Femtosaniyə lazer texnologiyasının inkişafı və tətbiqi
2021-12-15
Maman ilk dəfə 1960-cı ildə lazer nəbzinin çıxışını əldə etdiyi üçün, lazer nəbzinin eninin insan sıxışdırması prosesi təxminən üç mərhələyə bölünə bilər: Q-keçid texnologiyası mərhələsi, rejimi kilidləmə texnologiyası mərhələsi və cingiltili nəbz gücləndirmə texnologiyası mərhələsi. Zərbəli impuls gücləndirmə (CPA) femtosaniyə lazer gücləndirmə zamanı bərk hallı lazer materialları tərəfindən yaradılan özünə fokuslanma effektini aradan qaldırmaq üçün hazırlanmış yeni texnologiyadır. O, əvvəlcə rejim kilidli lazerlər tərəfindən yaradılan ultra qısa impulsları təmin edir. "Müsbət cingildəmə", gücləndirmə üçün nəbzin enini pikosaniyələrə və ya hətta nanosaniyələrə qədər genişləndirin və kifayət qədər enerji gücləndirilməsi əldə etdikdən sonra nəbz genişliyini sıxmaq üçün cik-cik kompensasiyası (mənfi cik-cik) metodundan istifadə edin. Femtosaniyə lazerlərinin inkişafı böyük əhəmiyyət kəsb edir. 1990-cı ildən əvvəlfemtosaniyə lazerimpulslar geniş qazanc bant genişliyi ilə boya lazer rejimi kilidləmə texnologiyasından istifadə etməklə əldə edilmişdir. Bununla belə, boya lazerinin saxlanması və idarə edilməsi son dərəcə mürəkkəbdir, bu da onun tətbiqini məhdudlaşdırır. Ti:Sapphire kristallarının keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması ilə, qısa impuls salınımına nail olmaq üçün kifayət qədər yüksək qazanc əldə etmək üçün daha qısa kristallardan da istifadə edilə bilər. 1991-ci ildə Spence et al. ilk dəfə öz-özünə rejimlə kilidlənən Ti: Safir femtosaniyə lazerini inkişaf etdirdi. 60 fs impuls eni Ti: Sapphire femtosaniyə lazerinin uğurlu inkişafı femtosaniyə lazerlərinin tətbiqi və inkişafını əhəmiyyətli dərəcədə təşviq etdi. 1994-cü ildə 10fs-dən az lazer impulsları əldə etmək üçün chirped impuls gücləndirmə texnologiyasından istifadə, hal-hazırda Kerr lens self-rejim kilidləmə texnologiyası, optik parametrik cingiltili impuls gücləndirmə texnologiyası, boşluqların boşaldılması texnologiyası, çox keçidli gücləndirmə texnologiyası və s. lazer edə bilər Nəbz eni attosaniyə sahəsinə daxil olmaq üçün 1fs-dən az sıxılır və lazer nəbzinin pik gücü də teravattdan (1TW=10^12W) petavata (1PW=10^15W) qədər artırılır. Lazer texnologiyasındakı bu böyük nailiyyətlər bir çox sahələrdə geniş və dərin dəyişikliklərə səbəb olmuşdur. Fizika sahəsində femtosaniyə lazerin yaratdığı ultra yüksək intensivlikli elektromaqnit sahəsi relativistik neytronlar yarada bilər, həmçinin atomları və molekulları birbaşa manipulyasiya edə bilər. Masaüstü nüvə füzyon lazer cihazında deyterium-tritium molekulyar klasterlərini şüalandırmaq üçün femtosaniyə lazer impulsundan istifadə olunur. Nüvə birləşmə reaksiyasına başlaya və çoxlu sayda neytron istehsal edə bilər. Femtosaniyəlik lazer su ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, hidrogen izotop deyteriumun böyük miqdarda enerji yaradaraq nüvə birləşmə reaksiyasına girməsinə səbəb ola bilər. Nüvə birləşməsini idarə etmək üçün femtosaniyə lazerlərdən istifadə etməklə idarə oluna bilən nüvə sintezi enerjisi əldə edilə bilər. Kainat Fizika Laboratoriyasında femtosaniyəlik lazerlərin ultra yüksək intensivlikli işıq impulsları ilə yaradılan yüksək enerji sıxlıqlı plazma Süd Yolunun və yerdəki ulduzların daxili hadisələrini təkrarlaya bilir. Femtosaniyə vaxt ayırma metodu femtosaniyələrin zaman miqyasında nanokosmosda yerləşdirilmiş molekulların və onların daxili elektron vəziyyətlərinin dəyişməsini aydın şəkildə müşahidə edə bilir. Biotibb sahəsində, femtosaniyə lazerlərinin yüksək zirvə gücü və güc sıxlığı səbəbindən, müxtəlif materiallarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, multifoton ionlaşması və özünə fokuslanma effektləri kimi müxtəlif qeyri-xətti təsirlər tez-tez yaranır. Eyni zamanda, femtosaniyə lazeri ilə bioloji toxumalar arasında qarşılıqlı təsir müddəti bioloji toxumaların istilik relaksasiya vaxtı ilə müqayisədə əhəmiyyətsizdir (ns qaydasında). Bioloji toxumalar üçün temperaturun bir neçə dərəcə yüksəlməsi sinirlərə təzyiq dalğasına çevriləcək. Hüceyrələr ağrı və hüceyrələrə istilik zərər verir, belə ki, femtosaniyə lazer ağrısız və istiliksiz müalicəyə nail ola bilər. Femtosaniyə lazeri aşağı enerji, kiçik zədə, yüksək dəqiqlik və üçölçülü məkanda ciddi yerləşdirmə üstünlüklərinə malikdir, bu da biotibbi sahənin xüsusi ehtiyaclarını ən böyük ölçüdə ödəyə bilir. Femtosaniyə lazer dişləri müalicə etmək üçün istifadə olunur ki, heç bir kənar zədələnmədən təmiz və səliqəli kanallar əldə edilir, mexaniki gərginlik və uzun impuls lazerlərinin (məsələn, Er:YAG kimi), kalsifikasiya, çatlar və kobud səthlərin yaratdığı mexaniki gərginliyin və termal gərginliyin təsirindən qaçınır. Femtosaniyə lazeri bioloji toxumaların incə kəsilməsinə tətbiq edildikdə, femtosaniyə lazerin bioloji toxumalarla qarşılıqlı əlaqəsi zamanı plazma lüminesansı spektrlə təhlil oluna bilər və sümük toxuması və qığırdaq toxuması müəyyən edilə bilər ki, bu da nəyin təsirini müəyyən etmək və nəzarət etməkdir. cərrahi müalicə prosesində nəbz enerjisi lazımdır. Bu texnika sinir və onurğa cərrahiyyəsi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. 630-1053nm dalğa uzunluğuna malik femtosaniyə lazer insan beyin toxumasının təhlükəsiz, təmiz, yüksək dəqiqlikli qeyri-termik cərrahi kəsilməsini və ablasyonunu həyata keçirə bilər. 1060nm dalğa uzunluğuna, 800fs impuls eninə, 2kHz nəbz təkrar tezliyinə və 40μJ nəbz enerjisinə malik femtosaniyə lazer təmiz, yüksək dəqiqlikli buynuz qişanın kəsilməsi əməliyyatlarını yerinə yetirə bilər. Femtosaniyə lazeri heç bir termal zədələnmə xüsusiyyətinə malikdir ki, bu da miokardın lazerlə revaskulyarizasiyası və lazer angioplastikasında böyük əhəmiyyət kəsb edir. 2002-ci ildə Almaniyanın Hannover Lazer Mərkəzi yeni polimer material üzərində damar stent quruluşunun çılğın istehsalını tamamlamaq üçün femtosaniyəlik lazerdən istifadə etdi. Əvvəlki paslanmayan poladdan hazırlanmış stentlə müqayisədə bu damar stentinin yaxşı biouyğunluğu və bioloji uyğunluğu var. Koroner ürək xəstəliyinin müalicəsi üçün parçalanma böyük əhəmiyyət kəsb edir. Klinik sınaqlarda və bioanalizlərdə femtosaniyə lazer texnologiyası mikroskopik səviyyədə orqanizmlərin bioloji toxumalarını avtomatik olaraq kəsə və yüksək dəqiqlikli üç ölçülü şəkillər əldə edə bilir. Bu texnologiya xərçəngin diaqnozu və müalicəsi və heyvan 368 genetik mutasiyalarının tədqiqi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Gen mühəndisliyi sahəsində. 2001-ci ildə almaniyalı K.Koniq Ti:Sapphire-dən istifadə etmişdirfemtosaniyə lazerinsan DNT (xromosomlar) üzərində nanoölçülü əməliyyatları yerinə yetirmək üçün (minimum kəsmə eni 100nm). 2002-ci ildə U.irlapur və Koing afemtosaniyə lazerxərçəng hüceyrə membranında geri dönən bir mikroməsamə yaratmaq və sonra DNT-nin bu dəlikdən hüceyrəyə daxil olmasına icazə verdi. Daha sonra hüceyrənin öz böyüməsi dəliyi bağladı və bununla da gen transferini uğurla həyata keçirdi. Bu texnika yüksək etibarlılıq və yaxşı transplantasiya effekti üstünlüklərinə malikdir və yad genetik materialın müxtəlif hüceyrələrə, o cümlədən kök hüceyrələrə köçürülməsi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Hüceyrə mühəndisliyi sahəsində canlı hüceyrələrdə hüceyrə membranına zərər vermədən nano-cərrahiyyə əməliyyatlarına nail olmaq üçün femtosaniyə lazerlərdən istifadə edilir. Bu femtosaniyə lazer əməliyyat üsulları gen terapiyası, hüceyrə dinamikası, hüceyrə polaritesi, dərmanlara qarşı müqavimət, hüceyrələrin müxtəlif komponentləri və hüceyrəaltı heterojen quruluşun tədqiqi üçün müsbət əhəmiyyətə malikdir. Optik lif rabitəsi sahəsində, yarımkeçirici optoelektronik cihaz materiallarının cavab müddəti super-kommersiya sürətli optik lif rabitəsini məhdudlaşdıran "darboğaz" dır. Femtosaniyə koherent idarəetmə texnologiyasının tətbiqi yarımkeçirici optik açarların sürətini 10000Gbit/s-ə çatdırır ki, bu da nəhayət kvant mexanikasının nəzəri həddinə çata bilər. . Bundan əlavə, femtosaniyə lazer impulslarının Fourier dalğa formasının formalaşması texnologiyası vaxt bölgüsü multipleksasiyası, dalğa uzunluğuna bölünmə multipleksasiyası və kod bölməsinə çoxsaylı giriş kimi böyük tutumlu optik rabitələrə tətbiq edilir və 1Tbit/s məlumat ötürmə sürəti əldə edilə bilər. Ultra incə emal sahəsində, güclü özünə fokuslanma effektifemtosaniyə lazerşəffaf mühitdə impulslar lazer fokus nöqtəsini difraksiya həddindən daha kiçik edir, şəffaf materialın daxilində mikro-partlayışların mikronaltı diametrli stereo piksellər əmələ gəlməsinə səbəb olur. Bu üsuldan istifadə etməklə yüksək sıxlıqlı üçölçülü optik yaddaş həyata keçirilə bilər və saxlama sıxlığı 10^12bit/sm3-ə çata bilər. Və məlumatların sürətli oxunmasını, yazılmasını və paralel məlumatların təsadüfi girişini həyata keçirə bilər. Bitişik verilənlərin bit təbəqələri arasında qarşılıqlı əlaqə çox kiçikdir və üçölçülü saxlama texnologiyası hazırkı kütləvi saxlama texnologiyasının inkişafında yeni tədqiqat istiqamətinə çevrilmişdir. İnteqrasiya edilmiş optikanın əsas optik komponentləri optik dalğa ötürücüləri, şüa ayırıcılar, bağlayıcılar və s. Kompüter tərəfindən idarə olunan emal platformasında femtosaniyə lazerlərindən istifadə edərək materialın içərisində istənilən mövqedə istənilən formalı iki ölçülü və üçölçülü optik dalğa ötürücüləri hazırlana bilər. , Şüa ayırıcı, bağlayıcı və digər fotonik qurğular və standart optik liflə birləşdirilə bilər, femtosaniyə lazerindən istifadə edərək, işığa həssas şüşənin içərisində 45 ° mikro güzgü də edə bilər və indi 3 daxili mikro güzgüdən ibarət optik dövrə istehsal edilmişdir. , Şüanın 4mmx5mm sahədə 270° dönməsini təmin edə bilər. Daha elmi baxımdan, ABŞ alimləri bu yaxınlarda femtosaniyə lazerlərindən 1062nm yaxınlığında 3dB/sm siqnal artımı yarada bilən 1 sm uzunluqda qazanclı optik dalğa ötürücüsünü yaratmaq üçün istifadə ediblər. Fiber Bragg ızgarası effektiv tezlik seçim xüsusiyyətlərinə malikdir, lifli rabitə sistemi ilə asanlıqla birləşdirilir və aşağı itkiyə malikdir. Buna görə də, o, tezlik sahəsində zəngin ötürmə xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir və fiber optik cihazların tədqiqat nöqtəsinə çevrilmişdir. 2000-ci ildə Kawamora K et al. ilk dəfə yerüstü relyef holoqrafik barmaqlıqları əldə etmək üçün iki infraqırmızı femtosaniyə lazer interferometriyasından istifadə etmişdir. Daha sonra istehsal texnologiyası və texnologiyasının inkişafı ilə 2003-cü ildə Mihaiby. S və başqaları. rabitə liflərinin nüvəsində əks etdirən Bragg barmaqlıqları əldə etmək üçün sıfır dərəcəli faza lövhələri ilə birləşdirilmiş Ti: Safir femtosaniyə lazer impulslarından istifadə edilmişdir. Yüksək refraktiv indeks modulyasiya diapazonuna və yaxşı temperatur sabitliyinə malikdir. Fotonik kristal kosmosda qırılma indeksinin dövri modulyasiyasına malik dielektrik quruluşdur və onun dəyişmə müddəti işığın dalğa uzunluğu ilə eyni böyüklük sırasına malikdir. Fotonik kristal cihazı fotonların yayılmasına nəzarət edən tamamilə yeni bir cihazdır və fotonika sahəsində tədqiqat nöqtəsinə çevrilmişdir. 2001-ci ildə Sun H B et al. germanium qatqılı silisium şüşəsində ayrı-ayrı atomları seçə bilən ixtiyari qəfəslərlə fotonik kristallar hazırlamaq üçün femtosaniyəli lazerlərdən istifadə etdi. 2003-cü ildə Serbin J et al. struktur ölçüsü 200nm-dən az və 450nm periyodu olan üçölçülü mikrostrukturları və fotonik kristalları əldə etmək üçün qeyri-üzvi-üzvi hibrid materialların iki fotonlu polimerləşməsini induksiya etmək üçün femtosaniyə lazerindən istifadə etmişdir. Femtosaniyə lazerləri mikrofotonik cihazların emalı sahəsində sıçrayışlı nəticələr əldə etdi, beləliklə istiqamətləndirici birləşdiricilər, diapazon filtrləri, multipleksorlar, optik açarlar, dalğa uzunluğu çeviriciləri və modulyatorlar bir "çip" üzərində işlənə bilər. Elektron cihazları əvəz edəcək fotonik cihazların təməli qoyuldu. Fotomaska və litoqrafiya texnologiyası mikroelektronika sahəsində inteqral sxem məhsullarının keyfiyyəti və istehsal səmərəliliyi ilə birbaşa əlaqəli olan əsas texnologiyadır. Femtosaniyə lazerləri fotomaskanın qüsurlarını düzəltmək üçün istifadə edilə bilər və təmir edilmiş xəttin eni 100nm-dən az dəqiqliyə çata bilər. Thefemtosaniyə lazerbirbaşa yazı texnologiyası yüksək keyfiyyətli foto maskaları tez və effektiv şəkildə istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu nəticələr mikro üçün çox vacibdir Elektron texnologiyanın inkişafı böyük əhəmiyyət kəsb edir.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
