نئی ٹیکنالوجی مختلف طول موج کے فائبر لیزرز کو ملا کر الٹرا شارٹ لیزر دالیں تیار کرتی ہے۔

حال ہی میں، برکلے لیب کی ایکسلریٹر ٹیکنالوجی اینڈ اپلائیڈ فزکس (اے ٹی اے پی) ڈویژن کے محققین کے ایک گروپ نے ایک نئی تکنیک کی ترقی کا اعلان کیا جو الٹرا شارٹ لیزر دالیں تیار کرنے کے لیے مختلف طول موج کے فائبر لیزرز کو یکجا کر سکتی ہے۔
یہ کام لیزر پلازما گیس پیڈلز (LPAs) کی ترقی کو آگے بڑھا سکتا ہے، جس میں اعلیٰ توانائی والی طبیعیات کی سرحدوں کو آگے بڑھانے اور میٹریل سائنس، فیوژن ریسرچ اور دیگر بہت سے شعبوں میں دریافتوں کو قابل بنانے کی صلاحیت ہے۔
لیزر پلازما گیس پیڈلز (LPAs) پلازما کے ذریعے چارج شدہ ذرات کو 1 تک کی رفتار سے تیز کرنے کے لیے الٹرا فاسٹ لیزر لائٹ کی تیز دھڑکنوں کا استعمال کرتے ہیں، موجودہ ٹیکنالوجی سے000 گنا زیادہ تیز، ایسی مشینوں کی تخلیق کو قابل بناتا ہے جو اس سے زیادہ کمپیکٹ اور طاقتور ہوں۔ روایتی گیس پیڈل، اور بنانے اور چلانے کے لیے کم مہنگے ہیں۔
فی الحال، زیادہ تر لیزر پلازما گیس پیڈل (LPAs) صرف چند ہرٹز (Hz) کی تکرار تعدد کے ساتھ لیزر دالیں استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، LPAs کی مکمل صلاحیت کا ادراک کرنے کے لیے ہائی پاور لیزر سسٹمز کی ضرورت ہوتی ہے جو kHz یا اس سے زیادہ کی دہرائی جانے والی فریکوئنسیوں پر الٹرا شارٹ، ہائی انرجی لیزر دالیں پیدا کرنے کے قابل ہوں۔
یہ حدود لیزر سسٹمز پر بہت ضروری تقاضے رکھتی ہیں جو ایسی دالیں پیدا کرتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، محقق نے فائبر لیزرز کا رخ کیا، جس کے بارے میں وہ کہتی ہیں کہ "اب تک سب سے زیادہ موثر ہائی پاور لیزر ٹیکنالوجی ہے اور اس میں وسیع پیمانے پر صنعتی ترقی بھی ہے جس کا ہمارے کام میں فائدہ اٹھایا جا سکتا ہے۔"
جبکہ فائبر لیزرز کے ذریعے پیدا ہونے والی دالوں کی توانائی اور طاقت کو جگہ اور وقت میں متعدد دالوں کو ملا کر بڑھایا جا سکتا ہے، یہ دالیں فی الحال تقریباً 100 فیمٹوسیکنڈز (fs) تک محدود ہیں، جو لیزر پلازما گیس پیڈل (LPAs) کو چلانے کے لیے کافی نہیں ہیں۔
BELLA سینٹر کے تحقیقی سائنسدان، ATAP کا حصہ، وضاحت کرتے ہیں، "جبکہ فائبر لیزر سسٹمز سب سے زیادہ الیکٹرو آپٹیکل پاور افادیت فراہم کرتے ہیں - ان سسٹمز میں الٹرا شارٹ لیزر دالوں کا طول و عرض کم ہوتا ہے۔"
"جب لیزر کی دال کو اس طرح بڑھایا جاتا ہے تو، حاصل کو کم کرنا ایک بنیادی اثر ہوتا ہے؛ نبض کا سپیکٹرم جتنا تنگ ہوتا ہے، دورانیہ اتنا ہی زیادہ ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، ہائی پاور فائبر لیزرز کے لیے 100 سے چھوٹی دالیں پیدا کرنا بہت مشکل ہوتا ہے۔ سیکنڈز۔"
تاہم، ملحقہ طول موج کی حدود میں کام کرنے والی متعدد لیزر دالوں کو طیفی طور پر یکجا کر کے، ٹیم (بشمول انجینئرنگ کے کیانگ ڈو اور ڈین وانگ اور اے ٹی اے پی کے رسل ولکوکس) نے ایک انتہائی وسیع مشترکہ سپیکٹرم حاصل کیا جو دسیوں سیکنڈز کی انتہائی مختصر دالوں کو سہارا دینے کے قابل ہے۔
بینڈوتھ کو بڑھانے اور دسیوں سیکنڈ لمبی دالیں پیدا کرنے کے لیے، محققین نے پہلے ایک موڈ لاکڈ آسکیلیٹر اور ایک یٹربیئم ڈوپڈ فائبر یمپلیفائر (YDFA) کا استعمال کیا تاکہ 100 میگاہرٹز کی تکرار کی شرح پر 120-سیکنڈ پلس تیار کی جا سکے۔ انہیں فوٹوونک کرسٹل فائبر میں بھیجا گیا، اور ان لیزر دالوں کا سپیکٹرم 27 نینو میٹر (nm) سے 90 nm تک پھیل گیا۔
اس کے بعد انہوں نے ایک ڈیکروک آئینے کا استعمال کیا، جو لیزر کی دالوں کو بغیر کسی شدت کے نمایاں نقصان کے الگ یا یکجا کرنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح دالیں سپیکٹرل طور پر تقسیم ہو جاتی ہیں۔ اس کے بعد انہیں دو پلس شیپرز کے پاس بھیجا گیا تاکہ متعلقہ پلس سپیکٹرا کی شدت اور مرحلے کو تشکیل دیا جا سکے۔ جب منعکس شدہ دالیں پہلے شیپر کو بھیجی جاتی ہیں، تو خارج ہونے والی دالیں YDFA کے ذریعے بڑھا دی جاتی ہیں، دالیں دوسرے شیپر کے ذریعے بنتی ہیں، اور مزید ایک اور ڈیکروک آئینے سے تقسیم ہوتی ہیں۔ فائبر لیزر سے چہکتی ہوئی تین دالوں کو پھر بڑھا دیا جاتا ہے اور اضافی ڈیکروک آئینے کا استعمال کرتے ہوئے دوبارہ ملایا جاتا ہے۔
یہ الٹرا براڈ بینڈ سپیکٹرم مصنوعی نبض کی تشکیل کے ساتھ مل کر صرف 42 سیکنڈ کے دورانیے کے ساتھ دالیں پیدا کرتا ہے، جو تین فائبر چینلز کے ذریعے تیار کردہ دالوں سے بہت کم ہے۔ ٹیم کے مطابق، یہ سب سے کم پلس لیزر کا دورانیہ ہے جو سپیکٹرل طور پر مشترکہ ytterbium فائبر لیزر سسٹم سے حاصل کیا گیا ہے۔
جب کہ اس کام نے اب تک کم توانائیوں پر انتہائی تیز دالوں کا مظاہرہ کیا ہے، یہ الٹرا وائیڈ بینڈ سپیکٹرل امتزاج اور مربوط سپیکٹرل ترکیب نبض کی تشکیل کے کلیدی اصولوں کو ظاہر کرتا ہے، اور لیزر پلازما گیس پیڈلز (LPAs) کو چلانے کے لیے فائبر لیزرز کے استعمال میں ایک پیش رفت فراہم کرتا ہے۔ مستقبل میں، ٹیم مزید پرورش کے مراحل کو شامل کرنے اور کثیر جہتی تکنیکوں کو لاگو کرنے کا ارادہ رکھتی ہے جو فائبر لیزرز کو مقامی طور پر، عارضی طور پر، اور سپیکٹرل طور پر ملا کر دسیوں سیکنڈ کی اعلی توانائی والی لیزر دالیں پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔