अल्ट्राशॉर्ट लेजर पल्स प्रौद्योगिकी में एक नई सफलता

लेजर अनगिनत उपकरणों और उद्योगों का एक अभिन्न अंग बन रहे हैं। जब एक लेज़र किरण किसी नैनोस्केल सामग्री की सतह के साथ संपर्क करती है, तो यह प्रकाश की एक तरंग उत्सर्जित करती है जिसे "प्लास्मोन" (प्लाज्मा एक्सिटॉन) कहा जाता है, और किसी दिए गए प्लाज्मा एक्सिटॉन के गुण जानकारी दे सकते हैं। ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में, एक लेजर एक ऑप्टिकल सिग्नल उत्पन्न करने के लिए प्रकाश को "संतृप्त अवशोषक" नामक घटक में पंप करता है।
हाल ही में, एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर यू याओ और एरिजोना स्टेट के सेंटर फॉर फोटोनिक्स इनोवेशन में उनकी शोध टीम ने एक तेज, अधिक ऊर्जा-कुशल नैनोस्केल लेजर तत्व डिजाइन किया है जिसे ग्राफीन-प्लाज्मा हाइब्रिड मेटा-संरचित संतृप्त अवशोषक कहा जाता है। या जीपीएसएमए।
जीपीएसएमए के संचार, सूचना प्रसंस्करण, स्पेक्ट्रोस्कोपी और बायोमेडिसिन जैसे उद्योगों में संभावित अनुप्रयोग हैं। डेटा ट्रांसमिशन, सूचना प्रसंस्करण, बायोमेडिकल सेंसिंग और इमेजिंग प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने के लिए गति, दक्षता और समग्र प्रदर्शन में सुधार के लिए अवशोषक का उपयोग किया जा सकता है।
ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन और संतृप्त अवशोषण में इसके लाभकारी गुणों के कारण, यू याओ की टीम ने अपने विकास में एक कृत्रिम रूप से इंजीनियर धातु-ग्राफीन हाइब्रिड को शामिल किया।
वैज्ञानिक पत्रिका एसीएस नैनो में हाल ही में प्रकाशित एक पेपर में, याओ ने बताया कि कैसे उनकी प्रयोगशाला ने ग्राफीन-आधारित संतृप्त अवशोषक को एकीकृत किया और कैसे वे अल्ट्रा-फास्ट प्रतिक्रिया समय को बनाए रखते हुए बिजली की खपत को कम करने के लिए डिवाइस को बेहतर बनाने में कामयाब रहे।
उन्होंने एक ऑप्टिकल ऐन्टेना ऐरे को डिज़ाइन करके ये महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त किए जो अवशोषण को बढ़ावा देने के लिए सामग्री में नैनोस्केल अंतराल पर प्रकाश को केंद्रित करता है, जिसे हॉट स्पॉट के रूप में जाना जाता है। इन गर्म स्थानों पर लेजर को केंद्रित करके, उन्होंने बेहतर प्रदर्शन और कम ऊर्जा खपत देखी।
यू याओ ने कहा, "ग्राफीन हल्का है और इसमें तेज ऑप्टिकल प्रतिक्रिया समय है, लेकिन इसके मोनोलेयर रूप में अवशोषण कम है।" हमने डिवाइस को डिजाइन किया है ताकि नैनोस्केल हॉटस्पॉट पर प्रकाश अवशोषण को परिमाण के तीन आदेशों से अधिक बढ़ाया जा सके, न केवल उत्पादन मजबूत प्रकाश अवशोषण लेकिन संतृप्ति अवशोषण प्रभाव भी। जीपीएसएमए के साथ, हम एक संतृप्त अवशोषण उपकरण बना रहे हैं जो वास्तव में परिमाण के लगभग दो से तीन आदेशों तक बिजली की खपत को कम कर सकता है।"
इसकी उल्लेखनीय रूप से बढ़ी हुई गति के आधार पर, उनकी नई तकनीक इन्फ्रारेड लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी और हाई-स्पीड ऑप्टिकल सिग्नल संचार (फाइबर ऑप्टिक केबल और उपग्रह संचार) के लिए नए अवसर खोलेगी।
"हमारा उपकरण रिकॉर्ड उच्च गति पर काम कर सकता है," यू याओ ने कहा, "पारंपरिक संतृप्त अवशोषक नैनोसेकंड समय पैमाने पर काम कर सकते हैं, लेकिन अब हम लगभग 60 फेमटोसेकंड तक पहुंच सकते हैं, जो पहले की तुलना में 100, 000 गुना अधिक तेज है। "
जीपीएसएमए वर्तमान में विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम पर निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर काम करता है। क्योंकि ग्राफीन की व्यापक ऑप्टिकल प्रतिक्रिया होती है, यह अवरक्त वर्णक्रमीय क्षेत्र में अपने वर्णक्रमीय कवरेज को लंबी तरंग दैर्ध्य तक बढ़ा सकता है, जिसका आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी और ऑप्टिकल संचार के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, लंबी तरंग दैर्ध्य के लिए, संतृप्त अवशोषण प्राप्त करना और अल्ट्राशॉर्ट लेजर पल्स उत्पन्न करना पारंपरिक रूप से अधिक कठिन है। इसलिए, जीपीएसएमए डिज़ाइन अवधारणा ऐसे तकनीकी अंतर को भर सकती है।
यू याओ की टीम के उपकरण का दूरसंचार, ऊर्जा और बायोमेडिकल उद्योगों में संभावित अनुप्रयोग है। ऐसे अवशोषक का उपयोग फाइबर ऑप्टिक केबलों की गति, दक्षता और समग्र प्रदर्शन में सुधार करने, डेटा ट्रांसमिशन, सौर सेल प्रदर्शन और रोग का पता लगाने वाली इमेजिंग प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने के अवसरों को खोलने के लिए किया जा सकता है।