ڈیپ الٹرا وائلٹ 222 این ایم لیمپ-پمپڈ سالڈ-اسٹیٹ لیزر پر تجرباتی مطالعہ
5.2.2 مسلسل-لہر 222 nm لیمپ لیزر آؤٹ پٹ
457 nm مسلسل-ویو لیزر کی فریکوئنسی-ٹائپ{{3}I فیز-مماثل BBO کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے گہا کے باہر دوگنا تھی۔ ایک سادہ لینس-فوکس کرنے والی اسکیم کو ایکسٹرا کیویٹی فریکوئنسی دوگنا کرنے کے لیے اپنایا گیا تھا۔ 457 nm لیزر کی دوسری ہارمونک جنریشن (SHG) کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے، Boyd اور Kleinman کی طرف سے بیان کردہ بہترین فوکسنگ حالت کی پیروی کی گئی [1]:
2Z_R L = 2.84 (5.10)
جہاں L نان لائنر کرسٹل کی لمبائی ہے، اور Z_R فوکسڈ بیم کی Rayleigh لمبائی ہے۔ اس حالت اور 457 nm آؤٹ پٹ کے ناپے ہوئے بیم کے معیار کی بنیاد پر، فوکس کرنے والے لینس M3 کی مناسب فوکل لینتھ، BBO کرسٹل کی لمبائی، اور ان کی متعلقہ پوزیشنز کا انتخاب کیا گیا۔ اس تجربے میں، فوکس کرنے والے لینس M3 کی فوکل لمبائی 150 ملی میٹر تھی، اور BBO کرسٹل کی لمبائی 8 ملی میٹر تھی۔
457 nm مسلسل-ویو لیزر کو لینس M3 کے ذریعے فوکس کیا گیا اور BBO کرسٹل سے گزر کر 222 nm لیمپ گہرا-الٹرا وائلٹ لیزر بنایا گیا۔ لیزر سپیکٹرم کو اوشین HR4000CG-UV-NIR سپیکٹرومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا، جیسا کہ شکل 5.10 میں دکھایا گیا ہے۔ سپیکٹرم واضح طور پر 457 nm بنیادی، 222 nm لیمپ سیکنڈ-ہارمونک، اور بقایا 808 nm پمپ لائنوں کو ظاہر کرتا ہے۔ ڈیکروک بیم سپلٹر سے گزرنے کے بعد، الگ کیے گئے 457 nm اور 222 nm لیمپ بیم نے سفید کاغذ پر دکھائی دینے والے فلوروسینس دھبے بنائے، جیسا کہ شکل 5.11 میں دکھایا گیا ہے۔
جب ان پٹ 457 nm مسلسل- لہر کی طاقت 2.6 W تھی، 222 nm لیمپ ڈیپ- الٹرا وائلٹ لیزر کی آؤٹ پٹ پاور 6 میگاواٹ تک پہنچ گئی۔ 222 nm لیمپ آؤٹ پٹ پاور اور انجکشن شدہ 457 nm پاور کے درمیان تعلق کو شکل 5.12 میں دکھایا گیا ہے۔ شکل 5.13 زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ پاور پر 222 nm لیمپ لیزر کا بیم پروفائل دکھاتا ہے، جس کی پیمائش THORLABS BP209-VIS سکیننگ سلٹ بیم پروفائلر سے ہوتی ہے۔ BBO کرسٹل میں پیدا ہونے والی 222 nm سیکنڈ ہارمونک روشنی کے بڑے واک- زاویہ کی وجہ سے بیم بیضوی تھی۔ شکل 5.14 6 میگاواٹ آؤٹ پٹ پاور پر 2 گھنٹے کے دوران 222 nm لیمپ لیزر کا استحکام ٹیسٹ دکھاتا ہے، جس سے 2.2% کی طاقت کا استحکام حاصل ہوتا ہے۔
5.2.3 457 nm پلسڈ لیزر آؤٹ پٹ
ایکسٹرا کیویٹی فریکوئنسی کو بڑھانے کے لیے-222 nm لیمپ لیزر پیدا کرنے کی کارکردگی کو دوگنا کرنے کے لیے، اوپر بیان کردہ مسلسل-لہر 457 nm لیزر پر تعمیر کرتے ہوئے گونجنے والے کے بازو L1 میں ایک ایکوسٹو-آپٹک Q-سوئچ داخل کیا گیا تھا۔ Q-سوئچنگ کو فعال کرنے سے پہلے، اکوسٹو-آپٹک Q-سوئچ کرسٹل کی پوزیشن اور زاویہ کو احتیاط سے ایڈجسٹ کیا گیا تھا تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ دوغلی بیم زیادہ سے زیادہ پھیلاؤ والے علاقے سے گزرے، تاکہ مسلسل-لہر 457 nm آؤٹ پٹ پاور کے مقابلے میں بغیر کسی آؤٹ پٹ کیس کے قریب رہے۔ Q-سوئچ۔
سب سے زیادہ چوٹی کی طاقت 457 nm پلسڈ لیزر حاصل کرنے کے لیے، تکرار کی شرح 5 kHz، 10 kHz، 15 kHz، اور 20 kHz پر سیٹ کی گئی تھی، اور اوسط آؤٹ پٹ پاور اور پلس کی چوڑائی مختلف پمپ پاورز پر ناپی گئی۔ کارکردگی 5 kHz اور 20 kHz پر خراب تھی کیونکہ، اس لیزر کے لیے، تکرار کی شرح جو یا تو بہت زیادہ یا بہت کم ہیں، الٹی آبادی کو مؤثر طریقے سے لیزر آؤٹ پٹ میں تبدیل کرنے کے لیے ناگوار ہیں۔
اعداد و شمار 5.15 اور 5.16 بالترتیب 10 kHz اور 15 kHz کی تکرار کی شرح پر انجیکشن پمپ پاور کے افعال کے طور پر 457 nm پلسڈ لیزر کی اوسط طاقت اور نبض کی چوڑائی کو ظاہر کرتے ہیں۔ پمپ کی طاقت کے ساتھ اوسط طاقت میں اضافہ ہوا، جبکہ نبض کی چوڑائی کم ہوئی:
10 کلو ہرٹز ریپیٹیشن ریٹ اور 41 ڈبلیو پمپ پاور پر، زیادہ سے زیادہ اوسط پاور 600 میگاواٹ تھی، جس کی پلس چوڑائی 50 این ایس تھی، جو 1.2 کلو واٹ کی چوٹی پاور کے مساوی تھی۔
15 کلو ہرٹز ریپیٹیشن ریٹ اور 41 ڈبلیو پمپ پاور پر، زیادہ سے زیادہ اوسط پاور 661 میگاواٹ تھی، جس کی پلس چوڑائی 62 این ایس تھی، جو 710 ڈبلیو کی چوٹی پاور کے مساوی تھی۔
457 nm پلسڈ لیزر کی سب سے زیادہ چوٹی کی طاقت اس لیے 10 kHz تکرار کی شرح پر حاصل کی گئی۔ شکل 5.17 10 کلو ہرٹز اور 600 میگاواٹ اوسط پاور پر بیم پروفائل اور بیم کوالٹی دکھاتی ہے۔ لیزر TEM₀₀ موڈ میں کام کرتا تھا، لیکن V-کی شکل والے گہا میں زاویہ فولڈنگ آئینے کے ذریعے متعارف کرائے جانے والے astigmatism کی وجہ سے جگہ قدرے بیضوی تھی۔ ایک چوکور فنکشن کے ساتھ مختلف پوزیشنوں پر بیم کے رداس کے ڈیٹا کو فٹ کرنے سے، M² کے عوامل تقریباً 1.15 (افقی) اور 1.31 (عمودی) تھے۔
5.2.4 222 nm لیمپ ڈیپ-الٹرا وایلیٹ پلسڈ لیزر آؤٹ پٹ
آپٹمائزڈ 457 nm پلسڈ لیزر کا استعمال کرتے ہوئے (پمپ اسپاٹ کا رداس ≈ 200 μm، بازو کی لمبائی L1 ≈ 83 mm اور L2 ≈ 31 mm، تکرار کی شرح 10 kHz) جس نے سب سے زیادہ چوٹی کی طاقت فراہم کی، فریکوئنسی کو دگنا کر کے اسی طرح B2m2 سے کرسٹل بی 2 ایم بی او کے ساتھ انجام دیا گیا۔ نبض لیزر.
چونکہ پلسڈ 457 nm لیزر کی بیم کا معیار مسلسل-لہر کے کیس سے تھوڑا سا مختلف تھا، اس لیے فوکس کرنے والے لینس M3 اور BBO کرسٹل کی پوزیشن ٹھیک-اس بات کو یقینی بنانے کے لیے ایڈجسٹ کی گئیں کہ Rayleigh کی لمبائی کرسٹل کی لمبائی سے مماثل ہے، اس طرح SHG کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ بنایا گیا۔ بالآخر، 35 میگاواٹ کی زیادہ سے زیادہ اوسط طاقت اور 36 این ایس کی پلس چوڑائی کے ساتھ ایک 222 nm لیمپ پلسڈ لیزر حاصل کیا گیا (براہ راست ڈیٹیکٹر پر ماپا گیا)۔ الٹرا وایلیٹ لیزر سپیکٹرم کو شکل 5.18 میں دکھایا گیا ہے۔ 222 nm لیمپ پلسڈ لیزر کی اوسط آؤٹ پٹ پاور انجیکشن 457 nm پلسڈ پاور کے ساتھ بڑھی، جیسا کہ شکل 5.19 میں دکھایا گیا ہے۔ شکل 5.20 سب سے زیادہ اوسط آؤٹ پٹ پاور پر 222 nm لیمپ پلسڈ لیزر کے بیم اسپاٹ کو دکھاتا ہے۔
فگر کیپشنز (ترجمہ)
تصویر. 5.9زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ پاور پر 457 nm مسلسل-ویو لیزر کا بیم کوالٹی اور اسپاٹ پروفائل (کلر پلیٹ دیکھیں): لیبل لگا ہوا "● x-ڈائریکشن M²=1.2, ■ y-ڈائریکشن M²=1.13"؛ x-محور: پھیلاؤ کے محور کے ساتھ پوزیشن (ملی میٹر)؛ y- محور: بیم کا قطر (ملی میٹر)۔
تصویر. 5.10لیزر سپیکٹرم؛ x- محور: طول موج (nm)؛ y- محور: شدت۔
تصویر. 5.11سفید کاغذ پر پرجوش فلوروسینس دھبے: "ڈائیکروک بیم اسپلٹر، 457 این ایم، 222 این ایم لیمپ" کا لیبل لگا ہوا ہے۔
تصویر. 5.12222 nm لیمپ مسلسل-ویو آؤٹ پٹ پاور بمقابلہ انجیکشن 457 nm پاور؛ x- محور: 457 nm انجیکشن پاور (W)؛ y- محور: 222 nm لیمپ آؤٹ پٹ پاور (mW)۔
تصویر. 5.13222 nm لیمپ مسلسل-زیادہ سے زیادہ طاقت پر لہر لیزر کا بیم پروفائل (کلر پلیٹ دیکھیں)۔
تصویر. 5.142 گھنٹے میں 6 میگاواٹ پر 222 nm لیمپ لگاتار-ویو لیزر کا استحکام ٹیسٹ؛ x- محور: وقت (منٹ)؛ y- محور: اوسط طاقت (mW)۔
تصویر. 5.1510 kHz تکرار کی شرح پر، 457 nm پلس لیزر اوسط پاور اور پلس چوڑائی بمقابلہ پمپ پاور؛ لیبل لگا ہوا "f=10 kHz"۔
تصویر. 5.1615 کلو ہرٹز ریپیٹیشن ریٹ پر، 457 این ایم پلسڈ لیزر اوسط پاور اور پلس چوڑائی بمقابلہ پمپ پاور۔
تصویر. 5.1710 kHz اور 600 میگاواٹ اوسط پاور پر 457 nm پلسڈ لیزر کا بیم پروفائل اور بیم کا معیار (کلر پلیٹ دیکھیں): "● x- سمت M²=1.15، ■ y{- سمت M²=1.32" کا لیبل لگا ہوا؛ x- محور: پھیلاؤ کے محور کے ساتھ پوزیشن (ملی میٹر)؛ y- محور: بیم کا قطر (ملی میٹر)۔
تصویر. 5.18الٹرا وایلیٹ لیزر سپیکٹرم؛ x- محور: طول موج (nm)؛ y- محور: شدت۔
تصویر. 5.1910 kHz پر، 222 nm لیمپ پلسڈ لیزر اوسط آؤٹ پٹ پاور بمقابلہ انجیکشن 457 nm پلسڈ پاور؛ x- محور: 457 nm انجیکشن پاور (mW)؛ y- محور: 222 nm لیمپ آؤٹ پٹ پاور (mW)۔
تصویر. 5.20زیادہ سے زیادہ اوسط پاور پر 222 nm لیمپ پلسڈ لیزر کا بیم اسپاٹ۔
