رکوردشکنی یک نوسان ساز لیزری
بی دانلود: به گزارش بی دانلود، دانشمندان از آینه های ویژه ای برای ایجاد پالس های لیزری فوق کوتاه رکوردشکن استفاده کردند که کمتر از یک پیکوثانیه دوام دارند، اما به حداکثر توان 100 مگاوات می رسند.
به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا، پژوهشگران موسسه ETH زوریخ سوئیس یک نوسان ساز لیزری ساخته اند که قدرتمندترین پالس های لیزری فوق کوتاه را تولید می کند.
نوسان ساز(Oscillator) یک مدار الکتریکی است که سیگنال تکرارشونده(نوسانی)، اغلب یک موج سینوسی یا مربعی تولید می کند.
پالس های لیزری کمتر از ۱۰ تا ۱۲ ثانیه دوام دارند. با اینحال بطور متوسط، آنها ۵۵۰ وات توان دارند و حداکثر توان خروجی آنها به ۱۰۰ مگاوات می رسد که برای تامین انرژی همزمان صدها هزار جاروبرقی برای مدت کوتاهی کافی است.
پژوهشگران می گویند پالس های لیزری فعلی بالاتر از ۵۰ درصد از رکورد قبلی فراتر رفته اند که بالاترین میانگین توان و بالاترین انرژی پالسی است که تابحال برای هر نوسان ساز به دست آمده است.
این پالس های بسیار قوی و کوتاه مدت می توانند برای انجام کارهای پیچیده مانند پردازش مواد، جراحی های پزشکی و اندازه گیری های دقیق مورد استفاده قرار گیرند. همین طور آنها می توانند به توسعه ساعات اتمی دقیق تر منجر شوند.
آینه ها پالس های لیزر قوی ایجاد می کنند
دستگاه هایی که پرتوهای لیزری پیوسته را تولید و شلیک می کنند، رایج تر هستند، برای اینکه با بهره گیری از یک منبع انرژی پایدار و سیستم بازخورد، ساطع شدن نور بطور پیوسته آسان تر است.
با این وجود، تولید پالس های لیزری کوتاه پروسه بسیار پیچیده تری است. این بدین سبب است که به مهارتهای پیشرفته ای مانند «کیو سوئیچینگ»(Q-switching) یا قفل کردن حالت برای آزاد کردن انرژی در فواصل متوالی، نیاز به تجهیزات تخصصی و کنترل دقیق نیاز دارد.
پژوهشگران در طول مطالعه خود از نوعی نوسان ساز لیزری به نام «لیزر دیسکی پالس کوتاه» استفاده کردند که مهارتهای ذکر شده در بالا را در خود جای داده است.
نخستین کار، تقویت نور درون این لیزر بدون ناپایدار کردن آن بود. برای این کار از چیدمان خاصی از آینه ها استفاده شد. این آینه ها موجب می شوند نور پیش از این که بتواند پرتوی لیزر را بوسیله آینه دیگری خارج کند، چندین بار از دیسک عبور کند.
هنگامی که نور تقویت شد، چالش بعدی تبدیل آن به پالس های لیزری قدرتمند و کوتاه بود. برای این منظور از آینه مخصوصی به نام «آینه جاذب قابل اشباع نیمه رسانا(SESAM) استفاده کردند که اصولا ۳۰ سال پیش توسط اورسولا کلر(Ursula Keller) که یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در ETH زوریخ است، توسعه یافته بود.
لیزرهای معمولی از تقویت کننده ها برای ایجاد پالس استفاده می نمایند، اما این پروسه ناکارآمد است، چونکه نویز تولید می کند و منجر به خروجی توان ناپایدار می شود. اما پژوهشگران با SESAM بر همه این چالش ها غلبه کردند و نور لیزر را بطور موثر به پالس های قدرتمند تبدیل کردند.
موریتز سیدل(Moritz Seidel) محقق ارشد و دانشجوی دکترا در ETH زوریخ می گوید: زمانی که عاقبت کار کرد و ما مشاهده کردیم که لیزر چگونه پالس ایجاد می کند، واقعاً جالب بود.
روشی جدید برای تولید پالس ها
مطالعه حاضر خیلی از چالش های در رابطه با تولید پالس های لیزری فوق کوتاه قدرتمند را حل می کند.
به عنوان مثال سیدل می گوید: تا حالا پالس هایی با قدرت های قابل مقایسه با توان هایی که حالا به دست آورده ایم، تنها با ارسال پالس های لیزر ضعیف تر بوسیله چندین تقویت کننده مجزا به خارج از لیزر به دست می آیند.
یافته های این مطالعه نشان میدهد که نوسان سازهای لیزری همراه با آینه های مبتنی بر مواد نیمه رسانا مانند SESAM می توانند به عنوان یک جایگزین عالی برای تقویت کننده ها عمل کنند. آنها تولید پالس لیزری کنترل شده، دقیق و قدرتمند را ارائه می دهند.
پالس های لیزری فوق کوتاه می توانند برای کاربردهای مختلفی همچون جراحی های لیزیک چشم گرفته تا سیستم های محاسباتی کوانتومی نوری و ایجاد ریزساختارهای پیچیده در فلزات مفید باشند.
کلر در آخر با هیجان زدگی از آثار این مطالعه اظهار داشت: ما حالا انتظار داریم که بتوانیم این پالس ها را بطور بسیار موثر کوتاه نماییم که برای ایجاد پالس های آتوثانیه ای(۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه) بسیار اهمیت دارد.
این مطالعه در مجله Optica انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب