এই চারটি প্রযুক্তি একসাথে আলোচনা করা হয়েছে কারণ তারা সবই সরাসরি লেজার রেজোন্যান্ট গহ্বরের আউটপুট বৈশিষ্ট্যগুলিকে 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 অপসারণ কোণ, অভিন্ন রেডিয়াল আলোর তীব্রতা বিতরণ এবং একক দোলন ফ্রিকোয়েন্সির বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটিতে সর্বোত্তম স্থানিক এবং অস্থায়ী হস্তক্ষেপ রয়েছে। 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 লেজারের দোলনকে 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; অন্যটি হল লেজার ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন। লেজারের আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সির উপর আগেরটির একটি বৃহত্তর প্রভাব রয়েছে এবং লেজারের সুসংগততাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে; পরবর্তীটি মূলত লেজারের আউটপুটের আলোর তীব্রতার অভিন্নতাকে প্রভাবিত করে এবং লেজারের উজ্জ্বলতা উন্নত করে।
1)অনুদৈর্ঘ্য মোড নির্বাচন: মরীচির একরঙাতা এবং সুসংগত দৈর্ঘ্য উন্নত করতে, লেজারকে একটি একক অনুদৈর্ঘ্য মোডে কাজ করতে হবে। 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, ফ্যাব্রি-প্লয় ইটালন পদ্ধতি, তিন-আয়না পদ্ধতি ইত্যাদি।
2)ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন: লেজার দোলনের শর্ত হল লাভ সহগ অবশ্যই ক্ষতি সহগের চেয়ে বেশি হতে হবে। ক্ষয়গুলিকে ট্রান্সভার্স মোড অর্ডার সম্পর্কিত লাইন নির্গমন ক্ষতি এবং দোলন মোড থেকে স্বতন্ত্র অন্যান্য ক্ষতিতে ভাগ করা যেতে পারে। মৌলিক ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন করার সারমর্ম হল TEM00 মোডকে দোলন অবস্থায় পৌঁছানো এবং উচ্চ-ক্রম ট্রান্সভার্স মোডের দোলনকে দমন করা। অতএব, ট্রান্সভার্স মোড নির্বাচন করার উদ্দেশ্য অর্জনের জন্য আমাদের শুধুমাত্র প্রতিটি উচ্চ-অর্ডার মোডের লাইন নির্গমন ক্ষতি নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, যতক্ষণ পর্যন্ত TEM01 মোড এবং TEM10 মোড দোলনগুলি মৌলিক ট্রান্সভার্স মোডের চেয়ে এক ক্রম উচ্চতর, ততক্ষণ পর্যন্ত অন্যান্য উচ্চ-ক্রম মোডগুলির দোলনগুলিকে দমন করা যেতে পারে। সাধারণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে: অ্যাপারচার পদ্ধতি, ফোকাসিং অ্যাপারচার পদ্ধতি এবং ইন্ট্রা-ক্যাভিটি টেলিস্কোপ পদ্ধতি, অবতল-উত্তল গহ্বর, Q-সুইচড মোড নির্বাচন ব্যবহার করে ইত্যাদি।
2. ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতা:
লেজারটি মোড নির্বাচনের মাধ্যমে একক-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন প্রাপ্ত করার পরে, অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক অবস্থার পরিবর্তনের কারণে অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি এখনও সম্পূর্ণ 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 স্থিতিশীলতা একটি অবিচ্ছিন্ন কাজের সময়ের মধ্যে দোলন ফ্রিকোয়েন্সি থেকে লেজারের ফ্রিকোয়েন্সি ড্রিফটের অনুপাতকে বোঝায়। অনুপাত যত ছোট, ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়িত্ব তত বেশি। ফ্রিকোয়েন্সি প্রজনন হল ফ্রিকোয়েন্সির আপেক্ষিক পরিবর্তন যখন লেজার বিভিন্ন পরিবেশে ব্যবহার করা হয়। ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলকরণ পদ্ধতি দুটি প্রকারে বিভক্ত: প্যাসিভ এবং সক্রিয়। নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলকরণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে: ল্যাম্ব স্যাগ পদ্ধতি এবং স্যাচুরেশন শোষণ পদ্ধতি।
3. Q- সুইচিং:
সাধারণত, সলিড-স্টেট পালস লেজারের মাধ্যমে হালকা ডাল আউটপুট একক মসৃণ ডাল নয়, তবে মাইক্রোসেকেন্ড পরিসরে বিভিন্ন তীব্রতা এবং প্রস্থের সাথে ছোট পিক ডালের একটি ক্রম। এই হালকা পালস ক্রম শত শত মাইক্রোসেকেন্ড বা এমনকি মিলিসেকেন্ড পর্যন্ত স্থায়ী হয় এবং এর সর্বোচ্চ শক্তি মাত্র দশ কিলোওয়াট, যা লেজার রাডার এবং লেজার রেঞ্জিং এর 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। সুনির্দিষ্ট সূত্র হল Q=2T"প্রতিধ্বনিত গহ্বরে সঞ্চিত শক্তি/প্রতি দোলন চক্রে হারিয়ে যাওয়া শক্তি।
এই সময়ে, লেজার দোলন Q-সুইচিং নীতি: একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতি উচ্চ-ক্ষতি এবং কম-কিউ মান অবস্থায় অনুরণিত গহ্বর পাম্পিং শুরুতে ব্যবহার করা হয়। 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 করবে এবং দোলন খুব দ্রুত ঘটবে। এই সময়ে, মেটাস্টেবল অবস্থায় সঞ্চিত কণাগুলির শক্তি দ্রুত ফোটনের শক্তিতে রূপান্তরিত হবে এবং ফোটনগুলি অত্যন্ত উচ্চ হারে বৃদ্ধি পাবে। লেজার উচ্চ শিখর শক্তি এবং সংকীর্ণ প্রস্থ সহ একটি লেজার পালস আউটপুট করতে পারে।
যেহেতু অনুরণিত গহ্বরের ক্ষতির মধ্যে রয়েছে প্রতিফলন ক্ষয়, শোষণের ক্ষতি, বিকিরণ ক্ষতি, বিক্ষিপ্ত ক্ষতি এবং সংক্রমণ ক্ষতি, তাই 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 এবং মাইক্রোসেকেন্ডের ক্রমানুসারে একটি পালস প্রস্থের সাথে এবং গিগাওয়াটের অর্ডারের সর্বোচ্চ শক্তি দিয়ে লেজারের পালস পেতে পারে। মোড লকিং প্রযুক্তি এমন একটি প্রযুক্তি যা লেজারকে একটি বিশেষ উপায়ে আরও মডিউল করে, লেজারে দোদুল্যমান বিভিন্ন দ্রাঘিমা মোডের পর্যায়গুলিকে স্থির করতে বাধ্য করে, যাতে প্রতিটি মোডকে আল্ট্রাশর্ট ডালগুলি পাওয়ার জন্য সুসঙ্গতভাবে সুপারইম্পোজ করা যায়। 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: সাধারণত, অ-সমভাবে প্রসারিত লেজারগুলি সর্বদা একাধিক অনুদৈর্ঘ্য মোড তৈরি করে। যেহেতু প্রতিটি মোডের ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রাথমিক পর্যায়ের মধ্যে কোন সুনির্দিষ্ট সম্পর্ক নেই, প্রতিটি মোড 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 ব্যবধান সমান রাখে এবং তাদের প্রাথমিক পর্যায়গুলি স্থির রাখে, যাতে লেজার নিয়মিত এবং সমান ব্যবধানের সাথে একটি ছোট পালস ক্রম আউটপুট করে।
মোড লকিং প্রযুক্তি সক্রিয় মোড লকিং এবং প্যাসিভ মোড লকিং-এ বিভক্ত। অ্যাক্টিভ মোড লকিং: প্রতিটি অনুদৈর্ঘ্য মোডের সিঙ্ক্রোনাস কম্পন অর্জন করতে লেজার আউটপুটের প্রশস্ততা এবং ফেজ মডিউল করতে অনুরণিত গহ্বরে একটি মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সি v=c/2L সহ একটি মডুলেটর ঢোকান। প্যাসিভ মোড লকিং: লেজারের গহ্বরে স্যাচুরেটেড শোষণ বৈশিষ্ট্য সহ একটি রঞ্জক বাক্স ঢোকান। স্যাচুরেবল শোষণ বৈশিষ্ট্য সহ রঞ্জক বাক্সের শোষণ সহগ আলোর তীব্রতা বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পাবে। লেজারে, অপটিক্যাল পাম্প যেহেতু কাজের উপাদানকে উত্তেজিত করে, প্রতিটি অনুদৈর্ঘ্য মোড এলোমেলোভাবে ঘটবে এবং আলোর ক্ষেত্র তাদের সুপারপজিশনের কারণে তীব্রতায় ওঠানামা করবে। যখন কিছু অনুদৈর্ঘ্য মোড সুসংগতভাবে সুযোগ দ্বারা উন্নত হয়, তখন শক্তিশালী আলোর তীব্রতা সহ অংশগুলি উপস্থিত হয়, অন্য অংশগুলি দুর্বল হয়। এই শক্তিশালী অংশগুলি রঞ্জক দ্বারা কম শোষিত হয় এবং ক্ষতি বড় হয় না। দুর্বল অংশগুলি রঞ্জক দ্বারা আরও শোষিত হয় এবং দুর্বল হয়ে যায়। আলোর ক্ষেত্রটি বহুবার রঞ্জকের মধ্য দিয়ে যাওয়ার ফলে, শক্তিশালী এবং দুর্বল অংশগুলিকে স্পষ্টভাবে আলাদা করা হয় এবং অবশেষে এই অনুদৈর্ঘ্য মোড সুসংগত বর্ধন অংশগুলিকে সংকীর্ণ ডালের আকারে নির্বাচন করা হয়। প্যাসিভ মোড লকিং এর রঞ্জক বাক্সের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যের কিছু প্রয়োজনীয়তা রয়েছে: রঞ্জকের শোষণ লাইন অবশ্যই লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের খুব কাছাকাছি হতে হবে; শোষণ লাইনের লাইনের প্রস্থ অবশ্যই লেজার লাইনের প্রস্থের চেয়ে বেশি বা সমান হতে হবে; এবং বিশ্রামের সময়টি গহ্বরে নাড়ির পিছনে এবং পিছনে যেতে যে সময় লাগে তার চেয়ে কম হতে হবে।
