پاور بمقابلہ پلس کی چوڑائی مشکوک؟ 100 TW چوٹی کی طاقت 4.3 fs sub - بائپولر لیزر دالوں کو فیلڈ ترکیب کے ذریعے کنٹرول کرنا
مادے کی انتہائی ریاستوں اور الٹرا فاسٹ متحرک عملوں کی کھوج کے لئے ایک بنیادی ٹول کے طور پر ، فیمٹوسیکنڈ الٹرا - مختصر لیزر پلس ٹکنالوجی جدید آپٹکس میں ایک کاٹنے - ایج فوکس بنی ہوئی ہے۔ حال ہی میں ، سویڈن میں امی یونیورسٹی کی ایک بین الاقوامی تحقیقی ٹیم اور ہنگری میں ایلی الپس ریسرچ سنٹر نے روایتی الٹرا میں -}}}}}- کو روایتی الٹرا -} مختصر پلس لیزر سسٹم کو استعمال کرکے آپٹیکل آپٹیکل پرجوش چیرپیڈی کے نظام کو استعمال کرکے کامیابی کے ساتھ حل کیا۔ اسکیمیں۔ انہوں نے 100 TW کی چوٹی طاقت اور صرف 4.3 Fs کی نبض کی مدت کے ساتھ سب - دو - سائیکل لیزر آؤٹ پٹ حاصل کیا۔ یہ کام اگلے - جنریشن اٹوسیکنڈ سائنس ، رشتہ دار لیزر پلازما فزکس ، اور انتہائی آپٹکس کے لئے اہم تکنیکی مدد فراہم کرتا ہے۔ اس مطالعہ ، جس کا عنوان "ویوفورم - سب - دو - 100 TW چوٹی کی طاقت کی سطح پر چکر کی دالوں کے کنٹرول شدہ فیلڈ ترکیب کے عنوان سے ہے ، جو فطرت فوٹوونکس کے تازہ ترین شمارے میں شائع ہوا تھا۔
جب "مختصر ترین" "مضبوط ترین" سے ملتا ہے: بجلی کو حل کرنا - پلس چوڑائی کی تجارت - آف
الٹرااسٹ لیزر ٹکنالوجی نے گذشتہ چند دہائیوں کے دوران دو سمتوں میں تیار ہوتے ہوئے نمایاں پیشرفت کی ہے: ایک طرف ، انتہائی جسمانی حالات پیدا کرنے کے لئے اعلی چوٹی کی طاقت کا پیچھا کرنا۔ دوسری طرف ، اعلی عارضی قرارداد کو حاصل کرنے کے لئے نبض کی کم مدت کا تعاقب کرنا۔ روایتی لیزر سسٹم کی جسمانی حدود "توانائی کے تحفظ کے قانون" کی طرح کام کرتی ہیں: چھوٹی دالوں کو حاصل کرنے کے لئے ، ایک وسیع تر ورنکرم بینڈوتھ کی ضرورت ہوتی ہے ، لیکن زیادہ تر لیزر گین میڈیا میں بینڈوتھ محدود ہے۔ اعلی طاقت کے حصول کے ل long ، لمبائی میں فاصلے اور زیادہ سے زیادہ توانائی کے ذخیرہ کی ضرورت ہے ، جو اس کے نتیجے میں نبض کمپریشن کی حد کو محدود کردیتی ہے۔
روایتی ٹائٹینیم نیلم لیزر سسٹم کے مقابلے میں ، آپٹیکل پیرامیٹرک کرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن (او پی سی پی اے) ٹکنالوجی وسیع پیمانے پر حاصل ہونے والی بینڈوتھ کی حمایت کرتی ہے ، جس سے ذیلی - سائیکل دالوں کو حاصل کرنا ممکن ہوتا ہے۔ تاہم ، واقعی 100 TW - سطح کی طاقت کی پیداوار کو حاصل کرنے کے لئے ، او پی سی پی اے ٹیکنالوجی کو متعدد تکنیکی چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے: الٹرا - وسیع بینڈوتھ کو برقرار رکھتے ہوئے موثر توانائی کو بڑھاوا دینے کا طریقہ؟ کیریئر لفافے کے مرحلے (سی ای پی) کے لمبے {{5} term ٹرم استحکام کو کیسے یقینی بنائیں؟ پری - پلس مداخلت سے بچنے کے ل sufficient کافی حد تک اعلی عارضی برعکس کیسے حاصل کریں؟
اس تحقیقی کام میں ، مصنف کی ٹیم نے دو سمتوں سے جدت کی: مربوط فیلڈ ترکیب اور او پی سی پی اے ڈیزائن کو بہتر بنایا گیا ، جس نے منظم طور پر کلیدی تکنیکی چیلنجوں جیسے پاور - نبض کی چوڑائی کی تجارت- آف ، فیز استحکام ، اور روایتی الٹرا {2} is کا سامنا کرنا پڑا۔
مربوط فیلڈ ترکیب اور بہتر او پی سی پی اے ڈیزائن
ذیلی - بائپولر الٹرا - مختصر دالیں پیدا کرنے کے ل first ، پہلے ضروری ہے کہ کافی حد تک وسیع ورنکرم بینڈوتھ تیار کریں۔ ٹیم نے سیریل کوہرنٹ فیلڈ ترکیب کی ٹیکنالوجی کا استعمال کیا ، جس میں پوری ورنکرم رینج (580–1020 این ایم) کو الگ الگ کرنے کے لئے دو تکمیلی خطوں میں تقسیم کیا گیا ، اس کے بعد مربوط ترکیب بھی شامل ہے۔ جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے ، ٹیم کی لائٹ ویو سنتھیزائزر 100 (LWS100) سسٹم میں تین - اسٹیج میں اضافہ شدہ او پی سی پی اے ڈھانچہ استعمال کیا گیا ہے۔ ہر مرحلے میں دو آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر شامل ہیں: ایک 532 این ایم سیکنڈ ہارمونک جنریشن کے ذریعہ پمپ کیا گیا ، جو ریڈ لائٹ ریجن (700–1020 این ایم) کو بڑھاوا دینے کے لئے ذمہ دار ہے۔ اور ایک اور تیسرے ہارمونک کے ذریعہ 355 ینیم پر پمپ کیا گیا ، جو بلیو لائٹ ریجن (580–700 این ایم) کو بڑھاوا دینے کے لئے ذمہ دار ہے۔ یہ ڈیزائن الگ الگ ایک آرکسٹرا کے مختلف حصوں کی تربیت کے مترادف ہے ، جس سے ہر ورنکرم جزو کی موثر وسعت کو یقینی بناتا ہے جبکہ مختلف تعدد اجزاء کے مابین مرحلے کے ہم آہنگی کو برقرار رکھتے ہوئے۔
چترا 1 LWS100 میں اضافہ شدہ او پی سی پی اے کا سیٹ اپ
اس نظام میں - فیز - مماثل بوران - ڈوپڈ بیریم بوریٹ (بی بی او) کرسٹل کو نون لائنر میڈیم کے طور پر ملازمت کرتا ہے۔ ریسرچ ٹیم نے فیز - مماثل زاویہ (θ=34.54 ڈگری کو بلیو لائٹ خطے کے لئے ڈگری اور ریڈ لائٹ ریجن کے لئے θ=23.73 ڈگری) اور مختلف واویلینٹس پر روشنی کے مطابقت پذیری کو یقینی بنانے کے لئے غیر - کولینیئر زاویہ کو واضح طور پر کنٹرول کیا۔
چترا 2 ورنکرم پیمائش (A) اور تخروپن (B) LWS100 میں ارتقاء
متعدد ڈیٹا میٹرکس غیر معمولی نظام کی کارکردگی کو ظاہر کرتے ہیں
انتہائی توجہ مرکوز اور شدت کی پیشرفت
The typical spectrum of the LWS100 on a linear scale is shown in Figure 3, with a central wavelength of 780 nm. The corresponding time intensity shown in Figure 3(b) has a full width at half maximum (FWHM) duration of 4.3 fs, equivalent to 1.67 optical cycles, thus approaching the Fourier limit within a 2–3% range. This short duration confirms coherent field synthesis from two spectral ranges at the 100 TW power level, where each range alone could only support longer pulses (>7 ایف ایس)۔
شکل 3 ایل ڈبلیو ایس 100 کی ورنکرم ، دنیاوی ، اور مقامی خصوصیات
ویوفارم استحکام اور اس کے برعکس
ذیلی - ڈبل- سائیکل لیزر دالوں کے لئے ، کیریئر لفافہ مرحلے (سی ای پی) کی استحکام اہم ہے۔ سی ای پی کیریئر اور لفافے کے مابین رشتہ دار مرحلے کے تعلقات کو بیان کرتا ہے ، اور یہاں تک کہ معمولی تبدیلیاں بھی لیزر - مادے کی بات چیت کے عمل کو نمایاں طور پر متاثر کرسکتی ہیں۔ ٹیم نے ایک غیر فعال سی ای پی - مستحکم فرنٹ - اختتامی ڈیزائن اپنایا ، جس میں فرق فریکوینسی جنریشن (ڈی ایف جی) کے عمل کے ذریعے قدرتی مرحلے کو لاکنگ کا حصول کیا گیا۔ جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے ، نظام سی ای پی استحکام کو حاصل کرتا ہے<100 mrad at the front end, and through feedback control, the overall system CEP stability reaches an excellent level of <300 mrad. During a continuous one-hour test, the system demonstrated outstanding long-term stability, with CEP drift consistently maintained within the 2π range, providing reliable assurance for attosecond science experiments requiring extremely high phase precision.
چترا 4 ویوفارم استحکام اور LWS100 کے برعکس
اعلی - پاور لیزر سسٹم کے لئے ایک اور اہم میٹرک عارضی برعکس ہے - مرکزی نبض اور پری - نبض کے مابین شدت کا تناسب۔ مکمل طور پر او پی سی پی اے فن تعمیر اور اصلاح شدہ جزو کی ترتیب کے ذریعے ، نظام وقتی تضاد کو حاصل کرتا ہے جس میں وسعت کے 11 احکامات سے زیادہ ہیں۔ خاص طور پر ، پہلے - اسٹیج بلیو لائٹ ایمپلیفائر کے بعد ایکسٹٹو - آپٹک پروگرام قابل بازی فلٹر (ڈزلر) رکھ کر ، پیرامیٹرک فلوروسینس نسل کو مؤثر طریقے سے دبایا جاتا ہے ، جس سے نظام کی برعکس کارکردگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔
عارضی سپر - ریزولوشن
اگرچہ 4.3 ایف ایس کی نبض کی مدت پہلے ہی جسمانی حد کے قریب ہے ، ٹیم نے عارضی سپر - ریزولوشن ٹکنالوجی کی درخواست کی صلاحیت کا بھی مظاہرہ کیا۔ طول و عرض کی تشکیل اور 745–825 ینیم رینج میں منتخب طور پر اسپیکٹرل اجزاء کو ہٹانے کے ذریعہ ، نبض کی مدت کو مزید کم کرکے 3.7 FS کردیا گیا ، جس سے حقیقی ذیلی 4 FS پلس آؤٹ پٹ کو حاصل کیا گیا۔ اس کے نتیجے میں ، چوٹی کی طاقت اور چوٹی کی شدت کو اصل نبض کا 40 ٪ تک کم کردیا گیا ، لیکن 25 TW پاور لیول مختلف الٹرااسٹاسپاسٹ اسپیکٹروسکوپی اور اٹوسیکنڈ سائنس کے تجربات کی حمایت کرنے کے لئے کافی ہے۔
چترا 5: وقت سپر - ریزولوشن LWS100 کا استعمال کرتے ہوئے سب -4 ایف ایس دالیں پیدا کرنے کے لئے
مطالعہ میں ایک بہتر آپٹیکل پیرامیٹرک چیرپڈ پلس یمپلیفائر کا مظاہرہ کیا گیا ہے جو سب -} ڈبل- سائیکل دالوں کو ویوفارم کنٹرول اور الٹرا -} رشتہ دارانہ شدت کے ساتھ فراہم کرتا ہے۔ سیریل فیلڈ ترکیب تقریبا an ایک آکٹیو میں جوول - سطح کی توانائی کے لئے سپیکٹرم کے مضبوط وسعت کو قابل بناتا ہے۔ اس طرح سے ، 4.3 ایف ایس ، سی ای پی استحکام ، اور آر ایم ایس استحکام 300 مرڈ سے نیچے کی مدت کے ساتھ 100 ٹو - سطح کی نبض تشکیل دی گئی تھی۔ اس کاغذ کے مصنف ، ٹرومس یونیورسٹی کے پروفیسر لاسزلو ویزز نے کہا: "اس ٹیکنالوجی کی پیشرفت سب سے پہلے - اب تک 100 TW {- سطح کی طاقت میں ہے جس میں سب سے زیادہ- biphasic پلس کی مدت کے لئے SUBT- BIPHASIC پلس کی مدت ہے ، جو غیر متوقع طور پر تحقیق کے لئے غیر متوقع طور پر تحقیقاتی اوزار ہے۔ فرنٹیئر فیلڈز جیسے اٹوسیکنڈ فزکس ، انتہائی نان لائنر آپٹکس ، اور رشتہ دار پلازما طبیعیات۔ "
تحقیقی ٹیم نے نوٹ کیا کہ اس ٹیکنالوجی میں تکرار کی شرح ، بینڈوتھ ، پلس کی مدت ، اور توانائی (بڑے پس منظر کے طول و عرض کے ساتھ دوسرے نائن لائنر کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے) کے لحاظ سے ممکنہ اسکیل ایبلٹی ہے۔ مستقبل میں ، سیریل فیلڈ ترکیب اور بازی کنٹرول کی تکنیک کو بڑھا کر ، پیٹا واٹ چوٹی کی طاقت کے ساتھ سب - سائیکل دالیں پیدا کرنا ممکن ہوسکتا ہے۔
