एक साथ काम करने के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है। हमारे नवीनतम शोध में, में प्रकाशितप्रकाशिकी पत्र, हमने एक नई तकनीक विकसित की है जो हमें इन अनुप्रस्थ मोड में से प्रत्येक को सटीक और स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देती है, जिससे लेजर शक्ति और बहुमुखी प्रतिभा में एक नाटकीय वृद्धि होती है।
हमारे सामने आने वाली मुख्य समस्या को इंटरमॉडल फैलाव के रूप में जाना जाता है। एक मल्टीमोड फाइबर में, विभिन्न प्रकाश मोड थोड़े अलग गति से यात्रा करते हैं। यह वेग बेमेल लेजर दालों का कारण बनता है और समय और स्थान में अलग हो जाता है, जो स्थिर, उच्च - बिजली दालों के गठन को रोकता है। पिछली STML तकनीकों ने आम तौर पर इस फैलाव की भरपाई के लिए स्थानिक फ़िल्टरिंग नामक एक विधि का उपयोग किया था, लेकिन यह दृष्टिकोण उन मोडों की संख्या को सीमित करता है जिन्हें एक साथ लॉक किया जा सकता है, जिससे संभावित बिजली वृद्धि को कैपिंग किया जा सकता है।
इसे हल करने के लिए, हमने एक अनुप्रस्थ मोड्स डिवीजन कंट्रोल तकनीक का प्रस्ताव रखा। हमारा दृष्टिकोण सीधा है: हम एक डिवाइस का उपयोग करते हैं जिसे मोड मल्टीप्लेक्सर/डेमल्टिप्लेक्सर (MUX/DEMUX) कहा जाता है, जो कि प्रत्येक मोड के लिए, मल्टीमोड फाइबर के अंदर मिश्रित बीम को अलग -अलग चैनलों में अलग करता है। एक बार अलग होने के बाद, हम प्रत्येक चैनल को फाइबर की भरपाई करने की सटीक लंबाई जोड़कर स्वतंत्र रूप से प्रत्येक मोड के लिए फैलाव (यानी, यात्रा देरी) का प्रबंधन कर सकते हैं।
प्रत्येक मोड को अनुकूलित करने के बाद, हम उन्हें एक मल्टीप्लेक्सर के साथ एक एकल, शक्तिशाली और सुसंगत बीम में फिर से जोड़ते हैं। यह विधि सैद्धांतिक रूप से हमें किसी भी संख्या में मोड को लॉक करने की अनुमति देती है, जिससे फाइबर की ऊर्जा क्षमता को अधिकतम किया जा सकता है।
हमने अपनी तकनीक को एक आंकड़ा - आठ, yb - doped, सभी - फाइबर, spatiotemporal, मोड - बंद लेजर में लागू किया। प्रयोगात्मक परिणाम अत्यधिक उत्साहजनक थे। चार अनुप्रस्थ मोड (LP01, LP11, LP21, और LP02) को एक साथ लॉक करके, हमने 14.49 मेगाहर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर पर 15 एनजे ऊर्जा के साथ विघटनकारी सोलिटोन दालों को प्राप्त किया।
महत्वपूर्ण रूप से, हमने प्रदर्शित किया कि आउटपुट पावर में भाग लेने वाले मोड की संख्या के साथ तराजू है। जब चार मोड को एक साथ लॉक किया गया था, तो लेजर की ढलान दक्षता - यह एक उपाय कि यह कितनी कुशलता से पंप पावर को आउटपुट पावर में परिवर्तित करता है - 7.9% तक पहुंच गया, जो एकल - मोड ऑपरेशन की 3.79% दक्षता से दोगुना है।
इसके अलावा, हमारी तकनीक अभूतपूर्व बीम - को आकार देने की क्षमता प्रदान करती है। मोड - लॉकिंग में शामिल मोड के संयोजन का गतिशील रूप से चयन करके, हमने सफलतापूर्वक एक अर्ध तीव्रता प्रोफ़ाइल के साथ एक Quasi - फ्लैट - शीर्ष बीम उत्पन्न किया। इस विशेष बीम ने 3 डब्ल्यू की पंप पावर में 150 मेगावाट की औसत आउटपुट पावर और 10.4 एनजे की एक एकल पल्स ऊर्जा प्राप्त की। हमारे लेजर ने 12 घंटे के निरंतर संचालन के बाद न्यूनतम केंद्र - आवृत्ति ड्रिफ्ट के साथ उत्कृष्ट लंबे - शब्द स्थिरता का भी प्रदर्शन किया।
अंत में, हमने एक नई नियंत्रण तकनीक को विकसित और प्रयोगात्मक रूप से मान्य किया है जो STML फाइबर लेजर में कोर पावर - स्केलेबिलिटी बॉटलनेक को खत्म करता है। प्रत्येक अनुप्रस्थ मोड के फैलाव को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करके, हमारी योजना किसी भी संख्या को सिंक्रनाइज़ करने और ऊर्जा निष्कर्षण को अधिकतम करने के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदान करती है।
हम मानते हैं कि मल्टी - मोड के लिए यह सार्वभौमिक ढांचा, अल्ट्राफास्ट लाइट स्रोतों की अगली पीढ़ी के लिए, सटीक निर्माण, नॉनलाइनियर माइक्रोस्कोपी और एटोसेकंड विज्ञान में प्रभावशाली अनुप्रयोगों का वादा करते हुए मोड स्पैटियोटेम्पोरल डायनेमिक्स नियंत्रण मार्ग प्रशस्त करता है।
यह कहानी साइंस एक्स डायलॉग का हिस्सा है, जहां शोधकर्ता अपने प्रकाशित शोध लेखों से निष्कर्षों की रिपोर्ट कर सकते हैं। विज्ञान एक्स संवाद और भाग लेने के बारे में जानकारी के लिए इस पृष्ठ पर जाएँ।
