স্ট্যান্ডার্ড মডেললকিং পন্থা থেকে বিদায় নিয়ে, ETH জুরিখের পদার্থবিদ্যা বিভাগের অধ্যাপক গিয়াকোমো স্ক্যালারি এবং জেরোম ফাইস্টের নেতৃত্বে গবেষকদের একটি দল এবং মিউনিখের টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক ক্রিশ্চিয়ান জিরাউশেকের নেতৃত্বে একটি মোনোলিথিক মডেললকড সেমিকন্ডাক্টর লেজার তৈরি করেছেন যা ক্রমাগত এবং ব্যাপকভাবে 4 জিএইচ থেকে 4 হারে পরিবর্তনযোগ্য। এবং, কৌতুহলজনকভাবে, তাদের পদ্ধতির অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর লেজার এবং লেজার নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য কাজ করা উচিত।
এটি বন্ধ করার জন্য, গবেষকরা সুসংগত ফ্রিকোয়েন্সি চিরুনি তৈরি করতে একটি টেরাহার্টজ (THz) কোয়ান্টাম ক্যাসকেড লেজার (QCL) ব্যবহার করেছেন। যদিও এটি সুপরিচিত যে THz QCLs ব্যবহার করা যেতে পারে চিরুনি তৈরি করতে, টিমের সাম্প্রতিক উন্নয়ন মাইক্রোওয়েভ বৈশিষ্ট্য সহ প্ল্যানারাইজড THz QCLs তাদের বহিরাগত মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করে লেজার গহ্বরের শক্তিশালী মড্যুলেশন অন্বেষণ করতে উৎসাহিত করেছে-এবং তারা সেমিকন্ডাক্টর লেজার অপারেশনের বেশ কিছু অভিনব শাসন আবিষ্কার করেছে৷
"আমাদের ডিভাইসটি একটি প্ল্যানারাইজড THz QCL-এর উপর ভিত্তি করে তৈরি। এর সক্রিয় অঞ্চলের উপাদানটিতে রয়েছে একটি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs)/অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (AlGaAs) সুপারল্যাটিস, ওয়েফার-একটি GaAs ক্যারিয়ার সাবস্ট্রেটের সাথে আবদ্ধ," আরবান সেনিকা ব্যাখ্যা করেন, যিনি সেই সময়ে PhD ছিলেন৷ ইটিএইচ জুরিখের ছাত্র কিন্তু এখন হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ল্যাবরেটরি ফর ন্যানোস্কেল অপটিক্সে একজন পোস্টডক্টরাল ফেলো। "ফটোলিথোগ্রাফি এবং ড্রাই এচিং ব্যবহার করে, একটি সক্রিয় রিজ ওয়েভগাইডকে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং পরবর্তীতে কম-ক্ষতি পলিমার বেনজোসাইক্লোবিউটিন (BCB) দিয়ে পরিকল্পনা করা হয়৷ একটি ওয়েভগাইড দুটি বর্ধিত ধাতবকরণ স্তরগুলির মধ্যে উল্লম্বভাবে স্যান্ডউইচ করা হয়, যা অপটিক্যাল এবং মাইক্রোওয়েভ মোডগুলিকে সীমাবদ্ধ করে এবং লা ইলেকট্রিক ডিভাইসের সাথে যোগাযোগ করার জন্য কাজ করে৷"
এই কনফিগারেশনের ফলে কম প্রচারের ক্ষতি হয়, ক্রোম্যাটিক বিচ্ছুরণ হ্রাস পায়, তাপ অপচয় বৃদ্ধি পায় এবং মাইক্রোওয়েভ বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে, কারণ লেজারটি একটি কম-ক্ষতি, কম-প্রতিবন্ধক মাইক্রোওয়েভ ওয়েভগাইডের মধ্যে এমবেড করা হয়।
সক্রিয় মডেললকিং
দলের পদ্ধতিটি সক্রিয় মডেললকিং-এর উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে, যার মধ্যে একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক সংকেতের মাধ্যমে লেজারের বায়াস ভোল্টেজকে মড্যুলেট করে সুসংগত সংক্ষিপ্ত অপটিক্যাল পালস (একটি ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব) তৈরি করা হয়। পূর্ববর্তী প্রদর্শনগুলিতে, এটি শুধুমাত্র তখনই কাজ করে যখন মডুলেশন সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সিটি লেজারের দুটি আয়নার মধ্যে যাতায়াত করতে যে সময় লাগে তার সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয় (এটি শারীরিক গহ্বরের মাত্রা দ্বারা স্থির করা হয়েছে)।
"আমরা একটি সম্পূর্ণ অভিনব শাসন প্রদর্শন করেছি, যেখানে আমরা ক্রমাগত এবং ব্যাপকভাবে পালস ট্রেনের পুনরাবৃত্তি হারের ফ্রিকোয়েন্সি 400% পর্যন্ত সুরক্ষিত করতে পারি," সেনিকা বলেছেন। "সমস্ত লেজার গহ্বর বরাবর একটি স্থায়ী মাইক্রোওয়েভ দোলন গঠনের মাধ্যমে এই অসাধারণ টিউনেবিলিটি অর্জন করা হয়, যার ফলে একটি পালস টানানোর প্রভাব হয় যা অপটিক্যাল পালসকে গতি বাড়ে বা ধীর করে দেয় যাতে সর্বদা বাহ্যিক মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করা যায়।"
মাইক্রোওয়েভের মাধ্যমে চিপ অপটিক্যাল পালস অন-এর গতি নিয়ন্ত্রণ করা
এই কাজের একটি দুর্দান্ত দিক হল "আমরা মূলত মাইক্রোওয়েভের সাথে ফোটোনিক চিপে অপটিক্যাল পালসের গতি নিয়ন্ত্রণ করতে পারি," সেনিকা বলেছেন। "একটি সাধারণ উপমায়, এটি একটি জলের তরঙ্গের মতো যা একজন সার্ফারকে এগিয়ে দেয়৷ আরও প্রযুক্তিগত পরিভাষায়, মাইক্রোওয়েভ এবং অপটিক্যাল পালসের মধ্যে একটি ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভর পর্যায় স্থানান্তর রয়েছে এবং এর ফলে লাভ/ক্ষতির গ্রেডিয়েন্টের ফলে অপটিক্যাল পালসের একটি পরিবর্তিত গ্রুপ বেগ তৈরি হয় যাতে আমরা মাইক্রোওয়েভ কম্পাঙ্কের পুনরাবৃত্তির হারের সাথে মেলে। পরীক্ষামূলক এবং সিমুলেশন ফলাফলের মধ্যে ভাল চুক্তি সহ এই প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণরূপে বুঝতে সক্ষম।"
এই সম্পূর্ণ প্রকল্পটি ব্রডব্যান্ড লেজার সক্রিয় অঞ্চলের নকশা এবং আণবিক মরীচির এপিটাক্সি বৃদ্ধি সহ বেশ কয়েক বছরের বড় প্রযুক্তিগত এবং বৈজ্ঞানিক অগ্রগতির সমাপ্তি; প্ল্যানারাইজড THz QCL-এর সিমুলেশন, বানোয়াট এবং চরিত্রায়ন; এবং মড্যুলেটেড লেজার গহ্বরের বিস্তৃত বিশ্লেষণাত্মক এবং সংখ্যাসূচক সিমুলেশন।
দলের কাজের একটি মূল অংশ তাদের ডিভাইসের উন্নত সিমুলেশন জড়িত। "বিশেষ করে, জার্মানির টিইউ মিউনিখে আমাদের সহযোগীরা সম্পূর্ণ মডুলেটেড লেজার গহ্বরের মডেলিংয়ের জন্য একটি নতুন সিমুলেশন পদ্ধতির বিকাশ করেছে," সেনিকা বলেছেন৷ "এর মধ্যে রয়েছে লেজারের কোয়ান্টাম সিস্টেমের মডেলিং, মাইক্রোওয়েভ প্রচার এবং অপটিক্যাল পালস জেনারেশন-একটি সিমুলেশন স্টাডির মধ্যে তিনটি ভিন্ন ডোমেনকে একত্রিত করা, পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি সঠিকভাবে পুনরুত্পাদন করা এবং লেজারের গতিবিদ্যার মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করা৷"
যোগাযোগ, স্পেকট্রোস্কোপি, এবং সেন্সিং অ্যাপ্লিকেশন সামনে
তাদের ক্রমাগত এবং ব্যাপকভাবে টিউনযোগ্য মডেললকড লেজারের জন্য ধন্যবাদ, যোগাযোগ, বর্ণালীবীক্ষণ এবং সেন্সিংয়ের জন্য অনেক সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। "সময়ের ডোমেনের জন্য, সুসংগত পালস ট্রেনটিকে একটি নির্বিচারে বহিরাগত মাইক্রোওয়েভ সংকেত বা টিউনেবল বিলম্ব লাইনের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করা যেতে পারে," সেনিকা বলেছেন। "ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনের জন্য, ফ্রিকোয়েন্সি কম্বের মধ্যে টিউনেবল মোড ব্যবধান যেকোনো বর্ণালী ফাঁক বন্ধ করতে পারে।"
প্রকৃতপক্ষে, সেনিকা এবং সহকর্মীরা ইতিমধ্যেই একটি শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি পরীক্ষা প্রদর্শন করেছে যার জন্য ট্যাবলেটপ-আকারের স্পেকট্রোমিটার যন্ত্রের পরিবর্তে শুধুমাত্র একটি সাধারণ তীব্রতা সনাক্তকারী-প্রয়োজন ছিল৷
"আমরা বিশ্বাস করি আমাদের পদ্ধতিটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামের ইনফ্রারেড এবং দৃশ্যমান অঞ্চল জুড়ে অন্যান্য ধরণের সেমিকন্ডাক্টর লেজারের সাথে প্রয়োগ করার জন্য তুলনামূলকভাবে সহজ হবে এবং বিভিন্ন ধরণের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পথ প্রশস্ত করবে," সেনিকা বলেছেন। "একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক এই ধরনের ডিভাইসের উন্নত প্যাকেজিং সহ মাইক্রোওয়েভ বৈশিষ্ট্য অপ্টিমাইজ করা হবে।"
