رکوردشکنی یک نوسان ساز لیزری
به گزارش گروه هوش مصنوعی، 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 ۱۰۰ مگاوات می رسند.
به گزارش گروه هوش مصنوعی 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 این وجود به صورت متوسط، آنها ۵۵۰ وات توان دارند و حداکثر توان خروجی آنها به ۱۰۰ مگاوات می رسد که برای تأمین انرژی همزمان صدها هزار جاروبرقی برای مدت کوتاهی کافی است.
محققان می گویند پالس های لیزری کنونی بیشتر از ۵۰ درصد از رکورد قبلی فراتر رفته اند که بالاترین میانگین توان و بالاترین انرژی پالسی است که تاکنون 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. همینطور آنها می توانند به توسعه ساعتهای 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، چونکه با استفاده از یک منبع انرژی پایدار و سیستم بازخورد، ساطع شدن نور به صورت پیوسته آسان تر است.
با این وجود، تولید پالس های لیزری کوتاه فرایند بسیار پیچیده تری است. این به این علت است که به روشهای فنی پیشرفته ای مانند «کیو سوئیچینگ»(Q-switching) یا قفل کردن حالت برای آزاد کردن انرژی در فواصل متوالی، احتیاج به تجهیزات تخصصی و کنترل دقیق نیاز دارد.
محققان در طول مطالعه خود از نوعی نوسان ساز لیزری به نام «لیزر دیسکی پالس کوتاه» استفاده کردند که روشهای فنی 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 سبب می شوند نور پیش از این که بتواند پرتوی لیزر را از راه 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 اصولاً 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 فرایند ناکارآمد است، چون که نویز تولید می کند و منجر به خروجی توان ناپایدار می شود. اما محققان با SESAM بر همه این چالش ها غلبه کردند و نور لیزر را به صورت موثر به پالس های قدرتمند تبدیل کردند.
موریتز سیدل(Moritz Seidel) محقق ارشد و دانشجوی دکترا در ETH زوریخ می گوید: زمانیکه سر انجام 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.
بعنوان مثال سیدل می گوید: تابحال پالس هایی با قدرت های قابل مقایسه با توان هایی که حالا به دست آورده ایم، تنها با ارسال پالس های لیزر ضعیف تر از راه چندین تقویت کننده مجزا به خارج از لیزر به دست می آیند.
یافته های این مطالعه نشان داده است که نوسان سازهای لیزری همراه با آینه های مبتنی بر مواد نیمه رسانا مانند SESAM می توانند بعنوان یک جایگزین عالی برای تقویت کننده ها عمل کنند. آنها تولید پالس لیزری کنترل شده، دقیق و قدرتمند را عرضه 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 انتها با هیجان زدگی از نتیجه های این پژوهش اظهار داشت: ما حالا انتظار داریم که بتوانیم این پالس ها را به صورت بسیار موثر کوتاه نماییم که برای ایجاد پالس های آتوثانیه ای(۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه) خیلی مهم است.
این مطالعه در مجله Optica انتشار یافته است.
منبع: iagrp.ir
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب