سائنسدانوں نے پہلی بار نینو فوٹوونک چپ پر ہائی پرفارمنس لیزر موڈ لاکر کو مربوط کیا۔

روزمرہ کی زندگی میں لیزر کا استعمال نسبتاً عام ہو گیا ہے، اور یہ فطرت میں موجود چیزوں کا مشاہدہ کرنے، تجزیہ کرنے اور ان کی مقدار کا تعین کرنے کا ایک اہم ذریعہ بھی ہو سکتا ہے جو کہ ننگی آنکھ سے نظر نہیں آتی ہیں - وہ کام جو بدقسمتی سے ماضی میں محدود رہے ہیں۔ بڑے، مہنگے آلات استعمال کرنے کی ضرورت۔
سٹی یونیورسٹی آف نیویارک اور کیلیفورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی ٹیم کے سائنسدانوں کی ایک ٹیم نے تجرباتی طور پر نینو فوٹوونک چپس پر ہائی پرفارمنس، الٹرا فاسٹ لیزرز بنانے کا ایک نیا طریقہ دکھایا ہے - انہوں نے دنیا کی پہلی برقی طور پر پمپ موڈ لاکڈ لیزرز کا مظاہرہ کیا ہے۔ چوٹی پلس پاور پتلی فلم لتیم نیوبیٹ فوٹو چپس پر مربوط ہے۔ یہ تحقیق حال ہی میں جرنل سائنس میں کور اسٹوری کے طور پر شائع ہوئی ہے۔
ٹیم لیڈر کیوشی گو کے مطابق، تحقیق چھوٹے موڈ لاکڈ لیزرز پر مبنی ہے - جو ایک منفرد لیزر کا اخراج کرتی ہے جو فیمٹوسیکنڈ کے وقفوں پر ہم آہنگ روشنی کی الٹرا شارٹ پلسز کا اخراج کرتی ہے۔
الٹرا فاسٹ موڈ لاکڈ لیزرز فطرت کے تیز ترین ٹائم اسکیلز کے اسرار کو کھولنے میں مرکزی کردار ادا کرتے ہیں، جس میں کیمیائی تعاملات میں مالیکیولر بانڈز کی تشکیل اور ٹوٹ پھوٹ کا مطالعہ اور ہنگامہ خیز میڈیا میں روشنی کے پھیلاؤ کی حرکیات کو تلاش کرنا شامل ہے۔
یہ موڈ لاکڈ لیزرز کی ترقی ہے، ان کی تیز رفتار نبض کی چوٹی کی شدت اور وسیع اسپیکٹرل کوریج کی وجہ سے، جس نے آپٹیکل ایٹم کلاک، بائیو امیجنگ، اور لائٹ بیسڈ ڈیٹا کمپیوٹیشن سمیت مختلف قسم کی فوٹوونکس ٹیکنالوجیز کی ترقی کو بھی فروغ دیا ہے۔ کمپیوٹرز میں
بدقسمتی سے، یہاں تک کہ آج کے جدید ترین موڈ لاکڈ لیزرز اب بھی مہنگے اور طاقت کے بھوکے ہیں، جس کی وجہ سے ان کا استعمال زیادہ تر لیبارٹری کے ماحول تک محدود ہے۔
مذکورہ ٹیم کا ہدف: بڑے لیبارٹری سسٹمز کو چپ سائز کے سسٹمز میں تبدیل کرکے الٹرا فاسٹ فوٹوونکس کے میدان میں انقلاب لانا جو بڑے پیمانے پر تیار اور فیلڈ میں تعینات ہوسکتے ہیں۔ وہ صرف چیزوں کو چھوٹا کرنا چاہتے ہیں، لیکن وہ یہ بھی یقینی بنانا چاہتے ہیں کہ یہ انتہائی تیز چپ سائز کے لیزر تسلی بخش کارکردگی فراہم کریں۔ مثال کے طور پر، بامعنی چپ اسکیل سسٹم بنانے کے لیے انہیں کافی چوٹی نبض کی شدت، ترجیحاً 1 واٹ سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے۔
تاہم، ایک چپ پر موثر موڈ لاکڈ لیزرز کو سمجھنا اور ان کو مربوط کرنا ایک مشکل کام ہے۔ اس تحقیق میں پتلی فلم لیتھیم نیبیٹ (TFLN) کا استعمال کیا گیا ہے، جو ایک جدید مواد کا پلیٹ فارم ہے۔ اس مواد کو استعمال کرتے ہوئے، بیرونی RF برقی سگنل کو شامل کر کے لیزر دال کو درست طریقے سے کنٹرول اور مؤثر طریقے سے بنانا ممکن ہے۔
اپنے تجربات میں، Guo کی ٹیم نے مہارت سے III-V سیمی کنڈکٹرز کی اعلیٰ لیزر گین خصوصیات کو TFLN nanophotonic waveguide کی انتہائی موثر نبض کی تشکیل کی صلاحیتوں کے ساتھ ملایا، بالآخر ایک لیزر کا مظاہرہ کیا جس کی آؤٹ پٹ چوٹی پاور 0.5 واٹ تک تھی۔ .
اس کے کمپیکٹ سائز کے علاوہ، موڈ لاکڈ لیزر جس کا انہوں نے مظاہرہ کیا اس میں بہت سی دلچسپ نئی خصوصیات ہیں جو مستقبل کی ایپلی کیشنز کے لیے زبردست وعدہ کر سکتی ہیں۔
مثال کے طور پر، لیزر کے پمپ کرنٹ کو درست طریقے سے ٹیون کرنے سے، گو نے 200 میگاہرٹز کی وسیع رینج پر آؤٹ پٹ پلس ریپیٹیشن فریکوئنسی کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت کو محسوس کیا۔ مظاہرے کے لیزر کی مضبوط ری کنفیگرایبلٹی کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم کو امید ہے کہ چپ پیمانہ، فریکوئنسی اسٹیبلائزڈ کنگھی ذرائع کی سہولت فراہم کرے گی، جو درست سینسنگ ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہیں۔
پورٹ ایبل اور ہینڈ ہیلڈ ڈیوائسز کے لیے توسیع پذیر، مربوط، الٹرا فاسٹ فوٹوونک سسٹمز کا ادراک Kuo کی ٹیم کے لیے اضافی چیلنجز پیش کرتا ہے، موجودہ مظاہرہ بڑی رکاوٹوں پر قابو پانے میں ایک اہم سنگ میل کی نشاندہی کرتا ہے۔
یہ کامیابی آنکھوں کی بیماریوں کی تشخیص یا کھانے اور ماحول میں ای کولی اور خطرناک وائرسوں کا تجزیہ کرنے کے لیے سیل فون کے استعمال کی راہ ہموار کرتی ہے۔ یہ مستقبل کی چپ پیمانے پر ایٹمی گھڑیاں بنانے میں بھی مدد کر سکتا ہے، جب GPS کے خراب یا دستیاب نہ ہو تو نیویگیشن کو قابل بناتا ہے۔
سائنسدانوں نے اس تازہ ترین مظاہرے سے ایک بڑی رکاوٹ پر قابو پالیا ہے۔ بہر حال، سائنس دان اب توسیع پذیر، مربوط، الٹرا فاسٹ فوٹوونک سسٹم تیار کرنے کی اضافی رکاوٹوں سے نمٹنے کے منتظر ہیں جو پورٹیبل اور ہینڈ ہیلڈ ڈیوائسز پر استعمال ہوسکتے ہیں۔