नया लेज़र एम्पलीफायर लॉन्च किया गया: 10 बीट वॉट की पावर सीमा को तोड़ता है!

अल्ट्रा-इंटेंस अल्ट्राशॉर्ट लेजर में बुनियादी भौतिकी, राष्ट्रीय सुरक्षा, औद्योगिक सेवाओं और स्वास्थ्य देखभाल सहित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। मौलिक भौतिकी में, ऐसे लेज़र मजबूत-क्षेत्र लेज़र भौतिकी का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बन गए हैं, विशेष रूप से लेज़र-संचालित विकिरण स्रोतों, लेज़र कण त्वरण और वैक्यूम क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में।
1996 में {{0}बीट-वाट "नोवा" से लेकर 2017 में 10-बीट-वाट शंघाई एक्सपेरिमेंटल अल्ट्रा-इंटेंस अल्ट्राशॉर्ट लेजर फैसिलिटी (एसयूएलएफ) और 10-बीट-वाट यूरोपियन " एक्सट्रीम लाइट इंफ्रास्ट्रक्चर-न्यूक्लियर फिजिक्स" (ईएलआई-एनपी) 2019 में, चरम लेजर शक्ति में नाटकीय वृद्धि बड़े-एपर्चर लेजर (नियोडिमियम-डॉप्ड ग्लास से टाइटेनियम: नीलमणि क्रिस्टल तक) के लाभ माध्यम में बदलाव के कारण है। इस बदलाव ने उच्च-ऊर्जा लेजर की पल्स अवधि को लगभग 500 फेमटोसेकंड (एफएस) से घटाकर लगभग 25 एफएस कर दिया।
हालाँकि, टाइटेनियम-नीलम अल्ट्रा-तीव्र अल्ट्राशॉर्ट लेजर 10 बीट वाट की ऊपरी सीमा तक बढ़ते प्रतीत होते हैं। वर्तमान में, 10 पैट-वाट से 100 पैट-वाट की विकास योजना के लिए, शोधकर्ता आमतौर पर टाइटेनियम नीलमणि चिरप्ड-पल्स प्रवर्धन तकनीक के बारे में कम आशान्वित हैं, और इसके बजाय ड्यूटेरेटेड पोटेशियम पर आधारित ऑप्टिकल पैरामीटर चिरप्ड-पल्स प्रवर्धन प्रौद्योगिकी पर लक्ष्य रखते हैं। डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट नॉनलाइनियर क्रिस्टल।
हालाँकि, हालांकि उत्तरार्द्ध में अच्छी अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, इसकी कम पंप-सिग्नल रूपांतरण दक्षता और टेम्पोरल-स्पेक्ट्रल-ऊर्जा स्थिरता की कमियां भविष्य के 10-100 बीट-वाट लेजर की प्राप्ति और अनुप्रयोग के लिए बड़ी चुनौतियां लाती हैं।
दूसरी ओर, टाइटेनियम नीलमणि चिरप्ड पल्स एम्प्लीफिकेशन, एक परिपक्व तकनीक जो पहले से ही चीन और यूरोप में क्रमशः 10 गीगावाट लेजर का निर्माण कर चुकी है, अभी भी अल्ट्रा-तीव्र अल्ट्राशॉर्ट लेजर के विकास के अगले चरण में काफी संभावनाएं हैं।
टाइटेनियम: नीलमणि क्रिस्टल एक ऊर्जा-स्तरीय ब्रॉडबैंड लेजर लाभ माध्यम हैं। लाभ प्रक्रिया के दौरान, पंप पल्स को अवशोषित किया जाता है, और ऊर्जा भंडारण को पूरा करने के लिए ऊपरी और निचले ऊर्जा स्तरों के बीच ऊर्जा स्तर उलटा स्थापित किया जाता है। जैसे ही सिग्नल पल्स टाइटेनियम नीलमणि क्रिस्टल से कई बार गुजरता है, संग्रहीत ऊर्जा को लेजर सिग्नल प्रवर्धन के लिए निकाला जाता है। हालाँकि, अनुप्रस्थ परजीवी लेजर में, सहज उत्सर्जन शोर क्रिस्टल व्यास के साथ बढ़ जाता है, संग्रहीत ऊर्जा का उपभोग करता है और सिग्नल लेजर प्रवर्धन को कम करता है।
पैरासिटिक लेज़िंग एक प्रकार का अवांछित लेज़र ऑपरेशन है जो लेज़र या एम्पलीफायर डिवाइस में होता है। यह घटना आम तौर पर डिवाइस के इंटीरियर के कुछ हिस्से में लेजर कैविटी के अनजाने गठन के कारण होती है, जिससे लेजर अवांछित आवृत्ति या मोड पर दोलन करता है। परजीवी लेजर की उपस्थिति डिवाइस में वांछित लेजर ऑपरेशन को बाधित करती है, जिससे डिवाइस का प्रदर्शन ख़राब हो जाता है और संभवतः डिवाइस को नुकसान भी हो सकता है।
वर्तमान में, टाइटेनियम नीलमणि क्रिस्टल का अधिकतम एपर्चर केवल 10 बीट वाट के लेजर का समर्थन कर सकता है। बड़े टाइटेनियम नीलमणि क्रिस्टल के साथ भी, लेजर प्रवर्धन अभी भी संभव नहीं है क्योंकि मजबूत अनुप्रस्थ परजीवी लेसिंग टाइटेनियम नीलमणि क्रिस्टल आकार में वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ती है।
सफलता की कुंजी क्या है?
इस चुनौती का समाधान करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक साथ कई टाइटेनियम नीलमणि क्रिस्टल को सुसंगत रूप से रखकर एक अभिनव दृष्टिकोण अपनाया।
एडवांस्ड फोटोनिक्स नेक्सस के अनुसार, यह विधि संपूर्ण टाइटेनियम नीलमणि टाइलिंग क्रिस्टल के एपर्चर व्यास को प्रभावी ढंग से बढ़ाकर और प्रत्येक के भीतर अनुप्रस्थ परजीवी लेज़िंग को छोटा करके वर्तमान टाइटेनियम नीलमणि अल्ट्रा-तीव्र अल्ट्राशॉर्ट लेज़रों की 10-टैप-वाट सीमा को तोड़ती है। टाइलिंग क्रिस्टल.
पेपर के संबंधित लेखक और शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मशीनरी के एक शोधकर्ता युक्सिन लेंग ने कहा, "हमने 1 0 0 टेरावाट (यानी, 0.1) में टाइल वाले टाइटेनियम: नीलमणि लेज़िंग के प्रवर्धन का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है बीट-वाट) लेजर प्रणाली। हमने उच्च रूपांतरण दक्षता, स्थिर ऊर्जा, ब्रॉडबैंड स्पेक्ट्रा, शॉर्ट पल्स और छोटे फोकल स्पॉट सहित लगभग आदर्श लेजर प्रवर्धन प्राप्त करने के लिए इस तकनीक का उपयोग किया।
उनकी टीम की रिपोर्ट है कि सुसंगत टाइलयुक्त टाइटेनियम: नीलमणि लेजर प्रवर्धन 10 kWh की वर्तमान सीमा को पार करने के लिए एक अपेक्षाकृत सरल और सस्ती विधि प्रदान करता है। इस पद्धति से मजबूत-क्षेत्र लेजर भौतिकी में अल्ट्रा-इंटेंस अल्ट्राशॉर्ट लेजर की प्रयोगात्मक क्षमताओं में सुधार होने की उम्मीद है।
"शंघाई प्रायोगिक अल्ट्रा-इंटेंस अल्ट्राशॉर्ट लेजर सुविधा (एसयूएलएफ) या यूरोपीय संघ की एक्सट्रीम लाइट इंफ्रास्ट्रक्चर-न्यूक्लियर फिजिक्स (ईएलआई-एनपी) सुविधा में 2×2 सुसंगत टाइल वाले टाइटेनियम: नीलमणि उच्च-ऊर्जा लेजर एम्पलीफायर जोड़कर, लेजर पावर वर्तमान 10 बीट-वाट से 40 बीट वाट तक बढ़ाया जा सकता है, और केंद्रित शिखर तीव्रता को लगभग 10 या अधिक के कारक से बढ़ाया जा सकता है।"