এই চারটি প্রযুক্তি একসাথে আলোচনা করা হয়েছে কারণ তারা সবই সরাসরি লেজার রেজোন্যান্সের আউটপুট বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে।
1. মোড নির্বাচন:
মোড নির্বাচন আসলে ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন। বেশিরভাগ লেজার বৃহত্তর আউটপুট শক্তি পাওয়ার জন্য দীর্ঘ অনুরণিত গহ্বর ব্যবহার করে, যা লেজারের আউটপুটকে মাল্টি-মোড করে। যাইহোক, হাই-অর্ডার মোডের সাথে তুলনা করে, ফান্ডামেন্টাল ট্রান্সভার্স মোড (TEM00 মোড) উচ্চ উজ্জ্বলতা, ছোট ডাইভারজেন্স অ্যাঙ্গেল, ইউনিফর্ম রেডিয়াল লাইট ইনটেনসিটি ডিস্ট্রিবিউশন, এবং একক দোলন ফ্রিকোয়েন্সি এর বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং সেরা স্থানিক এবং সাময়িক হস্তক্ষেপ। অতএব, একটি একক মৌলিক ট্রান্সভার্স মোড লেজার একটি আদর্শ সুসঙ্গত আলোর উৎস, যা লেজার ইন্টারফেরোমেট্রি, বর্ণালী বিশ্লেষণ এবং লেজার প্রক্রিয়াকরণের মতো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এই শর্তগুলি পূরণ করার জন্য, মাল্টি-মোড লেজারগুলিতে বেশিরভাগ অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির ক্রিয়াকলাপকে দমন করার জন্য লেজার দোলন মোডকে সীমাবদ্ধ করার ব্যবস্থা গ্রহণ করতে হবে এবং একক-মোড একক-ফ্রিকোয়েন্সি লেজার আউটপুট পেতে মোড নির্বাচন প্রযুক্তি ব্যবহার করতে হবে।
মোড নির্বাচন দুটি উপায়ে বিভক্ত: একটি লেজার অনুদৈর্ঘ্য মোড নির্বাচন, এবং অন্যটি লেজার ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন। লেজারের আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সির উপর আগেরটির একটি বৃহত্তর প্রভাব রয়েছে এবং এটি লেজারের সুসংগততাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে: পরবর্তীটি মূলত লেজারের আউটপুটের আলোর তীব্রতার অভিন্নতাকে প্রভাবিত করে এবং লেজারের উজ্জ্বলতা উন্নত করে।
অনুদৈর্ঘ্য মোড নির্বাচন: আলোর মরীচির একরঙাতা এবং সুসংগত দৈর্ঘ্য উন্নত করতে, লেজারটিকে একক-অনুদৈর্ঘ্য মোডে কাজ করা প্রয়োজন। যাইহোক, অনেক লেজারের প্রায়ই একই সময়ে বেশ কয়েকটি অনুদৈর্ঘ্য মোড থাকে। অতএব, একটি একক অনুদৈর্ঘ্য মোড লেজার ডিজাইন করতে, একটি ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন পদ্ধতি ব্যবহার করা আবশ্যক। সাধারণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে: শর্ট ক্যাভিটি পদ্ধতি, ফেব্রি-পুলফ ইটালন পদ্ধতি, তিন-প্রতিফলক পদ্ধতি ইত্যাদি।
2) ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন: লেজার দোলনের শর্ত হল যে লাভ সহগ অবশ্যই ক্ষতি সহগের চেয়ে বেশি হতে হবে। ক্ষতিকে ট্রান্সভার্স মোড অর্ডারের সাথে সম্পর্কিত বিবর্তন ক্ষতি এবং দোলন মোডের সাথে সম্পর্কিত নয় এমন অন্যান্য ক্ষতিতে ভাগ করা যেতে পারে। মৌলিক ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচনের সারমর্ম হল TEM00 মোডকে দোলন অবস্থায় পৌঁছানো, যখন উচ্চ-ক্রম ট্রান্সভার্স মোডের দোলন দমন করা হয়। অতএব, প্রতিটি উচ্চ-অর্ডার মোডের সংক্রমণ ক্ষতি নিয়ন্ত্রণ করে ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন করার উদ্দেশ্য অর্জন করা যেতে পারে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, যতক্ষণ পর্যন্ত TEM01 মোড এবং TEM10 মোড দোলনগুলি মৌলিক ট্রান্সভার্স মোডের চেয়ে এক ক্রম উচ্চতর, দমন করা যেতে পারে, অন্যান্য উচ্চ-ক্রম মোডগুলির দোলন দমন করা যেতে পারে। সাধারণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে: অ্যাপারচার পদ্ধতি, ফোকাসিং অ্যাপারচার পদ্ধতি এবং অবতল-উত্তল গহ্বর, Q-সুইচিং ব্যবহার করে মোড নির্বাচন ইত্যাদি। ইন্ট্রাক্যাভিটি টেলিস্কোপ পদ্ধতি,
2. ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতা:
লেজারটি মোড নির্বাচনের মাধ্যমে একক-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন প্রাপ্ত করার পরে, অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক অবস্থার পরিবর্তনের কারণে, অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি এখনও পুরো রৈখিক প্রস্থের মধ্যে চলে যাবে। এই ঘটনাটিকে "ফ্রিকোয়েন্সি ড্রিফট" বলা হয়। ড্রিফটের অস্তিত্বের কারণে লেজার ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়িত্বের সমস্যা দেখা দেয়। ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতার উদ্দেশ্য হল এই নিয়ন্ত্রণযোগ্য কারণগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার চেষ্টা করা যাতে দোলন ফ্রিকোয়েন্সির সাথে তাদের হস্তক্ষেপ কম করা যায়, যার ফলে লেজার ফ্রিকোয়েন্সির স্থিতিশীলতা উন্নত হয়।
ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতার দুটি দিক রয়েছে: ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতা এবং ফ্রিকোয়েন্সি প্রজননযোগ্যতা। ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়িত্ব বলতে লেজারের ফ্রিকোয়েন্সি ড্রিফ্টের অনুপাতকে বোঝায় উপ-অবিচ্ছিন্ন কাজের সময় দোলন ফ্রিকোয়েন্সি। অনুপাত যত ছোট, ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতা তত বেশি। ফ্রিকোয়েন্সি প্রজননযোগ্যতা হল ফ্রিকোয়েন্সির আপেক্ষিক পরিবর্তন যখন বিভিন্ন পরিবেশে লেজার ব্যবহার করা হয়। ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলকরণ পদ্ধতিগুলি প্যাসিভ এবং সক্রিয় প্রকারে বিভক্ত। নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি স্ট্যাবিলাইজেশন পদ্ধতি হল: ল্যাম্ব স্যাগ পদ্ধতি এবং স্যাচুরেশন শোষণ পদ্ধতি।
3. Q- সুইচিং:
সাধারণত, সলিড-স্টেট পালস লেজারের দ্বারা হালকা ডাল আউটপুট একক মসৃণ ডাল নয়, তবে মাইক্রোসেকেন্ড স্তরে বিভিন্ন তীব্রতার সাথে ছোট স্পাইক ডালের একটি ক্রম। এই হালকা স্পন্দন ক্রম শত শত মাইক্রোসেকেন্ড বা এমনকি এক সেকেন্ডের কয়েক দশমাংশ পর্যন্ত স্থায়ী হয় এবং এর সর্বোচ্চ শক্তি মাত্র দশ কিলোওয়াট, যা লেজার রাডার এবং লেজার রেঞ্জিংয়ের মতো ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনের চাহিদা পূরণ করা থেকে অনেক দূরে। এই কারণে, কিছু লোক কিউ-স্যুইচিংয়ের ধারণাটি প্রস্তাব করেছে, যা লেজারের ডালের আউটপুট কর্মক্ষমতাকে বেশ কয়েকটি মাত্রায় উন্নত করেছে, পালস প্রস্থকে ন্যানোসেকেন্ড স্তরে সংকুচিত করেছে এবং সর্বোচ্চ শক্তি গিগাওয়াটের মতো বেশি।
Q লেজার অনুরণিত গহ্বরের গুণমান ফ্যাক্টরকে বোঝায়। নির্দিষ্ট সূত্র হল Q=2n*শক্তি অনুরণিত গহ্বরে সঞ্চিত শক্তি/প্রতি দোলন চক্রে হারিয়ে যাওয়া শক্তি।
কিউ-স্যুইচিং নীতি: পাম্পিংয়ের শুরুতে একটি উচ্চ-ক্ষতি এবং কম-কিউ মান অবস্থায় অনুরণিত গহ্বর তৈরি করতে একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। এই সময়ে, লেজার দোলনের থ্রেশহোল্ড খুব বেশি, এবং এমনকি যদি কণার ঘনত্বের বিপরীত সংখ্যাটি খুব উচ্চ স্তরে জমা হয়, তবে এটি দোলন তৈরি করবে না: যখন কণার বিপরীত সংখ্যা সর্বোচ্চ মান ছুঁয়ে যায়, তখন গহ্বরের Q মান। হঠাৎ করে বেড়ে যায়, যার ফলে লেজার মাধ্যমের লাভ থ্রেশহোল্ডকে অনেক বেশি অতিক্রম করে এবং অত্যন্ত দ্রুত দোলন তৈরি করে। এই সময়ে, মেটাস্টেবল অবস্থায় সঞ্চিত কণাগুলির শক্তি দ্রুত ফোটনের শক্তিতে রূপান্তরিত হবে। ফোটনগুলি অত্যন্ত উচ্চ হারে বৃদ্ধি পায় এবং লেজার উচ্চ শিখর শক্তি এবং সংকীর্ণ প্রস্থ সহ একটি লেজার পালস আউটপুট করতে পারে।
যেহেতু অনুরণিত গহ্বরের ক্ষতির মধ্যে রয়েছে প্রতিফলন ক্ষয়, শোষণের ক্ষতি, বিচ্ছুরণ ক্ষতি, বিক্ষিপ্ত ক্ষতি এবং সংক্রমণ ক্ষতি, বিভিন্ন Q-সুইচিং প্রযুক্তি গঠনের জন্য বিভিন্ন ধরণের ক্ষতি নিয়ন্ত্রণ করতে বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। বর্তমানে, সাধারণ Q-সুইচিং প্রযুক্তিগুলি হল: অ্যাকোস্টো-অপটিক Q-সুইচিং, ইলেক্ট্রো-অপটিক Q-সুইচিং এবং ডাই Q-সুইচিং।
4. মোড লকিং:
কিউ-স্যুইচিং লেজারের পালস প্রস্থকে সংকুচিত করতে পারে যাতে মাইক্রোসেকেন্ডের ক্রমানুসারে একটি পালস প্রস্থ এবং গিগাওয়াট অর্ডারের সর্বোচ্চ শক্তি। মোড লকিং টেকনোলজি এমন একটি প্রযুক্তি যা লেজারকে আরও একটি বিশেষ উপায়ে মডিউল করে, লেজারে দোদুল্যমান প্রতিটি অনুদৈর্ঘ্য মোডের ফেজকে স্থির করতে বাধ্য করে, যাতে প্রতিটি মোডকে একটি আল্ট্রাশর্ট পালস পাওয়ার জন্য সুসঙ্গতভাবে সুপারইম্পোজ করা হয়। মোড লকিং টেকনোলজি ব্যবহার করে, ফেমটোসেকেন্ডের ক্রম প্রস্থের একটি পালস প্রস্থ এবং টি ওয়াটের অর্ডারের চেয়ে সর্বোচ্চ শক্তি সহ আল্ট্রাশর্ট লেজার ডালগুলি প্রাপ্ত করা যেতে পারে। মোড লকিং টেকনোলজি লেজারের শক্তিকে সময়ের মধ্যে অত্যন্ত ঘনীভূত করে তোলে এবং বর্তমানে উচ্চ শিখর পাওয়ার লেজারগুলি পাওয়ার জন্য এটি সবচেয়ে উন্নত প্রযুক্তি।
মোড-লকিং নীতি: সাধারণভাবে, অ-সমভাবে প্রসারিত লেজারগুলি সর্বদা একাধিক অনুদৈর্ঘ্য মোড তৈরি করে। যেহেতু প্রতিটি মোডের ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রাথমিক পর্যায়ের মধ্যে কোন সুনির্দিষ্ট সম্পর্ক নেই, মোডগুলি একে অপরের সাথে অসঙ্গতিপূর্ণ, তাই একাধিক অনুদৈর্ঘ্য মোড দ্বারা আলোর তীব্রতা আউটপুট প্রতিটি অনুদৈর্ঘ্য মোডের অসঙ্গত সংযোজন। আউটপুট আলোর তীব্রতা সময়ের সাথে অনিয়মিতভাবে ওঠানামা করে। মোড লকিং অনুরণিত গহ্বরে বিদ্যমান একাধিক অনুদৈর্ঘ্য মোডগুলিকে সিঙ্ক্রোনাসভাবে দোলানোর অনুমতি দেয়, প্রতিটি দোলন মোডের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবধানকে সমান রাখে এবং তাদের প্রাথমিক পর্যায়গুলিকে স্থির রাখে, যাতে লেজার নিয়মিত এবং সমান ব্যবধানের সাথে একটি ছোট পালস ক্রম বের করে।
Mode-locking technology is divided into active mode locking and passive mode locking. Active mode locking: insert a modulator with a modulation frequency v=c/2L into the resonance to modulate the amplitude and phase of the laser output to achieve synchronous vibration of each longitudinal mode. Passive mode locking: insert a dye box with saturated absorption characteristics into the laser cavity. The absorption coefficient of the dye box with saturable absorption characteristics will decrease with the increase of light intensity. In the laser, as the optical pump excites the working material, each longitudinal mode will occur randomly, and the light field will fluctuate in intensity due to their superposition. When some longitudinal modes are coherently enhanced by chance, parts with stronger light intensity appear, while other parts are weaker. These stronger parts are less absorbed by the dye and have little loss. The weaker parts are absorbed more by the dye and become weaker. As a result of the light field passing through the dye many times, the strong and weak parts are clearly distinguished, and eventually these longitudinal mode coherently enhanced parts are selected in the form of narrow pulses. Passive mode locking has certain requirements for the optical properties of the dye box: the absorption line of the dye must be very close to the laser wavelength; the line width of the absorption line must be >= লেজার লাইনের প্রস্থ; শিথিলকরণের সময়টি স্পন্দনকে একবার সামনে এবং পিছনে ভ্রমণ করতে যে সময়ের চেয়ে কম হতে হবে।
