අතුරුමුහුණතේ දෙපස ඇති ද්රව්ය එකවර උණු කර ඉහළ ශක්තියකින් යුත් ක්ෂුද්ර කලාප බන්ධනයක් ස්ථාපිත කිරීම සඳහා, ලේසර් නාභිගත ලක්ෂ්යය නියැදිය මත නිශ්චිතවම අවධානය යොමු කළ යුතු අතර, එය වෙල්ඩින් පද්ධතියේ සැකසුම් නිරවද්යතාවයට දැඩි ඉල්ලීම් පනවයි. අතිරේකව, නාභිගත කිරීමෙන් පසු ගවුසියානු කදම්භයේ විශාල අක්ෂීය තීව්රතා අනුක්රමය හේතුවෙන්, නාභිගත ක්ෂේත්ර උෂ්ණත්වය අසමාන වන අතර, එය ලේසර් බලපෑමට ලක් වූ කලාපයේ ක්ෂුද්ර සහ නැනෝ-හිස් දෝෂ ඇතිවීමට ඉඩ ඇති අතර, එය නියැදියේ වෙල්ඩින් ගුණාත්මක භාවයට බලපායි.
ලේසර් නාභිගත ක්ෂේත්රයේ තීව්රතා ව්යාප්තිය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීම සඳහා අවකාශීය ආලෝක හැඩගැස්වීමේ තාක්ෂණය භාවිතා කළ හැකිය. මෙම ප්රවේශය අක්ෂීය තීව්රතා අනුක්රමය අඩු කරන අතර නාභීය දුර දිගු කරයි, එමඟින් ලේසර් මගින් සාදන ලද තාප ආචරණ කලාපයේ ගැඹුර-පළල අනුපාතය වැඩි කරයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, එය ලේසර් වෙල්ඩින් පද්ධතියේ අවධානය යොමු කිරීමේ නිරවද්යතා අවශ්යතා අඩු කරයි, වෙල්ඩින් ගුණාත්මකභාවය සහ කාර්යක්ෂමතාව යන දෙකම වැඩි දියුණු කරයි.
1. විවර්තනය නොවන බෙසල් කදම්භවල උත්පාදනය සහ පරාමිති නිර්මාණය
1987 දී ඩර්නින් ප්රථම වරට ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භය යෝජනා කළ අතර එය අද්විතීය විවර්තන නොවන ගුණාංග පෙන්වයි: ප්රචාරණය අතරතුර එහි තීර්යක් ආලෝක ක්ෂේත්ර තීව්රතා ව්යාප්තිය නොවෙනස්ව පවතින අතර මධ්යම ස්ථානයේ ප්රමාණය සෑම විටම විවර්තන සීමාවට ආසන්න වේ. ඊට අමතරව, බෙසල් කදම්භ ප්රචාරණය අතරතුර ස්වයං-සුව කිරීමේ ගුණයක් ද පෙන්නුම් කරයි. මධ්යම ස්ථානය අවහිර වූ විට, අවට ආලෝකය මධ්යම ස්ථානය "අලුත්වැඩියා" කිරීම සඳහා කේන්ද්රය දෙසට අභිසාරී වේ. ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක තීර්යක් ආලෝක ක්ෂේත්ර ව්යාප්තිය සඳහා ගණිතමය ප්රකාශනය වන්නේ:
ප්රකාශනයේ:
- J0 නිරූපණය කරන්නේ ශුන්ය අනුපිළිවෙල Bessel ශ්රිතයයි.
- r සහ φ යනු පිළිවෙලින් රේඩියල් සහ කෝණික ඛණ්ඩාංක මූලද්රව්ය වේ.
- z යනු ප්රචාරණ දුරයි.
- Kr සහ Kz පිළිවෙලින් තීර්යක් සහ කල්පවත්නා තරංග දෛශික මූලද්රව්ය වේ.
ශුන්ය අනුපිළිවෙලින් යුත් බෙසල් කදම්භයක මධ්යම ප්රධාන ස්ථානයට ශක්තිමත් සීමා කිරීමේ හැකියාවක් ඇති අතර, TW/cm² හෝ ඊට වැඩි අනුපිළිවෙලින් විකිරණ මට්ටම් සඳහා ඉඩ සලසයි, එමඟින් ද්රව්යවල රේඛීය නොවන අවශෝෂණය ඵලදායී ලෙස උද්දීපනය කළ හැකිය. වඩාත් වැදගත් දෙය නම්, ශුන්ය අනුපිළිවෙලින් යුත් බෙසල් කදම්භවල විවර්තන නොවන ප්රචාරණ ලක්ෂණය විශාල නාභිගත ගැඹුරක් සහ කුඩා අක්ෂීය තීව්රතා අනුක්රමයක් සපයන අතර එමඟින් ආසන්න වශයෙන් ඒකාකාර උෂ්ණත්ව ක්ෂේත්රයක් නිර්මාණය කර වෙල්ඩින් දෝෂ ඇතිවීම මර්දනය කරයි.
පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ බෙසල් බාල්ක සහ ගවුසියානු බාල්කවල නාභීය දුර එකම තීර්යක් සීමා කිරීමේ හැකියාව යටතේ සංසන්දනය කිරීමයි. බෙසල් බාල්කවලට තීර්යක් මයික්රෝන මට්ටමේ නාභීය ස්ථාන විෂ්කම්භයක් පවත්වා ගනිමින් සැලකිය යුතු ගැඹුරකින් නාභිගත කිරීමක් ඇත.
ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීමේ ක්රම කිහිපයක් ඇති අතර, පහත සඳහන් ප්රධාන ක්රම තුන පොදු වේ:
වළයාකාර විවර ක්රමය: නමේ සඳහන් වන පරිදි, වළයාකාර විවර ක්රමයට බෙසල් කදම්භ නිපදවීම සඳහා වළයාකාර විවරයක් භාවිතා කිරීම ඇතුළත් වේ. බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීම සඳහා වූ පළමු සාර්ථක ක්රමය ද මෙය විය. පහත රූප සටහනෙන් බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීම සඳහා වළයාකාර විවර ක්රමය නිරූපණය කෙරේ. තල තරංගයක් වමේ සිට වළයාකාර කදම්භයට ලම්බකව වැටෙන අතර විවර්තනය සිදු වේ.
ඉන්පසුව, ධනාත්මක කාචයක් ෆූරියර් පරිණාමනයක් සිදු කරන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස කාචය පිටුපස බෙසල් කදම්භයක් සෑදේ. විවර්තනය නොවන ප්රචාරණ දුර Zmax වර්ණ ස්ලිට් එකේ විෂ්කම්භය d සහ කාචයේ සංඛ්යාත්මක විවරයට සම්බන්ධ වේ.
මෙම ක්රමයට ශුන්ය අනුපිළිවෙලින් බෙසල් කදම්භ ජනනය කළ හැකි වුවද, බලශක්ති පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව අතිශයින් අඩු බැවින් ලේසර් සැකසුම් ක්ෂේත්රවල යෙදීම දුෂ්කර වේ.
අවකාශීය ආලෝක මොඩියුලේටර් ක්රමය: ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක උත්පාදන ක්රියාවලිය අත්යවශ්යයෙන්ම කදම්භයේ අවධි ව්යාප්තිය වෙනස් කිරීමේ ක්රියාවලියකි. එබැවින්, අවකාශීය ආලෝක මොඩියුලේටරයක් භාවිතයෙන් ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක් ද ජනනය කළ හැකිය. අවකාශීය ආලෝක මොඩියුලේටරයක් යනු විද්යුත් සංඥා හරහා ආලෝක ක්ෂේත්රයේ තීව්රතාවය සහ අවධි ව්යාප්තිය පාලනය කරන දෘශ්ය ඉලෙක්ට්රොනික මොඩියුලේෂන් උපාංගයකි. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි කේතුකාකාර කාච අවධිය අවකාශීය ආලෝක මොඩියුලේටරයේ ක්රියාකාරී පැනලයට යෙදීමෙන් ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක් ජනනය කළ හැකිය.
ඇක්සිකන් ක්රමය: බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීම සඳහා බහුලව භාවිතා වන නිෂ්ක්රීය වීදුරු මත පදනම් වූ විවර්තන මූලද්රව්යවලින් එකක් වන්නේ ඇක්සිකන් ය. සාමාන්යයෙන් ගවුසියානු කදම්භයක් අක්ෂිකනයක් මතට වැටී එය හරහා ගමන් කරන විට, එහි අදියර ව්යාප්තිය මොඩියුලේට් කර, පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි කිසිදු ශක්ති අලාභයකින් තොරව ශුන්ය අනුපිළිවෙලින් බෙසල් කදම්භයක් බවට පරිවර්තනය කරයි.
වීදුරු ඇක්සිකෝනවල අඩු පිරිවැය, භාවිතයේ පහසුව සහ ඉහළ ලේසර් හානි සීමාව මෙන්ම ඒවායේ සුවිශේෂී ලෙස ඉහළ ශක්ති උපයෝගිතා කාර්යක්ෂමතාව හේතුවෙන්, ලේසර් සැකසුම් ක්ෂේත්රයේ අල්ට්රාකෙටි ස්පන්දන බෙසල් කදම්භ ජනනය කිරීම සඳහා ඇක්සිකෝන මූලික තේරීම වේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක කදම්භ පටු වීම සහ සම්ප්රේෂණය පිළිබඳ ක්රමලේඛනයකි. 4f රූපකරණ පද්ධතියේ විශාලනය සහ දිශානතිය සකස් කිරීමෙන්, බෙසල් කදම්භයේ ප්රචාරණ දිශාවේ විවර්තන නොවන ප්රචාරණ දුර, අර්ධ-කේතු කෝණය සහ ඇලවීමේ කෝණය පහසුවෙන් පාලනය කළ හැකිය.
Ɵ1 අර්ධ-කේතු කෝණයක් සහ Zmax හි විවර්තන-නිදහස් ප්රචාරණ දුරක් සහිත ශුන්ය-පිළිවෙල බෙසල් කදම්භයක් කාචයකින් (L1) සහ වෛෂයික කාචයකින් (L2) සමන්විත 4f පද්ධතියක් හරහා ගමන් කරන විට, ජ්යාමිතික මානයන් තවදුරටත් සම්පීඩිත වේ. පාර්ශ්වීය විශාලනය ආසන්න වශයෙන් M=f1/f2=5 වන අතර, කල්පවත්නා විශාලනය ආසන්න වශයෙන් M2=25 වේ. මේ අනුව, නියැදිය තුළ ශුන්ය-පිළිවෙල බෙසල් කදම්භයේ අවසාන රූපය ජ්යාමිතික පරාමිතීන් මගින් නිරූපණය කළ හැකිය:
විවිධ කේතු කෝණ සහ කදම්භ සම්පීඩන විශාලන යටතේ ක්වාර්ට්ස් වීදුරු සාම්පලයක් තුළ රූපගත කරන ලද බෙසල් කදම්භයේ ජ්යාමිතික පරාමිතීන්.
| අක්ෂීය අග්ර කෝණය α (°) | ආදාන කදම්භ අරය d(මි.මී.) | (ම්) | එම්=f1/f2 | Ɵ2 (°) | Zmax2 | |
| 0.5 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 20 | 3.1. | 3504 ශ්රේණිය | 10.04 ශ්රේණිය |
| 0.5 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 30 | 4.7 ශ්රේණිය | 1555 | 6.7 ශ්රේණිය |
| 0.5 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 40 | 6.2 ශ්රේණිය | 873 | 5.02 ශ්රේණිය |
| 0.5 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 50 | 7.8 ශ්රේණිය | 558 (558) | 4.02 (අංක 4) |
| 1 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 20 | 6.2 ශ්රේණිය | 1747 දී | 5.02 ශ්රේණිය |
| 1 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 30 | 9.3 | 772 (ස්පාඤ්ඤය) | 3.36 ට |
| 1 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 40 | 12.4 ශ්රේණිය | 432 (ස්පාඤ්ඤය) | 2.52 යි |
| 1 | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 50 | 15.5 | 274 යි | 2.04 ශ්රේණිය |
| 2.5 මාලා | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 20 | 15.5 | 684 යි | 2.04 ශ්රේණිය |
| 2.5 මාලා | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 30 | 23.3 ශ්රේණිය | 294 (ස්පාඤ්ඤය) | 1.38 මාත්රාව |
| 2.5 මාලා | 3.8 3.8 | 1.03 (ඉංග්රීසි බසින්) | 40 | 38.83 කි | 94.4 ශ්රේණිය | 0.86 යනු |
බෙසල් කදම්භයක නාභිගත ක්ෂේත්ර තීව්රතා ව්යාප්තිය
- r සහ z: පිළිවෙලින් රේඩියල් සහ අක්ෂීය ඛණ්ඩාංක සංරචක.
- λ: ලේසර්හි මධ්යම තරංග ආයාමය.
- w: ගවුසියානු කදම්භයේ සිද්ධියේ අරය 1/e².
- P0: අතිශය කෙටි ස්පන්දන ලේසර් යන්ත්රයේ උපරිම බලය.
- β1: කදම්භ සම්පීඩනයෙන් පසු බෙසල් කදම්භයේ අර්ධ-කේතු කෝණය.
- k: තරංග දෛශිකය.
- J0: ශුන්ය-පිළිවෙල බෙසල් ශ්රිතය.
ක්වාර්ට්ස් වීදුරුව තුළ ශුන්ය අනුපිළිවෙල බෙසල් කදම්භයේ තීව්රතා ව්යාප්තිය: වම් පසින් ප්රචාරණ දිශාව සහ හරස්කඩ දර්ශනය ඔස්සේ දෘශ්ය බල ඝනත්ව ව්යාප්තිය ඇති අතර දකුණු පසින් අක්ෂය සහ හරස්කඩ දර්ශනය ඔස්සේ දෘශ්ය බල ඝනත්ව ව්යාප්තිය ඇති වේ.
2. ෆියුස්ඩ් සිලිකා වීදුරුවේ ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ස්පන්දන බෙසල් කදම්භයේ ලක්ෂණ
රූපය (අ) විවිධ ස්පන්දන ශක්තිවලදී ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ස්පන්දන බෙසල් කදම්භ සහ විලයනය වූ සිලිකා වීදුරු අතර අන්තර්ක්රියාවේ ක්ෂුද්ර රූප පෙන්වයි. ලේසර් ස්පන්දන පළල 220 fs හි සවි කර ඇති අතර, නියැදිය තුළ බෙසල් කදම්භයේ අර්ධ-කේතු කෝණය 12.4° වේ. ලේසර් බලපෑමට ලක් වූ කලාපය සාමාන්ය ඒකමාන රේඛීය ව්යුහයක් ප්රදර්ශනය කරන බව නිරීක්ෂණය කළ හැකිය. ලේසර් ස්පන්දන ශක්තිය 9.5 μJ ට වඩා අඩු වූ විට, නාභීය කලාපයේ ද්රව්යයේ වර්තන දර්ශකය වැඩි වන අතර, ක්ෂුද්ර රූප සටහනේ කළු කලාපයක් ලෙස දිස්වේ.
ලේසර් ස්පන්දන ශක්තිය 9.5 μJ ඉක්මවන විට, නාභිගත කලාපයේ ඇති ද්රව්යයේ වර්තන දර්ශකය අඩු වන අතර, ක්ෂුද්ර ඡේදයේ සුදු කලාපයක් ලෙස දිස්වන අතර, ස්පන්දන ශක්තිය වැඩි වීමත් සමඟ සුදු කලාපයේ දිග වැඩි වේ. නියැදිය ඔප දැමීමෙන්, රූපය (b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂයක් යටතේ 15.4 μJ ස්පන්දන ශක්තියකින් සුදු කලාපයේ රූප විද්යාත්මක ලක්ෂණ අපි නිරීක්ෂණය කළෙමු. අඩු වර්තන දර්ශකයක් සහිත කලාපයේ ආසන්න වශයෙන් 200 nm විෂ්කම්භයක් සහිත නැනෝ සිදුරක් සෑදී ඇති බව නිගමනය කළ හැකිය.
අයන කදම්භ කැටයම් කිරීම සහ ස්ථානීය ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂ නිරීක්ෂණ පද්ධති හරහා, අපි නැනෝපෝරයේ පැවැත්ම තවදුරටත් තහවුරු කළෙමු (රූපය c). එබැවින්, ලේසර් ප්රේරිත දෝෂ ජනනය අවම කිරීම සඳහා, ලේසර් වෑල්ඩින් කිරීමේදී තනි ස්පන්දන ශක්තිය 9.5 μJ නොඉක්මවිය යුතුය.
3. Bessel Ultrashort Pulse Laser භාවිතයෙන් විලයන ලද සිලිකා වීදුරු අතර උසස් තත්ත්වයේ ක්ෂුද්ර පෑස්සුම් ලබා ගැනීම.
රූපය (අ) සාම්පලයේ වෙල්ඩින් මතුපිට ඉහළ-දසුන් ක්ෂුද්ර සටහනක් පෙන්වයි. ලේසර් වෑල්ඩින් රේඛාව ඒකාකාර සහ සිනිඳු බව දැකිය හැකිය. වෑල්ඩින් කරන ලද ප්රදේශයේ අහඹු ලෙස බෙදා හරින ලද ක්ෂුද්ර සිදුරු දෝෂ කිහිපයක් තවමත් තිබුණද, සමස්තයක් වශයෙන්, එය ගවුසියානු ලේසර් වෑල්ඩින් රේඛාවට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස හොඳ ය. මිනුම්වලින් පෙනී යන්නේ වෑල්ඩින් රේඛාවේ පළල ආසන්න වශයෙන් 18 μm වන අතර වෑල්ඩින් රේඛා අතර පරතරය 40 μm වේ. රූපය (ආ) සාම්පලයේ වෑල්ඩින් රේඛාවේ පැති-දසුන් ක්ෂුද්ර සටහනක් පෙන්වයි.
ලේසර් සැකසීමෙන් පසු සාම්පල අතර පරතරය සම්පූර්ණයෙන්ම අතුරුදහන් වන බවත්, තාප දියවන-සිසිලන ක්රියාවලියට භාජනය වීමෙන් පසු අතුරු මුහුණත අසල ඇති ද්රව්ය තනි ආයතනයකට ඒකාබද්ධ වී ඇති බවත් දැකිය හැකිය. ලේසර් ප්රේරිත තාප දියවන කලාපයේ ගැඹුර 227 μm දක්වා ළඟා වන බව මිනුම්වලින් හෙළි වේ. මෙම පරාමිතීන් සමඟ ලේසර් වෑල්ඩින් කිරීමේදී, නාභීය ස්ථානයේ අක්ෂීය ගැඹුර 227 μm දක්වා ළඟා විය හැකි බව මෙයින් පෙන්නුම් කෙරේ, එය එකම කොන්දේසි යටතේ ගවුසියානු ලේසර් වෑල්ඩින් මෙන් හතර ගුණයකි.
4. බෙසල් කාච මිලදී ගත හැක්කේ කොහෙන්ද?
Wavelength Opto-Electronic ලේසර් සැකසුම් යෙදුම්වල භාවිතා කරන උසස් තත්ත්වයේ Bessel කාච පිරිනමයි. ආදාන කදම්භ විෂ්කම්භයේ ප්රමාණය සකස් කිරීමෙන් ප්රතිදාන කදම්භයේ නාභිගත ගැඹුරේ සුසර කිරීමේ හැකියාව මෙම Bessel කදම්භ දෘශ්ය පද්ධතියේ වඩාත් ආකර්ශනීය ලක්ෂණයයි.
| කොටස අංක | තරංග ආයාමය (nm) | වැඩ කරන දුර (මි.මී.) | උපරිම ආදාන කදම්භ විෂ්කම්භය (මි.මී.) | නිර්මාණය කරන ලද නාභිගත ගැඹුර (මි.මී.) | මුළු දිග (මි.මී.) |
|---|---|---|---|---|---|
| BESL-355-D10-T1 හඳුන්වා දීම | 355 යි | 15.50 | 10 | 1.0 ශ්රේණිය | 377.00 |
| BESL-532-10-D10 හඳුන්වා දීම | 532 (ස්පාඤ්ඤය) | 11.86 ශ්රේණිය | 10 | 1.5 මාලා | 202.84 ආර්. |
| BESL-1064-D10-T2 හඳුන්වා දීම | 1064 ආර්.එම්. | 10.80 (ඉංග්රීසි බසින්) | 10 | 2.0 ශ්රව්ය | 238.00 |
| BESL-1064-D20-T12 හඳුන්වා දීම | 1064 ආර්.එම්. | 15.00 | 20 | 12.0 (12.0) | 315.05 යනු කුමක්ද? |
පළ කිරීමේ කාලය: ඔක්තෝබර්-10-2024