हाल ही में, हेफेई में चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के अनहुई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड मैकेनिक्स के एक शोधकर्ता झांग तियानशू के नेतृत्व वाली शोध टीम ने सभी-सॉलिड-स्टेट निरंतर एकल-आवृत्ति लेजर तकनीक के अनुसंधान में नई प्रगति की है। प्रासंगिक निष्कर्ष अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रसिद्ध ऑप्टिकल फील्ड जर्नल ऑप्टिक्स और लेजर तकनीक में प्रकाशित किए गए हैं।
टीम ने एकल-समाप्त एलडी पंप किए गए एनडी के साथ एक चार-मिरर रिंग कैविटी का उपयोग किया: Yvo₄ (Neodymium-doped yttrium vanadate) क्रिस्टल 1064- नैनोमीटर निरंतर एकल-आवृत्ति लेजर आउटपुट उत्पन्न करने के लिए। आयोडीन आणविक आवृत्ति लॉकिंग तकनीक को मिलाकर, उन्होंने आउटपुट लेजर आवृत्ति पर सटीक नियंत्रण हासिल किया। इन शोध निष्कर्षों से पर्यावरण निगरानी उपकरणों और उपकरणों के लिए मुख्य घटकों के रूप में काम करने की उम्मीद की जाती है, जैसे कि वायुमंडलीय प्रदूषण और ग्रीनहाउस गैस का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे वायुमंडलीय पर्यावरण संरक्षण और जलवायु परिवर्तन अनुसंधान के लिए मजबूत समर्थन प्रदान किया जाता है।
लेजर की एकल-आवृत्ति विशेषताएं इसे पर्यावरण निगरानी उपकरणों के लिए एक आदर्श मुख्य घटक बनाती हैं, जो वायुमंडलीय वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों, वायुमंडलीय पवन क्षेत्रों और निकट-अंतरिक्ष वातावरण का पता लगाने जैसे अनुप्रयोगों को सक्षम करती हैं। निरंतर एकल-आवृत्ति लेज़रों का उपयोग व्यापक रूप से लेजर एम्पलीफायरों, गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगाने और क्वांटम ऑप्टिक्स जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। एकल-आवृत्ति लेजर प्रौद्योगिकी में अग्रिमों ने वायुमंडलीय रिमोट सेंसिंग के विकास को काफी बढ़ावा दिया है। इन अनुप्रयोगों को न केवल लेजर को एक ही आवृत्ति का उत्सर्जन करने की आवश्यकता होती है, बल्कि लेजर आवृत्ति में सख्त स्थिरता की भी मांग होती है। हालांकि, मौजूदा अर्धचालक लेजर और फाइबर लेज़रों में उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करने के लिए पर्यावरण अनुकूलनशीलता और संघर्ष में सीमाएं हैं।
चित्रा 1 एक पूरी तरह से ठोस-राज्य एकल-आवृत्ति निरंतर 1064 एनएम लेजर का योजनाबद्ध आरेख
चित्रा 2 लेजर लाइनविड्थ विशेषताओं और लॉक कंट्रोल के तहत आवृत्ति स्थिरता
चित्रा 3 लेजर सिस्टम की उपस्थिति और आंतरिक लेआउट के भौतिक आरेख
अनुसंधान टीम ने एकल-आवृत्ति लेज़रों के लिए दीर्घकालिक आवृत्ति स्थिरता प्राप्त करने के लिए आयोडीन आणविक अवशोषण आवृत्ति लॉकिंग तकनीक के साथ संयुक्त एक रिंग रेजोनेटर कैविटी संरचना को अपनाया। यह तकनीक आयोडीन अणु के विशिष्ट अवशोषण स्पेक्ट्रम के साइड विंग्स के लिए लेजर आवृत्ति को लॉक करती है और गुंजयमान गुहा की लंबाई को समायोजित करने के लिए प्रतिक्रिया नियंत्रण का उपयोग करती है, जिससे उच्च-सटीक आवृत्ति स्थिरता प्राप्त होती है। परिणाम बताते हैं कि लेजर आउटपुट बीम की गुणवत्ता उत्कृष्ट है, जिसमें 1.05 (क्षैतिज दिशा) और 1.19 (ऊर्ध्वाधर दिशा) के एम 2 कारक हैं, जो अच्छे स्थानिक वितरण विशेषताओं का संकेत देते हैं; आउटपुट लेजर लाइनविड्थ 10 मेगाहर्ट्ज़ से कम है, जो अच्छी एकल-आवृत्ति विशेषताओं का प्रदर्शन करता है; फ्री-रनिंग मोड में, लेजर फ्रीक्वेंसी ड्रिफ्ट एक निश्चित समय अवधि के भीतर 200 मेगाहर्ट्ज़ से अधिक है। हालांकि, लॉक किए गए मोड में, लेजर 7 घंटे के लिए निरंतर संचालन के बाद, 4 मेगाहर्ट्ज़ के भीतर आवृत्ति स्थिरता बनाए रखता है, आवृत्ति स्थिरता में काफी सुधार करता है। इसके अतिरिक्त, डिवाइस एकीकरण के लिए भविष्य की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, जैसे कि लेजर लघु और स्थिरता, ऑप्टो-मैकेनिकल-थर्मल युग्मन के आधार पर एक निरंतर एकल-आवृत्ति लेजर के इंजीनियरिंग डिजाइन और सिस्टम एकीकरण का एहसास हुआ है।
