نانیانگ ٹیکنولوجیکل یونیورسٹی نے انتہائی شدید، الٹرا فاسٹ لیزر تیار کرنے کا ایک نیا طریقہ تیار کیا

فی الحال، درمیانی انفراریڈ رینج میں خارج ہونے والے لیزر منٹوں میں ہوا میں موجود مادوں کی شناخت کر سکتے ہیں - چاہے وہ گرین ہاؤس گیس آلودگی، زہریلا، دھماکہ خیز مواد یا انسانی سانس میں پائی جانے والی بیماریوں سے وابستہ گیسیں ہوں۔
الٹرا فاسٹ دالوں میں پیدا ہونے والے ہائی پاور مڈ-انفرارڈ لیزرز کی بہت زیادہ مانگ ہے کیونکہ وہ انتہائی حساس آلات کو کم کرتے ہیں جو دور سے محفوظ طریقے سے پتہ لگاسکتے ہیں حتیٰ کہ ایسے مادوں کی مقدار کا بھی پتہ لگاتے ہیں جو بصورت دیگر کسی کا دھیان نہیں جائیں گے یا ان کی شناخت مشکل ہوگی۔
حال ہی میں، NTU سنگاپور کی قیادت میں سائنسدانوں نے شدید اور الٹرا فاسٹ لیزرز تیار کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تیار کیا ہے۔ ان کا کہنا ہے کہ یہ طریقہ "ایسے عین مطابق آلات بنانے کا وعدہ رکھتا ہے جو ٹریس آلودگیوں اور نقصان دہ گیسوں کو سونگھنے کی رفتار کو تیز کر سکتے ہیں۔"
تاہم، اس طرح کے لیزرز بنانے کے موجودہ روایتی طریقوں کی اپنی خامیاں ہیں: ایک طریقہ کے لیے لیبارٹری کے حالات کی ضرورت ہوتی ہے جس میں خلل نہ ہو جو درست طریقے سے کیلیبریٹڈ آلات (مثلاً، کمپن، درجہ حرارت/نمی کے تغیرات) کو غلط طریقے سے ترتیب دے سکتا ہے - یعنی لیزرز استعمال نہیں کیے جا سکتے۔ لیب کے باہر.
دوسرا طریقہ کمپن جیسے ماحولیاتی خلل سے نمٹنے کے دوران لیزر پیدا کرسکتا ہے، لیکن وہ اتنے مضبوط نہیں ہیں کہ مادوں کی ٹریس مقدار کا درست طریقے سے پتہ لگا سکیں۔ نانیانگ ٹیکنالوجیکل یونیورسٹی کی نئی تحقیق نے ان چیلنجوں کو حل کیا ہے۔
نتائج Lasers & Photonics Reviews میں شائع کیے گئے ہیں۔
محققین نے فائبر کے نیوٹران ڈھانچے کی موٹائی کو ایڈجسٹ کرکے وسط اورکت رینج میں بہت روشن لیزر روشنی پیدا کرنے کے لیے خاص طور پر من گھڑت کھوکھلی آپٹیکل ریشوں کا استعمال کیا۔
نانیانگ ٹیکنولوجیکل یونیورسٹی کے سکول آف الیکٹریکل اینڈ الیکٹرانک انجینئرنگ کے اسسٹنٹ پروفیسر چانگ وانکیون نے، جنہوں نے اس تازہ ترین تحقیق کی قیادت کی، کہا، "ہمارا نقطہ نظر پورٹیبل، طاقتور اور تیز درمیانی انفراریڈ لیزر جنریٹرز کی ترقی کی راہ ہموار کرتا ہے جو انحصار نہیں کرتے۔ آپریشن کو برقرار رکھنے کے لیے اچھی طرح سے کنٹرول شدہ اور کمپن سے پاک ماحول۔"
"اس کا مطلب ہے کہ ہم انہیں ڈیٹیکٹر کے ساتھ جوڑ کر میدان میں استعمال کر سکتے ہیں تاکہ مختلف قسم کے نامعلوم مادوں کی جانچ اور شناخت میں مدد ملے۔ رقم کا پتہ لگانا۔"
پتہ لگانے کے فوائد
وسط اورکت لیزرز، 2um-20um سے طول موج کے ساتھ، مادوں کا پتہ لگانے میں دوسرے لیزرز کے مقابلے میں فوائد پیش کرتے ہیں۔ بہت سے مختلف قسم کے مالیکیول وسط اورکت رینج میں لیزرز کو ایک منفرد انداز میں جذب کرتے ہیں، دیگر طول موجوں سے زیادہ، ایک خصوصیت جسے نامعلوم مادوں کی شناخت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، اگر ان مادوں میں پانی بھی موجود ہو، دوسرے لیزرز کے برعکس، درمیانی انفراریڈ لیزرز کا استعمال کرتے ہوئے مادوں کی شناخت کی درستگی پانی کے مالیکیولز سے متاثر نہیں ہوتی ہے۔
تیز رفتاری سے پھٹنے میں اعلیٰ طاقت کے درمیانی انفراریڈ لیزرز پیدا کرنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ - آپٹیکل فائبر کے ذریعے روشن اور انتہائی تیز قریب اورکت شعاعوں کا اخراج کریں، جس کی طول موج ایک مختصر ہے۔ ٹھوس شیشے کے مراکز کے ساتھ آپٹیکل ریشوں کے ذریعہ تیار کردہ درمیانی اورکت لیزرز عام طور پر زیادہ مضبوط نہیں ہوتے ہیں، جو مادے کی چھوٹی مقدار کا درست پتہ لگانا مشکل بنا دیتے ہیں۔
زیادہ شدت والے درمیانی اورکت لیزرز پیدا کرنے کے لیے، عام طور پر مداخلت سے پاک ماحول کی ضرورت ہوتی ہے، جو لیبارٹری تک لیزرز کے استعمال کو محدود کرتا ہے اور مخصوص ایپلی کیشنز کو محسوس کرنا مشکل بنا دیتا ہے۔ نانیانگ ٹیکنالوجی یونیورسٹی کے پروفیسر ژانگ نے کھوکھلی شیشے کے ریشوں کا استعمال کرکے ان مسائل کو حل کیا۔ اس نے یہ اس وقت دریافت کیا جب اس نے کمپیوٹر سمولیشن کا استعمال کرتے ہوئے قریب اورکت تابکاری کی قسم کا تعین کیا جو کھوکھلی ریشوں سے گزرنے پر پیدا ہوسکتی ہے۔
طول موج کی تبدیلی
روایتی آپٹیکل ریشوں کے برعکس، اس نلی نما کھوکھلی ریشے میں فائبر کے کھوکھلے مرکز کے گرد چھوٹے شیشے کی ٹیوبوں کی انگوٹھی ہوتی ہے۔ تخروپن سے پتہ چلتا ہے کہ فائبر کی چھوٹے ٹیوبوں کی دیوار کی موٹائی کو مختلف کرکے، یہ قریب اورکت لیزرز کو طاقتور، الٹرا فاسٹ وسط اورکت لیزرز میں تبدیل کرنے کا وعدہ کرے گا۔
اس کے بعد اس کی ٹیم نے تجربات کیے جس میں کھوکھلی کور ریشوں کے مراکز آرگن گیس سے بھرے ہوئے تھے، اور سائنس دان اس قابل ہو گئے کہ وہ نقالی کی پیشین گوئیوں کی تصدیق کر سکیں۔ انہوں نے میگا واٹ رینج میں چوٹی کی طاقت اور 3um-4um کی طول موج کے ساتھ ایک وسط اورکت والا لیزر بنایا، جو ایک معیاری لائٹ بلب سے دس لاکھ گنا زیادہ طاقتور ہے۔
یہ لیزر کی تبدیلی اس لیے ہوتی ہے کیونکہ قریب اورکت لیزر آپٹیکل فائبر کی شکل کے ساتھ تعامل کرتا ہے، جو لیزر کو آرگن گیس کے دلچسپ مالیکیولز کے ذریعے وسط اورکت روشنی میں تبدیل کرتا ہے۔ مائیکرو ٹیوبز کی موٹائی کا تعلق وسط اورکت لیزر روشنی کی طول موج سے دوگنا زیادہ ہے - لہذا 1.6um کی دیوار کی موٹائی کے ساتھ ایک منی ٹیوب تقریباً 3.7um کی چوٹی طول موج پر لیزر روشنی پیدا کرتی ہے۔
پروفیسر ssambastien fsamvrier (یونیورسٹی آف Limoges سے)، جو درمیانی انفراریڈ لیزرز پر ایک طویل عرصے سے تحقیق کر رہے ہیں، نے کہا کہ نانیانگ ٹیکنالوجیکل یونیورسٹی کی ٹیم کا لیزرز پیدا کرنے کا طریقہ "ان آلات سے بہت زیادہ تضاد رکھتا ہے جن میں عام طور پر پیچیدہ نان لائنر انتظامات شامل ہوتے ہیں"۔
پروفیسر ssambastien fsamvrier نے کہا، "اس کے علاوہ، چونکہ آپٹیکل ریشوں کو ایک دوسرے کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے، اس لیے یہ نتائج درمیانی اورکت لیزرز کی نسل کے لیے راہ ہموار کرتے ہیں جو کسی حرکت پذیر میکانیکل حصوں سے متاثر نہیں ہوتے ہیں۔"