01 পেপার পরিচিতি
অপটিক্যাল পাতলা ফিল্ম (একক/মাল্টি-স্তর আবরণ বা গ্রেটিং) ডিসপ্লে, লেজার সিস্টেম, মেডিকেল ডিভাইস এবং মহাকাশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। মোড-লকিং এবং চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (সিপিএ) কৌশলগুলি পিকোসেকেন্ড/ফেমটোসেকেন্ড আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি চালায়, যদিও উচ্চ শিখর শক্তির কারণে উপাদান প্রক্রিয়াকরণের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলি সম্প্রসারণ করে, এছাড়াও লেজারের-অ{4}}তাপীয় ফোটোন, অ্যাবলিকশনের কারণে ক্ষতি হয়। তুষারপাত ionisation, ইত্যাদি), অপটিক্যাল উপাদানের জীবনকালের জন্য একটি প্রধান সীমাবদ্ধ ফ্যাক্টর হয়ে উঠছে। ধাতব ফিল্ম গ্রেটিংগুলি, তাদের বিস্তৃত প্রতিফলনশীলতার সাথে, CPA লেজার পালস কম্প্রেশনের মতো পরিস্থিতিতে গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু বিদ্যমান গবেষণাগুলি নাড়ির সময়কাল (বিশেষত ন্যূনতম ক্ষতির প্রান্তিকের কাছাকাছি বিশদ বিবরণ), একাধিক ডাল এবং ক্ষতির প্রান্তিকের মধ্যে সম্পর্ক পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে তদন্ত করেনি, বা স্থানীয় বৈদ্যুতিক বৈদ্যুতিক প্রভাবগুলির স্থানীয় বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে পর্যাপ্তভাবে বিবেচনা করেনি। অতএব, এই গবেষণাটি, তাত্ত্বিক গণনা এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে, 2-15 ps পিকোসেকেন্ড লেজার ইরেডিয়েশনের অধীনে অ্যালুমিনিয়াম ফিল্ম গ্রেটিং (AMG) এর ক্ষতির প্রক্রিয়াগুলি তদন্ত করে, ক্ষতির থ্রেশহোল্ডকে ন্যূনতম লেজার ফ্লুয়েন্স হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে যা স্থায়ী রূপগত পরিবর্তনকে প্ররোচিত করে, যখন 'সামগ্রীগত প্রভাবে উপাদানগত পরিবর্তনগুলিকে উল্লেখ করে। বা বারবার এক্সপোজার দ্বারা সৃষ্ট ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য।
02 সম্পূর্ণ টেক্সট ওভারভিউ
এই অধ্যয়নটি AMG-এর উপর ফোকাস করে, পদ্ধতিগতভাবে পিকোসেকেন্ড লেজারের পালস সময়কাল এবং একাধিক ডালের ক্রমবর্ধমান ক্ষতির প্রভাব বিশ্লেষণ করে: প্রথমত, কঠোর যুগল-তরঙ্গ বিশ্লেষণ (RCWA) স্থানীয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বন্টন অনুকরণ করতে ব্যবহৃত হয়, গ্রেটিং রিজ কোণগুলিকে সবচেয়ে বনামযোগ্য এলাকা হিসাবে চিহ্নিত করে; তারপরে, দুটি-তাপমাত্রা মডেল (টিটিএম) একক-পালস এবং মাল্টি-নাড়ি ক্ষতির থ্রেশহোল্ডের পূর্বাভাস দিতে অ্যালুমিনিয়াম প্যারামিটার যেমন ফিউশনের সুপ্ত তাপের সাথে মিলিত ইলেকট্রন এবং জালির অতি দ্রুত গতিবিদ্যাকে চিহ্নিত করে; পরীক্ষামূলকভাবে, একটি রিয়েল-টাইম ইমেজিং সিস্টেম সহ একটি প্ল্যাটফর্ম 2-15 ps টিউনেবল পালস প্রস্থ লেজার ব্যবহার করে ক্ষতির থ্রেশহোল্ড পরিমাপ করার জন্য সেট আপ করা হয়েছে, 10 ps (পরীক্ষামূলক মান 0.0705 J/cm²) এ সর্বনিম্ন AMG ক্ষতির থ্রেশহোল্ড খুঁজে বের করার সময়, 1 kHz-0101 ইশন রেট ব্যবহার করে বিকিরণ পরীক্ষায় দেখা যায় যে ক্রমবর্ধমান নাড়ি সংখ্যার সাথে ক্ষতির প্রান্তিকতা হ্রাস পায় (1000 ডালে 0.0346 J/cm² এ নেমে যায়), এবং ক্রমবর্ধমান ডালের সাথে ক্ষতির আকারবিদ্যা (বিমোচন, স্প্যাটারিং ইত্যাদি) আরও খারাপ হয়। লেজার-প্রতিরোধী অপটিক্যাল আবরণের বিকাশের জন্য তাত্ত্বিক এবং পরীক্ষামূলক সহায়তা প্রদান করে, পালস প্যারামিটার (পালস প্রস্থ, সংখ্যা) এবং এএমজি ক্ষতির মধ্যে একটি পরিমাণগত সম্পর্ক স্থাপন করা অধ্যয়নের মূল বিষয়।
03 গ্রাফিকাল বিশ্লেষণ
চিত্র 1 স্বজ্ঞাতভাবে পিকোসেকেন্ড লেজার এবং অ্যালুমিনিয়াম ফিল্ম গ্রেটিং (AMG) এর মধ্যে মিথস্ক্রিয়াটির মূল শক্তি স্থানান্তর প্রক্রিয়া দেখায়। যেমন দেখানো হয়েছে, যখন আল্ট্রাফাস্ট লেজার ঘটনা ঘটে, তখন ধাতুর মুক্ত ইলেকট্রনগুলি প্রথমে দ্রুত ফোটন শক্তি শোষণ করে এবং উত্তেজিত হয়, একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ইলেকট্রন সিস্টেম তৈরি করে; পরবর্তীকালে, উত্তেজিত ইলেকট্রনগুলি ইলেকট্রন-ফোনন কাপলিং এবং ফোনন-ফোনন বিক্ষিপ্তকরণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ধাপে ধাপে জালিতে শক্তি স্থানান্তর করে, যা শেষ পর্যন্ত জালির তাপমাত্রায় পরিবর্তন ঘটায়। এই প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রন এবং জালির মধ্যে তাপীয় ভারসাম্য ভেঙ্গে দেয় এবং এটি লেজারের-জনিত ক্ষতির মৌলিক শক্তির উৎস, যা পরবর্তীতে দুটি-তাপমাত্রার মডেল (টিটিএম) স্থাপনের জন্য ভৌত কাঠামো প্রদান করে।
চিত্র 2, কঠোর যুগল-তরঙ্গ বিশ্লেষণের (RCWA) উপর ভিত্তি করে দেখায় যে 1030 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা গ্রেটিং রিজ কোণায় বেশি হয়, যা "হট স্পট" তৈরি করে যা ক্ষতির সম্ভাব্য সূচনা বিন্দু প্রকাশ করে। এএমজি ট্রান্সমিশন, প্রতিফলন এবং শোষণ বর্ণালী নির্দেশ করে যে গ্রেটিং পিরিয়ড বৃদ্ধি বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে শক্তি শোষণ বাড়ায়, উপাদান ক্ষতির ঝুঁকি বাড়ায়। এসইএম চিত্রগুলি এএমজি রিজ কোণে সুস্পষ্ট ক্ষতি দেখায়, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের "হট স্পট" অবস্থানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, RCWA সিমুলেশনের যথার্থতা যাচাই করে।
চিত্র 3 একটি দুই-তাপমাত্রার মডেল ব্যবহার করে পিকোসেকেন্ড লেজার এক্সপোজারের অধীনে AMG-তে ইলেকট্রন এবং জালির তাপমাত্রার বিবর্তনকে পরিমাপ করে: 10 ps পালস প্রস্থে, যখন লেজারের শক্তির ঘনত্ব 0.076 J/cm² এ পৌঁছায়, তখন জালির তাপমাত্রা 333 মিলিমিটার (9 33 মিনিট) পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। 10 পিএসের জন্য সিমুলেটেড একক-নাড়ি ক্ষতির থ্রেশহোল্ড; একটি স্থির শক্তির ঘনত্বে, একটি 2 ps ছোট নাড়ির জন্য সর্বোচ্চ ইলেকট্রন তাপমাত্রা একটি 15 ps দীর্ঘ নাড়ির তুলনায় অনেক বেশি (যেহেতু খাটো ডাল আরও দ্রুত শক্তি জমা করে এবং ইলেকট্রন শক্তিকে ঘনীভূত করে); 1 kHz পুনরাবৃত্তি হার সহ 10 ps পালস প্রস্থের অধীনে, 10টি ডালের পরে ক্ষতির থ্রেশহোল্ড তাপ জমার কারণে 0.0598 J/cm² এ নেমে যায়, যা একক-পালস থ্রেশহোল্ডের চেয়ে কম।
চিত্র 4-এ, পরীক্ষামূলক সেটআপ লেজারের পরামিতিগুলির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ এবং একটি 2-15 ps টিউনেবল পালস প্রস্থ লেজার উত্স, একটি অর্ধ-তরঙ্গ প্লেট এবং একটি পোলারাইজার, সেইসাথে একটি ডার্ক টাইম মনিটর{5} মডিউলের সাথে একটি এনার্জি কন্ট্রোল মডিউল দ্বারা গঠিত একটি শক্তি নিয়ন্ত্রণ মডিউলের মাধ্যমে ক্ষতির বাস্তব সময় পর্যবেক্ষণ অর্জন করে। বক্ররেখা দেখায় যে 2-15 ps পালস প্রস্থ সীমার মধ্যে, AMG ক্ষতির থ্রেশহোল্ড সর্বনিম্ন 10 ps (পরীক্ষামূলক মান 0.0705 J/cm², 0.076 J/cm² এর সিমুলেটেড মানের সাথে অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ); সাবফিগার (c) দেখায় যে 10 ps পালস প্রস্থের অধীনে, ডালের সংখ্যা 1 থেকে 1000 বৃদ্ধির সাথে সাথে, AMG ক্ষতির ক্ষেত্র ধীরে ধীরে প্রসারিত হয় এবং উপাদান স্প্ল্যাটারিং ক্রমবর্ধমান তীব্র হয়ে ওঠে, স্পষ্টভাবে মাল্টিপালস সঞ্চয় প্রভাবকে প্রতিফলিত করে।
উপসংহার:
এই অধ্যয়নটি পিকোসেকেন্ড লেজারের অধীনে AMG-এর ক্ষতির আচরণকে স্পষ্ট করার জন্য তত্ত্ব (RCWA+TTM) এবং পরীক্ষাগুলিকে একত্রিত করে: RCWA নির্ভুলভাবে রিজ কোণগুলিকে দুর্বল এলাকা হিসেবে চিহ্নিত করে, TTM কার্যকরভাবে ইলেক্ট্রন-ল্যাটিস ডায়নামিক্সকে ক্ষতির থ্রেশহোল্ডের পূর্বাভাস দিতে সিমুলেট করে, এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলে ক্ষতির পরিমাণ কম হয়। ইলেক্ট্রন-ফোনন শিথিলকরণ, জালির তাপীয় প্রসারণের সীমাবদ্ধতা, এবং ক্ষণস্থায়ী শোষণের সমন্বয়মূলক প্রভাব)। 1 kHz মাল্টি-পালস ইরেডিয়েশনের অধীনে উল্লেখযোগ্য ক্রমবর্ধমান প্রভাব রয়েছে, ক্ষতির থ্রেশহোল্ড হ্রাস পায় এবং ডালের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে মরফোলজিক্যাল ক্ষতি আরও খারাপ হয়। যদিও বস্তুগত ত্রুটি, ফেজ পরিবর্তনের গতিবিদ্যা (যেমন বাষ্পীভবন), এবং যান্ত্রিক প্রভাব (যেমন তাপীয় চাপ) উপেক্ষা করার কারণে TTM সম্পূর্ণ পরীক্ষামূলক মানগুলিকে সম্পূর্ণরূপে পুনরুত্পাদন করে না, এটি এখনও কাঠামোগত ধাতব ফিল্ম এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া করার জন্য একটি একীভূত বিশ্লেষণাত্মক কাঠামো প্রদান করে। উচ্চ-শক্তির লেজার সিস্টেম এবং নির্ভুল অপটিক্যাল উপাদানগুলির স্থায়িত্ব, মহাকাশ এবং শিল্প লেজার প্রক্রিয়াকরণে লেজার সুরক্ষা ডিজাইন করার জন্য এবং লেজার প্রতিরোধী ফিল্মগুলির উপাদান এবং কাঠামোকে অপ্টিমাইজ করার জন্য মূল প্রমাণ প্রদানের জন্য ফলাফলগুলি গুরুত্বপূর্ণ নির্দেশিকা।
