মাল্টি-প্যারামিটার টিউনেবল আল্ট্রাফাস্ট ফাইবার লেজারগুলি ফেমটোসেকেন্ড বায়োমেডিকাল ফটোনিক্সের অনেক উদীয়মান ক্ষেত্রগুলির বিকাশকে চালিত করেছে। যেহেতু সলিড-স্টেট আল্ট্রাফাস্ট লেজারের জন্য গ্যারান্টিযুক্ত আউটপুট পালস শক্তি সহ কেন্দ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্য, পুনরাবৃত্তি ফ্রিকোয়েন্সি এবং পালস প্রস্থের তিনটি প্যারামিটারকে স্বাধীনভাবে সুর করা কঠিন, তাই ফেমটোসেকেন্ড বায়োমেডিকাল ফোটোনিক্স সাধারণত একটি পালস-সিলেক্টিভ ফাইবার চিপড পালস এমপ্লিফায়ার (পিপি-এফসিপিএ) ব্যবহার করে। ড্রাইভিং আলোর উত্স হিসাবে একটি অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক পরিবর্ধক (OPA) সহ। যাইহোক, OPA-এর বিশাল স্থানিক উপাদানগুলি সিস্টেমের মরীচির গুণমান এবং পরিবেশগত প্রতিরোধ ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে এবং ক্লান্তিকর রুটিন রক্ষণাবেক্ষণ জীবন বিজ্ঞানীদের জ্ঞানের বাইরে। অতএব, ওপিএ প্রযুক্তি প্রতিস্থাপন করার জন্য এবং পিপি-এফসিপিএ সিস্টেমের সুবিধাগুলি ব্যবহার করার জন্য, লেখকরা সুপারকন্টিনিয়াম জেনারেশনের উপর ভিত্তি করে একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য-টিউনেবল ফেমটোসেকেন্ড আলোর উত্স তৈরি করেছেন।
চিত্র 1 সুপারকন্টিনিয়াম জেনারেশনের তিনটি উপায়
চিত্র 1 একটি সুপারকন্টিনিয়াম স্পেকট্রাম তৈরি করার জন্য তিনটি সাধারণ পদ্ধতিকে চিত্রিত করে। পদ্ধতি 1 একটি অল-ফাইবার ফিউশন আর্কিটেকচার ব্যবহার করে, যা সবচেয়ে কমপ্যাক্ট নির্মাণ এবং চমৎকার পরিবেশগত স্থিতিশীলতা প্রদান করে, তবে ফাইবার বেশিরভাগ পিকোসেকেন্ড লেজার বহন করে, সাধারণত বাণিজ্যিক লেজারগুলিতে পাওয়া যায়। পদ্ধতি 2, অন্যদিকে, ফেমটোসেকেন্ড ডালের জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য রূপান্তরকে সমর্থন করার জন্য টাইটানিয়াম স্যাফায়ার অসিলেটরের সাথে সংযুক্ত একটি ননলিনিয়ার তরঙ্গদৈর্ঘ্য রূপান্তরকারী হিসাবে ফাইবার এন্ড ক্যাপস এবং মোড সম্প্রসারণ সহ একটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ক্লোজার ব্যবহার করে। পদ্ধতি 3 পদ্ধতি 2 এর মতই, কিন্তু একটি সুসংগত সুপারকন্টিনিয়াম স্পেকট্রাম তৈরি করতে ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবারের একটি অংশে উচ্চ-শক্তির ফেমটোসেকেন্ড ডালগুলিকে সংযুক্ত করে ফাইবার অপটিক্সের সুবিধার সাথে একটি pp-FPCA ফ্রন্ট এন্ডকে একত্রিত করে। এটি এই তৃতীয় পদ্ধতি যা লেখকরা এই কাগজে নিয়োগ করেছেন।
যাইহোক, এটি পরীক্ষামূলকভাবে পাওয়া গেছে যে সুপারকন্টিনিয়াম জেনারেশনের জন্য ব্যবহৃত অপটিক্যাল ফাইবার সাধারণত প্রায় 100 ঘন্টা ক্রমবর্ধমান অপারেশনের পরে ক্ষতিগ্রস্ত হয়। অপরিবর্তনীয় অপটিক্যাল ক্ষতি একটি সুপারকন্টিনিয়াম উৎসের জীবনকালকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে। অতএব, এই অপটিক্যাল ক্ষতির নীতি নির্ধারণ করার জন্য এটিকে অতিক্রম করার উপায় খুঁজে বের করার জন্য একটি বড় প্রয়োজন। যদি অপটিক্যাল ক্ষতি একটি নন-সুপারক্লিনরুম পরিবেশে বায়ুবাহিত দূষক এবং/অথবা ফাইবার এন্ডফেসে উচ্চ শিখর শক্তির স্থানিক সংযোগ দ্বারা সৃষ্ট হয়, তবে এটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার এন্ডক্যাপ দ্বারা বা ফাইবার এন্ডফেসে একটি নির্দিষ্ট অ্যাপারচার ভেঙে ফেলার মাধ্যমে সমাধান করা যেতে পারে। .
সারণী 1 সুপারকন্টিনিয়াম প্রজন্মের জন্য তিনটি পরীক্ষামূলক পরিস্থিতি
সারণী 1 ফাইবার ক্ষতি প্রক্রিয়া অধ্যয়ন করতে লেখকদের দ্বারা ব্যবহৃত তিনটি পরীক্ষামূলক স্কিম তালিকাভুক্ত করে। স্কিম 1 1030 এনএম কেন্দ্রীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য, 10 মেগাহার্টজ পুনরাবৃত্তির ফ্রিকোয়েন্সি এবং LMA-PM-15 ফাইবারের 25 সেমি বিভাগে একটি পালস প্রস্থ 280 fs এর সাথে একটি ইনপুট পালস যুক্ত করেছে এবং বারবার পরীক্ষা-নিরীক্ষার পরে, সমস্ত তাদের মধ্যে দেখা গেছে যে 100 ± 40 ঘন্টা ক্রমবর্ধমান অপারেশনের পরে ফাইবার ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছে। স্কিম 2 একটি ভিন্ন ড্রাইভ লাইট সোর্স এবং ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার ব্যবহার করেছে, কিন্তু ফাইবার এন্ড ফেস এর সাথে মিলিত পিক পাওয়ার ডেনসিটি স্কিম 1 এর মতই রয়ে গেছে। দৃশ্যকল্প 2, যাইহোক, 10 ± 2 ঘন্টার মধ্যে অপটিক্যাল ক্ষতি দেখায়। যেখানে অপটিক্যাল ক্ষতি হয় সেখানে দুটি স্কিম আলাদা: স্কিম 1 এ অপটিক্যাল ক্ষতি অবস্থিত<10 cm from the incident end of the fiber, whereas the optical damage in scheme 2 is located <1 cm from the incident end of the fiber. This difference suggests that the cause of the fiber damage is not airborne contaminants in the environment or the high peak power density during coupling, and that optical damage cannot be avoided by fiber end caps. Upon analysis, this fiber damage can be explained by the optical waveguide theory of long period fiber grating (LPFG). When a pulse is coupled into an optical fiber, part of the energy goes into the core while the other part of the energy passes into the cladding. When the light from the core mode and the cladding mode interferes with each other and produces a standing wave, an LPFG is written in the fiber.The shorter the period of the LPFG, the more cycles are contained in the same fiber length, and the more easily the fiber is damaged.
এই ধারণাটি যাচাই করার জন্য, লেখকরা LMA-PM-40-স্কিম 3-এ 32 μm পর্যন্ত একটি মোড ফিল্ড ব্যাস সহ FUD ফাইবার বেছে নিয়েছেন। এর LPFG সময়কাল প্রায় 9 সেমি, এবং 9 সেমি ফাইবার দৈর্ঘ্য হিসাবে গণনা করা হয় এক চক্রের কম, তাই LPFG দ্বারা সৃষ্ট তাত্ত্বিক ফাইবার ক্ষতির প্রভাব অদৃশ্য হয়ে যাবে। পরীক্ষামূলকভাবে, স্কিম 3-এর অপটিক্যাল সিস্টেমটি 2000 ঘন্টা সঞ্চিত অপারেশনের পরেও স্থিতিশীল থাকে।
চিত্র 2 একটি ফাইবার ননলাইনার কনভার্টারের উপর ভিত্তি করে একটি মাল্টিপ্যারামিটার টিউনেবল ফেমটোসেকেন্ড আলোর উত্সের পরিকল্পিত চিত্র
চিত্র 2 স্কিম 3 এর উপর ভিত্তি করে লেখকদের দ্বারা নির্মিত মাল্টি-প্যারামিটার টিউনেবল ফেমটোসেকেন্ড আলোর উত্সকে উপস্থাপন করে। পুরো আলোর উত্সটি একটি পিপি-এফসিপিএ সিস্টেম নিয়ে গঠিত যার একটি পুনরাবৃত্তি ফ্রিকোয়েন্সি 1-10 মেগাহার্টজ থেকে ফ্রন্ট-এন্ড হিসাবে টিউনযোগ্য, এবং একটি ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার যা LPFG দ্বারা সৃষ্ট অপটিক্যাল ক্ষতিকে এড়ায় যা সুপারকন্টিনিয়াম স্পেকট্রাম তৈরি করে, অর্থাৎ, ফাইবার ননলাইনার কনভার্টার (FNWC)। বর্ণালীভাবে প্রসারিত নাড়ি একটি প্রোগ্রামযোগ্য পালস শেপারে নির্দেশিত হয়। একটি নির্দিষ্ট ফিল্টার উইন্ডো এবং বিচ্ছুরণ ক্ষতিপূরণের পরিমাণ নির্বাচন করে, কেন্দ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে 950-1110 nm পরিসরে টিউন করা যেতে পারে এবং নাড়ির প্রস্থটি 40-400 fs পরিসরে টিউন করা যেতে পারে। উপরন্তু, চূড়ান্ত আউটপুট পালস কম-বিচ্ছুরণ Kagome ফাঁপা-কোর ফাইবার অপটিক প্যাচকর্ডের একটি অংশের সাথে প্রেরণ করা যেতে পারে, এই আলোর উত্সকে সহজেই বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন মডিউলগুলির মধ্যে স্যুইচ করার অনুমতি দেয়।
সংক্ষেপে, লেখকরা ফেমটোসেকেন্ড ফাইবার লেজারগুলির জন্য একটি নির্ভরযোগ্য ভারী-ফ্রিকোয়েন্সি, তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং পালস প্রস্থের আনুষঙ্গিক তৈরি করেছেন যা যথেষ্ট পরিমাণে টিউনযোগ্য, কাপলড ফাইবার সিস্টেমে অপটিক্যাল ক্ষতি ব্যাখ্যা করে এবং দমন করে, এবং যার সংশ্লিষ্ট সমন্বিত লেজার সিস্টেমের উচ্চ মাত্রা রয়েছে। স্থিতিশীলতা, যা জৈবিক ও চিকিৎসা ক্ষেত্রে টিউনেবল আল্ট্রাফাস্ট লেজারের প্রয়োগকে প্রসারিত করবে বলে আশা করা হচ্ছে।
