নতুন লেজার অ্যামপ্লিফায়ার চালু হয়েছে: 10 বিট ওয়াটের পাওয়ার সীমা ভেঙেছে!

অতি-তীব্র আল্ট্রাশর্ট লেজারগুলিতে মৌলিক পদার্থবিদ্যা, জাতীয় নিরাপত্তা, শিল্প পরিষেবা এবং স্বাস্থ্যসেবা সহ বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানে, এই ধরনের লেজারগুলি শক্তিশালী-ক্ষেত্র লেজার পদার্থবিদ্যা অধ্যয়নের জন্য একটি শক্তিশালী হাতিয়ার হয়ে উঠেছে, বিশেষ করে লেজার-চালিত বিকিরণ উত্স, লেজার কণা ত্বরণ এবং ভ্যাকুয়াম কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রোডাইনামিকস।
1996 সালে 1-বিট-ওয়াট "নোভা" থেকে 2017 সালে 10-বিট-ওয়াট সাংহাই এক্সপেরিমেন্টাল আল্ট্রা-ইনটেনস আল্ট্রাশর্ট লেজার ফ্যাসিলিটি (SULF) এবং 10-বিট-ওয়াট ইউরোপীয় " এক্সট্রিম লাইট ইনফ্রাস্ট্রাকচার-নিউক্লিয়ার ফিজিক্স" (ELI-NP), 2019 সালে, শীর্ষে লেজারের শক্তির নাটকীয় বৃদ্ধি বড়-অ্যাপারচার লেজারের লাভের মাধ্যমের পরিবর্তনের কারণে (নিওডিয়ামিয়াম-ডোপড গ্লাস থেকে টাইটানিয়াম: স্যাফায়ার ক্রিস্টাল)। এই পরিবর্তনটি উচ্চ-শক্তি লেজারের পালস সময়কালকে প্রায় 500 ফেমটোসেকেন্ড (fs) থেকে প্রায় 25 fs-এ কমিয়ে দিয়েছে।
যাইহোক, টাইটানিয়াম-স্যাফায়ার অতি-তীব্র আল্ট্রাশর্ট লেজারগুলি 10 বিট ওয়াটের ঊর্ধ্ব সীমাতে উত্থিত বলে মনে হচ্ছে। বর্তমানে, 10 প্যাট-ওয়াট থেকে 100 প্যাট-ওয়াটের উন্নয়ন পরিকল্পনার জন্য, গবেষকরা সাধারণত টাইটানিয়াম স্যাফায়ার চির্পড-পালস অ্যামপ্লিফিকেশন প্রযুক্তি সম্পর্কে কম আশাবাদী এবং এর পরিবর্তে অপটিক্যাল প্যারামিটার চিপড-পালস অ্যামপ্লিফিকেশন প্রযুক্তির দিকে লক্ষ্য রাখেন ডিউরেটেড পটাসিয়ামের উপর ভিত্তি করে। ডাইহাইড্রোজেন ফসফেট অরৈখিক স্ফটিক।
যাইহোক, যদিও পরবর্তীটির ভাল প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে, এর কম পাম্প-সংকেত রূপান্তর দক্ষতা এবং টেম্পোরাল-স্পেকট্রাল-এনার্জির স্থায়িত্বের ঘাটতি ভবিষ্যতের 10-100 বিট-ওয়াট লেজারের উপলব্ধি এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রে বড় চ্যালেঞ্জ নিয়ে আসে।
অন্যদিকে, টাইটানিয়াম স্যাফায়ার চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন, একটি পরিপক্ক প্রযুক্তি যা ইতিমধ্যেই চীন এবং ইউরোপে যথাক্রমে একটি 10 ​​গিগাওয়াট লেজার তৈরি করেছে, অতি-তীব্র আল্ট্রাশর্ট লেজারগুলির বিকাশের পরবর্তী পর্যায়ে এখনও দুর্দান্ত সম্ভাবনা রয়েছে।
টাইটানিয়াম: নীলকান্তমণি স্ফটিক একটি শক্তি-স্তরের ব্রডব্যান্ড লেজার লাভের মাধ্যম। লাভের প্রক্রিয়া চলাকালীন, পাম্প পালস শোষিত হয়, এবং শক্তি সঞ্চয় করার জন্য উপরের এবং নিম্ন শক্তি স্তরের মধ্যে শক্তি স্তরের উল্টোকরণ প্রতিষ্ঠিত হয়। যেহেতু সিগন্যাল পালস টাইটানিয়াম স্যাফায়ার ক্রিস্টালের মধ্য দিয়ে কয়েকবার যায়, সঞ্চিত শক্তি লেজার সংকেত পরিবর্ধনের জন্য বের করা হয়। যাইহোক, ট্রান্সভার্স পরজীবী লেজারে, স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন শব্দ স্ফটিক ব্যাস বরাবর প্রসারিত হয়, সঞ্চিত শক্তি খরচ করে এবং সংকেত লেজারের পরিবর্ধন হ্রাস করে।
পরজীবী লেসিং হল এক ধরনের অবাঞ্ছিত লেজার অপারেশন যা লেজার বা অ্যামপ্লিফায়ার ডিভাইসে ঘটে। এই ঘটনাটি সাধারণত ডিভাইসের অভ্যন্তরের কিছু অংশে একটি লেজার গহ্বরের অনিচ্ছাকৃত গঠনের কারণে ঘটে, যার ফলে লেজারটি একটি অবাঞ্ছিত ফ্রিকোয়েন্সি বা মোডে দোদুল্যমান হয়। পরজীবী লেজারের উপস্থিতি ডিভাইসে পছন্দসই লেজার অপারেশনকে বাধা দেয়, ডিভাইসের কার্যকারিতা হ্রাস করে এবং সম্ভবত ডিভাইসের ক্ষতিও করে।
বর্তমানে, টাইটানিয়াম স্যাফায়ার ক্রিস্টালের সর্বোচ্চ অ্যাপারচার শুধুমাত্র 10 বিট ওয়াটের লেজারকে সমর্থন করতে পারে। এমনকি বৃহত্তর টাইটানিয়াম স্যাফায়ার স্ফটিকগুলির সাথেও, লেজারের পরিবর্ধন এখনও সম্ভব নয় কারণ শক্তিশালী ট্রান্সভার্স পরজীবী লেসিং টাইটানিয়াম স্যাফায়ার স্ফটিক আকার বৃদ্ধির সাথে দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়।
যুগান্তকারী চাবিকাঠি কি?
এই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার জন্য, গবেষকরা একাধিক টাইটানিয়াম নীলকান্তমণি স্ফটিক একসাথে রেখে একটি উদ্ভাবনী পদ্ধতি গ্রহণ করেছেন।
অ্যাডভান্সড ফটোনিক্স নেক্সাস অনুসারে, পদ্ধতিটি বর্তমান টাইটানিয়াম স্যাফায়ার অতি-তীব্র আল্ট্রাশর্ট লেজারের 10-ট্যাপ-ওয়াট সীমা ভেঙ্গে কার্যকরভাবে সমগ্র টাইটানিয়াম স্যাফায়ার টাইলিং ক্রিস্টালের অ্যাপারচার ব্যাস বাড়িয়ে এবং প্রতিটির মধ্যে ট্রান্সভার্স পরজীবী লেসিংকে ছেঁটে ফেলে। টাইলিং স্ফটিক।
ইউক্সিন লেং, গবেষণাপত্রের সংশ্লিষ্ট লেখক এবং সাংহাই ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড প্রিসিশন মেশিনারির একজন গবেষক উল্লেখ করেছেন, "আমরা সফলভাবে টাইলযুক্ত টাইটানিয়ামের পরিবর্ধন প্রদর্শন করেছি: 100 টেরাওয়াটে (অর্থাৎ, 0.1) নীলকান্তমণি লেসিং বিট-ওয়াট) লেজার সিস্টেম। আমরা উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা, স্থিতিশীল শক্তি, ব্রডব্যান্ড স্পেকট্রা, ছোট ডাল এবং ছোট ফোকাল স্পট সহ কাছাকাছি-আদর্শ লেজার পরিবর্ধন অর্জনের জন্য এই কৌশলটি ব্যবহার করেছি।"
তার দল রিপোর্ট করেছে যে সুসংগত টাইলযুক্ত টাইটানিয়াম: স্যাফায়ার লেজার পরিবর্ধন 10 kWh এর বর্তমান সীমা অতিক্রম করার জন্য একটি অপেক্ষাকৃত সহজ এবং সস্তা পদ্ধতি প্রদান করে। পদ্ধতিটি শক্তিশালী-ক্ষেত্র লেজার পদার্থবিজ্ঞানে অতি-তীব্র আল্ট্রাশর্ট লেজারগুলির পরীক্ষামূলক ক্ষমতা উন্নত করবে বলে আশা করা হচ্ছে।
"সাংহাই এক্সপেরিমেন্টাল আল্ট্রা-ইনটেনস আল্ট্রাশর্ট লেজার ফ্যাসিলিটি (SULF) বা ইউরোপীয় ইউনিয়নের এক্সট্রিম লাইট ইনফ্রাস্ট্রাকচার-নিউক্লিয়ার ফিজিক্স (ELI-NP) লেজার ফ্যাসিলিটিতে একটি 2×2 সুসঙ্গত টাইলযুক্ত টাইটানিয়াম: স্যাফায়ার হাই-এনার্জি লেজার অ্যামপ্লিফায়ার যোগ করে বর্তমান 10 বিট-ওয়াট থেকে 40 বিট ওয়াটে আরও বাড়ানো যেতে পারে এবং ফোকাসড পিক ইনটেনসিটি প্রায় 10 বা তার বেশি ফ্যাক্টর দ্বারা বাড়ানো যেতে পারে।"