अल्ट्रैशोर्ट लेजर पल्स टाइम डोमेन सैंपलिंग टेक्नोलॉजी
अल्ट्रैशोर्ट दालों की पीढ़ी के बाद से, वे कई वैज्ञानिक अनुसंधान क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण अनुसंधान उपकरण रहे हैं, जैसे कि अल्ट्राफास्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी, एटोसेकंड साइंस, टीएचजेड पीढ़ी, आदि, और अल्ट्रैशोर्ट लेजर पल्स चौड़ाई का सटीक अधिग्रहण अल्ट्रैशोर्ट दालों के पीढ़ी और अनुप्रयोग के लिए पूर्वापेक्षा है।
पारंपरिक माप के तरीके जैसे कि फोटोडायोड्स और ऑटोकॉरेलेशन माप केवल पल्स के लिफाफे को माप सकते हैं, लेकिन पल्स की चरण जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, विभिन्न प्रकार के अल्ट्रैशोर्ट पल्स माप तकनीक विकसित हुई हैं, जैसे कि आवृत्ति-हल किए गए ऑप्टिकल गेटिंग (मेंढक) और फैलाव स्कैनिंग (डी-स्कैन)। ये विधियाँ अप्रत्यक्ष तरीके हैं जो पुनर्निर्माण एल्गोरिदम पर भरोसा करते हैं। अप्रत्यक्ष माप विधियों के साथ तुलना में, प्रत्यक्ष माप विधियां समय डोमेन में अल्ट्रैशोर्ट दालों का सीधे नमूना लेने के लिए अल्ट्राफास्ट टाइम गेट्स का उपयोग करती हैं। इसलिए, प्रत्यक्ष माप विधियों के लिए, कोर अल्ट्राफास्ट टाइम गेट्स को प्राप्त करने में निहित है। वर्तमान में, अल्ट्राफास्ट टाइम गेट्स बनाने के कई तरीके हैं, जैसे कि सीधे एटोसेकंड दालों का उपयोग करना, टनलिंग आयनीकरण का उपयोग करके, नॉनलाइनियर फोटोकॉन्डक्टिविटी सैंपलिंग तकनीक आदि का उपयोग करना आदि इन तरीकों को वैक्यूम सिस्टम की आवश्यकता होती है या फोटोक्रेक्ट्स के सटीक माप की आवश्यकता होती है।
पल्स टाइम-डोमेन सैंपलिंग तकनीक ठोस सतह चार-लहर मिश्रण प्रक्रिया के गड़बड़ी पर आधारित है
हाल ही में, Xi'an Institute of Moctics and Precision मैकेनिक्स के Attosecond साइंस एंड टेक्नोलॉजी रिसर्च सेंटर ने अल्ट्रैशोर्ट लेजर दालों के लिए एक नई टाइम-डोमेन सैंपलिंग तकनीक का प्रस्ताव रखा। यह माप तकनीक तीसरे क्रम के नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभाव पर आधारित है, और ठोस सतह चार-लहर मिश्रण प्रक्रिया को दूर करके समय डोमेन में अल्ट्राफास्ट टाइम गेट्स और सैंपल अल्ट्रैशोर्ट दालों को प्राप्त करती है। अल्ट्रैशोर्ट पल्स टाइम-डोमेन सैंपलिंग डिवाइस को चित्र 1 में दिखाया गया है। सबसे पहले, अल्ट्रैशोर्ट पल्स को दो लेजर दालों में विभाजित किया गया है, अर्थात् मौलिक आवृत्ति प्रकाश पल्स और पर्क 1 द्वारा गड़बड़ी प्रकाश पल्स, और सापेक्ष विलंब ent दो के बीच डी-शेप वाले मिरर और एक पीज़ोलेट्रिक हार्ड्रिक्ट्रिक्ट स्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। फिर एक अवतल परावर्तक का उपयोग फ्यूज्ड क्वार्ट्ज स्लाइस की सामने की सतह पर दोनों को ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जाता है। अंत में, Mask2 का उपयोग प्रतिबिंबित मौलिक आवृत्ति प्रकाश पल्स और पर्टर्बेशन लाइट पल्स को ब्लॉक करने के लिए किया जाता है, और एक लेंस का उपयोग स्पेक्ट्रोमीटर के ऑप्टिकल फाइबर हेड में उत्पन्न चार-लहर मिश्रण मॉड्यूलेटेड सिग्नल को ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जाता है।
सबसे पहले, प्रयोगात्मक उपकरण का उपयोग अल्ट्रैशोर्ट दालों को 800 एनएम के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य और एक टीआई: नीलम लेजर सिस्टम द्वारा उत्पन्न लगभग 30 एफएस की पल्स चौड़ाई के साथ किया गया था। चित्रा 2 (ए) फ़िल्टरिंग के बाद मापा गया चार-लहर मिश्रण मॉड्यूलेशन सिग्नल की तरंग को दर्शाता है। आवृत्ति डोमेन में संबंधित स्पेक्ट्रम और चरण चित्र 2 (बी) में दिखाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि चरण इस समय सपाट है, लगभग एक क्षैतिज रेखा। फिर, गड़बड़ी प्रकाश पल्स के फैलाव को बदलकर, अलग -अलग चिरों के नीचे गड़बड़ी प्रकाश नाड़ी को मापा गया था। माप परिणाम आंकड़े 2 (सी)-(एफ) में दिखाए गए हैं। आंकड़े 2 (सी) और 2 (डी) सकारात्मक चिर लेजर दालों के अनुरूप हैं, और आंकड़े 2 (ई) और 2 (एफ) नकारात्मक चिर दालों के अनुरूप हैं।
अल्ट्रैशोर्ट पल्स टाइम डोमेन सैंपलिंग तकनीक की विश्वसनीयता को सत्यापित करने के लिए, अल्ट्रैशोर्ट दालों की तुलना करने के लिए मेंढक का उपयोग किया गया था। यह आंकड़े 2 (बी), 2 (डी) और 2 (एफ) से देखा जा सकता है कि मेंढक द्वारा प्राप्त परिणाम और समय डोमेन नमूना प्रौद्योगिकी अच्छे समझौते में हैं। इसके बाद, 1700 एनएम के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ अल्ट्रैशोर्ट दालों और लगभग 50 एफएस की एक पल्स चौड़ाई को इस प्रयोगात्मक सेटअप और मेंढक का उपयोग करके सफलतापूर्वक मापा गया।
चूंकि सैंपलिंग प्रक्रिया ठोस सतह पर होती है, इसलिए चरण मिलान की स्थिति स्वचालित रूप से संतुष्ट हो सकती है, इसलिए यह माप तकनीक कुछ-चक्र या यहां तक कि एकल-चक्र दालों को मापने के लिए उपयुक्त है। इसके बाद, एक मल्टी-थिन-स्लाइस पोस्ट-कॉम्प्रेशन सिस्टम को TI: नीलम लेजर सिस्टम, और 800 एनएम के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ कुछ-चक्र पल्स और लगभग 3.4 चक्र (लगभग 9 एफएस) की रूपांतरण सीमा के आधार पर बनाया गया था। वर्णक्रमीय चौड़ीकरण और फ़िल्टरिंग के बाद लेजर पल्स के फैलाव को अनुकूलित करने के बाद, परावर्तित चार-लहर मिक्सिंग मॉड्यूलेशन सिग्नल की तरंग चित्र 3 (ए) में दिखाया गया है, और इसकी पल्स चौड़ाई लगभग 12 एफएस है। इसके संबंधित स्पेक्ट्रम और चरण को चित्र 3 (बी) में दिखाया गया है।
उपरोक्त माप परिणाम बताते हैं कि अल्ट्रैशोर्ट पल्स टाइम डोमेन सैंपलिंग तकनीक लघु-चक्र और कुछ-चक्र लेजर दालों को चिह्नित करने के लिए उपयुक्त है। वर्तमान में, मौजूदा सिलिकॉन-आधारित और INGAAS डिटेक्टरों के आधार पर लागू तरंग दैर्ध्य 200-2600 nm है। 2600 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ लेजर दालों के लिए, पारंपरिक डिटेक्टर सीधे चार-लहर मिश्रण संकेतों का पता नहीं लगा सकते हैं। इस माप तकनीक के आवेदन के दायरे का और विस्तार करने के लिए, ट्रिपल फ्रीक्वेंसी प्रभाव का उपयोग भविष्य में अप्रत्यक्ष रूप से 2600-7800 एनएम की तरंग दैर्ध्य सीमा के साथ लेजर दालों को मापने के लिए किया जाएगा।
शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मैकेनिक्स के एटॉसेकंड साइंस एंड टेक्नोलॉजी रिसर्च सेंटर की स्थापना मई 2021 में हुई थी, जिसका नेतृत्व शोधकर्ताओं झाओ वेई और फू यक्सी ने किया था। अनुसंधान केंद्र एटोसेकंड विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर ध्यान केंद्रित करता है, और उच्च-शक्ति उन्नत लेजर प्रौद्योगिकी, मध्य-अवरक्त फेमटोसेकंड लेजर, कुछ-चक्र लेजर प्रौद्योगिकी, सॉफ्ट एक्स-रे एटोसेकॉन्ड लेजर, अटॉसेकंड इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, अल्ट्राफास्ट इमेजिंग, अल्ट्राफास्ट डायनामिक्स, स्ट्रॉन्ग फील्ड्स, प्रॉपर्ट्स के लिए काम करने के लिए अनुसंधान करता है। लेकिन यह भी कई प्रमुख राष्ट्रीय और प्रांतीय वैज्ञानिक अनुसंधान परियोजनाओं की अध्यक्षता करता है, जिनमें कई राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय की प्रमुख आर एंड डी योजनाएं, चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज, शानक्सी नेचुरल साइंस बेसिक रिसर्च प्लान, शाएंक्सी अटॉसेकॉन्ड साइंस और अन्य वैज्ञानिक अनुसंधान परियोजनाओं के प्रमुख वैज्ञानिक और तकनीकी बुनियादी ढांचे की पूर्व-अनुसंधान शामिल हैं। हाल के वर्षों में, एटोसेकंड साइंस एंड टेक्नोलॉजी रिसर्च सेंटर ने उच्च-शक्ति पतली-फिल्म लेज़रों की प्रमुख प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकियों को पार कर लिया है, 1 kHz, 200 mj- स्तरीय पिकोसकॉन्ड लेजर आउटपुट प्राप्त किया है, और उच्च-अंत लेजर के स्थानीयकरण और उन्नत अटॉसेकॉन्ड लेजर सुविधाओं के निर्माण के लिए प्रमुख कोर प्रौद्योगिकियों और उपकरणों को प्रदान किया है; समय डोमेन में लेजर फ़ील्ड की प्रत्यक्ष माप विधि का प्रस्ताव और प्रदर्शन किया; और Attosecond समय-हल विवर्तन इमेजिंग की प्रमुख कठिनाइयों के माध्यम से टूट गया। एटोसेकंड साइंस एंड टेक्नोलॉजी रिसर्च सेंटर एटोसेकंड साइंस एंड टेक्नोलॉजी द्वारा संचालित है, एडवांस्ड अल्ट्राफास्ट लेजर टेक्नोलॉजी और अल्ट्राफास्ट डायनेमिक्स डिटेक्शन द्वारा प्रतिनिधित्व अल्ट्राफास्ट वैज्ञानिक अनुसंधान का संचालन करता है, और अल्ट्राफास्ट विज्ञान और प्रौद्योगिकी अनुसंधान के लिए एक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध हाइलैंड के निर्माण के लिए प्रतिबद्ध है।
