تولید پالس آتوثانیه

تولید پالس آتوثانیه با لیزرهای صنعتی

محققان دانشگاه مرکزی فلوریدا‏ نشان داده‌اند که لیزرهای صنعتی می‌توانند برای تولید پالس آتوثانیه مورد استفاده قرار گیرند. ​

پروفسور مایکل چینی، مسئول تیم تحقیقاتی گفت :
یکی از چالش‌های اصلی مقابل دانش آتوثانیه، وابسته بودنش به لیزرهایی در سطح کلاس جهانی است.
استفاده از لیزرهای صنعتی، به جای سیستم‌های پیچیده‌ای که به امکانات آزمایشگاهی بزرگ و محیط‌های اتاق تمیز نیاز دارند، می‌تواند تکنیک‌های علمی اتوثانیه را در دسترس محققان همه رشته‌ها قرار دهد. ​

نقش گازهای نجیب در تولید پالس آتوثانیه

برای تولید پالس آتوثانیه‌ ، نور لیزر از طریق لوله‌های پر از گازهای نجیب مانند زنون یا آرگون که جهت فشردگی بیشتر پهنای پالس مورد استفاده قرار می گیرد، منتشر می‌شود.

تیم تحقیقاتی نشان داد که این فشرده ‌سازی غیرخطی، زمانی موثر واقع می شود که درون گازهای مولکولی باشد.
البته بایستی این چرخه، چندین دفعه تکرار شود؛ زیرا غیرخطی بودن با افزایش تعداد چرخه ها افزایش می‌یابد. غیرخطی بودن نوریِ افزایش‌یافته با ترازبندی چرخشی مرتبط است. ​

فشردگی پالس بر مبنای چرخه گاز نادر

محققان دانشگاه مرکزی کالیفرنیا، عملیات فشرده سازی پالس لیزرهای صنعتی را در چرخه هایی 100 باره و با استفاده از گازهای مولکولی مانند اُکسید نیتروژن به جای گازهای نجیب انجام دادند.

آن‌ها نشان دادند که پالس‌های ۸۰ دوره از یک تقویت‌کننده لیزری صنعتی می‌تواند به طور همزمان هم ترازی مولکولی و تولید فوق پیوسته را در یک کانال باریک پر از گاز ایجاد کنند.
این کار بیش از دو اکتاو از پهنای باند پیوسته را تولید کرد.
فشردگی آن نیز به بیش از چهل و پنج برابر در مدت ۱.۶ سیکل رسید. ​

این محققان معتقدند که پالس‌های تک چرخه‌ای با این تکنیک نیز در دسترس هستند.

استاد چینی اضافه کرد:
ما نشان دادیم لیزرهای صنعتی اکنون می‌توانند برای تولید پالس‌ آتوثانیه مورد استفاده قرار گیرند.

نکات کلیدی تولید پالس آتوثانیه

محقق، جان بیتار نیز گفت: انتخاب گاز و مدت‌زمان پالس‌ها کلیدی است.
اگر لوله با یک گاز مولکولی و به ویژه یک گاز از مولکول‌های خطی پر شود، به دلیل تمایل مولکول‌ها به هم ردیف شدن با میدان لیزر، می‌تواند تاثیر بیشتری داشته باشد.

بیتار اضافه کرد: با این حال، این افزایش همترازی تنها در صورتی وجود دارد که پالس‌ها به اندازه کافی بلند باشند تا هم تراز چرخشی را القا کنند و هم اثر ناشی از آن را تجربه کنند.

برای تولید پالس آتوثانیه ، انتخاب گاز مهم است چون زمان همترازی چرخشی به اینرسی مولکول بستگی دارد.
برای به حداکثر رساندن افزایش همترازی، ما می‌خواهیم که این امر با مدت‌زمان پالس‌های لیزری ما همزمان شود.

استاد چینی افزود: چیدمان ساده است و می‌تواند با طیف گسترده‌ای از لیزر با پارامترهای مختلف کار کند. ​

کاربردهای تولید پالس آتوثانیه

دانش تولید پالس آتوثانیه شبیه به نقشه‌برداری لیزری سونار یا سه‌بعدی کار است اما در مقیاس بسیار کوچک‌تر.

وقتی پالس نوری آتوثانیه از یک ماده عبور می‌کند، اندرکنش با الکترون‌های ماده موجب اعوجاج پالس می شود.

اندازه‌گیری این اعوجاج‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا تصاویری از الکترون‌ها بسازند و از حرکت آن‌ها فیلم بسازند.
توانایی اندازه‌گیری با دقت اتوثانیه چه مزیت دیگری دارد؟
می توان حرکت سریع الکترون‌ها در داخل اتم‌ها و مولکول‌ها را در مقیاس زمانی طبیعی خود مطالعه کرد. ​

به علاوه، اندازه‌گیری این حرکتِ سریع می‌تواند به محققان کمک کند تا بهتر درک کنند که نور چگونه با ماده در تعامل است.

در نهایت، نتیجه این تحقیقات منجر به تلاش‌هایی برای استخراج انرژی خورشیدی، شناسایی سلاح‌های شیمیایی و بیولوژیکی و انجام تشخیص‌های پزشکی کمک کند.

استفاده از لیزر تجاری و صنعتی در تولید پالس آتوثانیه می‌تواند علم اتوثانیه را قابل‌دسترس‌تر کند.
همچنین مزیت دیگر آن تسهیل کاربردهای بین رشته‌ای دانشمندان با حداقل سابقه لیزر است. ​

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *