लेख का स्रोत: इंटरनेट से संकलित लेजर उद्योग अवलोकन एक फेमटोसेकंड लेजर एक "अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लाइट" जनरेटिंग डिवाइस है जो केवल एक सेकंड के एक खरब के बारे में अल्ट्रा-शॉर्ट समय के लिए प्रकाश का उत्सर्जन करता है। FEI अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में उपसर्ग Femto का संक्षिप्त नाम है, और 1 Femtosecond = 1 × 10^-15 सेकंड। तथाकथित पल्स लाइट केवल एक पल के लिए प्रकाश का उत्सर्जन करती है। एक कैमरे के फ्लैश का हल्का उत्सर्जन समय लगभग 1 माइक्रोसेकंड है, इसलिए फेमटोसेकंड अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लाइट में प्रकाश का उत्सर्जन करने के लिए केवल एक अरब का लगभग एक बिलियनवां हिस्सा होता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, प्रकाश की गति 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की अद्वितीय गति से उड़ती है (एक सेकंड में साढ़े सात बार पृथ्वी की परिक्रमा)। हालांकि, एक फेमटोसेकंड में, प्रकाश केवल 0.3 माइक्रोन को आगे बढ़ाता है।
आमतौर पर, हम चलती वस्तुओं की तात्कालिक स्थिति को पकड़ने के लिए फ्लैश फोटोग्राफी का उपयोग करते हैं। इसी तरह, यदि आप फ्लैश करने के लिए एक फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग करते हैं, तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया के हर टुकड़े को देखना संभव है जो हिंसक गति से होता है। ऐसा करने के लिए, फेमटोसेकंड लेज़रों का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के रहस्यों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
सामान्य रासायनिक प्रतिक्रियाएं उच्च ऊर्जा के साथ एक मध्यवर्ती राज्य से गुजरने के बाद आगे बढ़ती हैं, तथाकथित "सक्रिय राज्य"। सक्रिय राज्य के अस्तित्व को सैद्धांतिक रूप से 1889 की शुरुआत में केमिस्ट अरहेनियस द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, लेकिन क्योंकि यह बहुत कम क्षण के लिए मौजूद था, इसलिए इसे सीधे नहीं देखा जा सकता था। लेकिन इसके अस्तित्व को सीधे 1980 के दशक के उत्तरार्ध में फेमटोसेकंड लेजर द्वारा प्रदर्शित किया गया था, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को इंगित करने के लिए फेमटोसेकंड लेज़रों का उपयोग करने का एक उदाहरण था। उदाहरण के लिए, साइक्लोपेंटानोन अणु कार्बन मोनोऑक्साइड और सक्रिय अवस्था में 2 एथिलीन अणुओं में विघटित हो जाता है।
आजकल, फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग भौतिकी, रसायन विज्ञान, जीवन विज्ञान, चिकित्सा और इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में भी किया जाता है। विशेष रूप से, प्रकाश और इलेक्ट्रॉनिक्स के संयोजन से संचार, कंप्यूटर और ऊर्जा के क्षेत्रों में विभिन्न नई संभावनाओं को खोलने की उम्मीद है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रकाश की तीव्रता बड़ी मात्रा में जानकारी को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुंचा सकती है, जिसमें लगभग कोई नुकसान नहीं होता है, जिससे ऑप्टिकल संचार और भी तेजी से होता है। परमाणु भौतिकी के क्षेत्र में, फेमटोसेकंड लेज़रों ने एक बड़ा प्रभाव डाला है। क्योंकि स्पंदित प्रकाश में एक बहुत मजबूत विद्युत क्षेत्र होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनों को 1 फेमटोसेकंड के भीतर प्रकाश की गति के करीब पहुंचाना संभव है, इसलिए इसे इलेक्ट्रॉनों में तेजी लाने के लिए "त्वरक" के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
चिकित्सा -अनुप्रयोग जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, Femtoseconds के भीतर दुनिया में, यहां तक कि प्रकाश भी जमे हुए है और बहुत दूर नहीं जा सकता है, लेकिन इस समय के पैमाने पर भी, परमाणु और अणु पदार्थ में और कंप्यूटर चिप्स के अंदर इलेक्ट्रॉनों में अभी भी सर्किट के भीतर जा रहे हैं। यदि आप एक फेमटोसेकंड पल्स का उपयोग करते हैं तो आप इसे तुरंत रोक सकते हैं और अध्ययन कर सकते हैं कि क्या होता है। समय को रोकने के लिए चमकने के अलावा, Femtosecond लेजर भी धातु में माइक्रोहोल को एक व्यास के साथ 200 नैनोमीटर (एक मिलीमीटर के दो दस हजारवें हिस्से) के रूप में छोटा कर सकते हैं। इसका मतलब यह है कि अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लाइट जो संपीड़ित होती है और कम समय में अंदर बंद होती है, वह परिवेश को अतिरिक्त नुकसान के बिना अल्ट्रा-हाई आउटपुट के अद्भुत प्रभाव को प्राप्त करती है। इसके अलावा, फेमटोसेकंड लेज़रों की स्पंदित प्रकाश बेहद बारीक विस्तार से वस्तुओं के तीन-आयामी छवियों को पकड़ सकता है। स्टेरियोस्कोपिक इमेज फोटोग्राफी मेडिकल डायग्नोसिस में बहुत उपयोगी है, इस प्रकार ऑप्टिकल इंटरफेरेंस टोमोग्राफी नामक एक नए शोध क्षेत्र को खोलना। यह जीवित ऊतक और जीवित कोशिकाओं की तीन आयामी छवि है जो एक फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग करके कैप्चर की गई है। उदाहरण के लिए, त्वचा पर प्रकाश की एक बहुत छोटी नाड़ी निर्देशित होती है। पल्स लाइट त्वचा की सतह पर परिलक्षित होती है, और पल्स लाइट का हिस्सा त्वचा में उत्सर्जित होता है। त्वचा के अंदर कई परतों से बना है। पल्स लाइट जो त्वचा में प्रवेश करती है, उसे एक छोटी नाड़ी प्रकाश के रूप में वापस उछाल दिया जाता है। परावर्तित प्रकाश में इन विभिन्न नाड़ी रोशनी की गूँज से, त्वचा की आंतरिक संरचना को जाना जा सकता है।
इसके अलावा, इस तकनीक में नेत्र चिकित्सा में बहुत व्यावहारिकता है, जो आंख में गहरी रेटिना की तीन आयामी छवियों को कैप्चर करने में सक्षम है। यह डॉक्टरों को अपने ऊतकों के साथ समस्याओं का निदान करने की अनुमति देता है। इस तरह की परीक्षा आंखों तक सीमित नहीं है। यदि ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके एक लेजर शरीर में भेजा जाता है, तो यह शरीर में विभिन्न अंगों के सभी ऊतकों की जांच कर सकता है। भविष्य में, यह भी पता लगाना संभव हो सकता है कि क्या यह कैंसर में बदल गया है।
अल्ट्रा-सटीक घड़ियों को साकार करना वैज्ञानिकों का मानना है कि यदि दृश्यमान प्रकाश का उपयोग फेमटोसेकंड लेजर घड़ी बनाने के लिए किया जाता है, तो यह एक परमाणु घड़ी की तुलना में अधिक सटीक समय को मापने में सक्षम होगा, और अगले कुछ वर्षों में दुनिया की सबसे सटीक घड़ी के रूप में काम करेगा। यदि घड़ी सटीक है, तो यह कार नेविगेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले जीपीएस (ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम) की सटीकता में भी सुधार करता है।
दृश्यमान प्रकाश एक सटीक घड़ी क्यों बना सकता है? सभी घड़ियाँ और घड़ियाँ पेंडुलम और गियर के आंदोलन के लिए अपरिहार्य हैं। एक सटीक कंपन आवृत्ति के साथ एक पेंडुलम के स्विंग के माध्यम से, गियर सेकंड के लिए घूमते हैं, और सटीक घड़ियां कोई अपवाद नहीं हैं। इसलिए, अधिक सटीक घड़ी बनाने के लिए, एक उच्च कंपन आवृत्ति के साथ एक पेंडुलम का उपयोग करना आवश्यक है। क्वार्ट्ज घड़ियाँ (घड़ियाँ जो एक पेंडुलम के बजाय क्रिस्टल दोलन का उपयोग करती हैं) पेंडुलम घड़ियों की तुलना में अधिक सटीक होती हैं क्योंकि क्वार्ट्ज गुंजयमान प्रति सेकंड अधिक बार दोलन करता है।
समय मानक के रूप में वर्तमान में उपयोग की जाने वाली सीज़ियम परमाणु घड़ी में लगभग 9.2 गिगाहर्ट्ज़ (गिगाहर्ट्ज़ की अंतर्राष्ट्रीय इकाई का उपसर्ग, 1 गिगाहर्ट्ज़ = 10^9) की दोलन आवृत्ति है। परमाणु घड़ी सीज़ियम परमाणुओं की प्राकृतिक दोलन आवृत्ति का उपयोग करती है और पेंडुलम को माइक्रोवेव के साथ बदल देती है, जिनकी दोलन आवृत्ति सुसंगत है। लाखों वर्षों में इसकी सटीकता केवल एक सेकंड है। इसके विपरीत, दृश्य प्रकाश में एक दोलन आवृत्ति होती है जो माइक्रोवेव दोलन आवृत्ति की तुलना में 100,000 से 1,000,000 गुना अधिक होती है। यही है, दृश्यमान प्रकाश ऊर्जा का उपयोग सटीक घड़ियों को बनाने के लिए किया जा सकता है जो परमाणु घड़ियों की तुलना में लाखों गुना अधिक सटीक हैं। दृश्य प्रकाश का उपयोग करने वाली दुनिया की सबसे सटीक घड़ी अब एक प्रयोगशाला में सफलतापूर्वक बनाई गई है।
आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत को इस सटीक घड़ी की मदद से सत्यापित किया जा सकता है। हमने प्रयोगशाला में एक ऐसी सटीक घड़ी और दूसरी कार्यालय में नीचे की ओर रखा, और संभावित स्थितियों पर विचार किया। एक या दो घंटे के बाद, परिणाम के रूप में आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। दोनों के कारण फर्श के बीच अलग -अलग "गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र" हैं, इसलिए दो घड़ियां अब एक ही समय की ओर इशारा नहीं करती हैं, और घड़ी नीचे की ओर घड़ी की तुलना में धीमी गति से चलती है। यदि एक अधिक सटीक घड़ी का उपयोग किया गया था, तो शायद कलाई और टखने पर पहनी जाने वाली घड़ियाँ भी उस दिन अलग -अलग समय बताती हैं। हम बस सटीक घड़ियों की मदद से सापेक्षता के आकर्षण का अनुभव कर सकते हैं।
प्रकाश गति प्रौद्योगिकी को धीमा कर रही है 1999 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में हबर्ड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर रेनर होवे ने सफलतापूर्वक प्रकाश को 17 मीटर प्रति सेकंड तक धीमा कर दिया, एक गति जिसे कारें पकड़ सकती हैं, और फिर सफलतापूर्वक प्रकाश को एक गति से धीमा कर दिया, जो कि साइकिल भी पकड़ सकती है। इस प्रयोग में भौतिकी में सबसे अधिक अत्याधुनिक अनुसंधान शामिल है। यह लेख केवल प्रयोग की सफलता के लिए दो कुंजियों का परिचय देता है। एक को पूर्ण शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब बेहद कम तापमान वाले सोडियम परमाणुओं का "क्लाउड" बनाना है, एक विशेष गैस राज्य जिसे बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट कहा जाता है। अन्य एक लेजर है जो कंपन आवृत्ति (नियंत्रण लेजर) को समायोजित करता है, और इसका उपयोग सोडियम परमाणुओं के एक बादल को रोशन करने के लिए करता है, और कुछ अविश्वसनीय होता है।
वैज्ञानिक पहले परमाणुओं के बादल में पल्स लाइट को संपीड़ित करने के लिए एक नियंत्रण लेजर का उपयोग करते हैं और इसे बेहद धीमा कर देते हैं। फिर वे नियंत्रण लेजर बंद कर देते हैं और पल्स लाइट गायब हो जाती है। पल्स लाइट पर की गई जानकारी परमाणुओं के बादल में संग्रहीत होती है। । फिर यह एक नियंत्रित लेजर के साथ विकिरणित होता है, और पल्स लाइट को बहाल किया जाता है और परमाणुओं के बादल से बाहर निकलता है। नतीजतन, मूल रूप से संपीड़ित नाड़ी को फिर से व्यापक किया जाता है और गति बहाल हो जाती है। परमाणु क्लाउड में स्पंदित प्रकाश जानकारी को इनपुट करने की पूरी प्रक्रिया कंप्यूटर में पढ़ने, भंडारण और रीसेट करने के समान है। इसलिए, यह तकनीक क्वांटम कंप्यूटरों की प्राप्ति का एहसास करने में मदद कर सकती है।
"फेमटोसेकंड" की दुनिया से "एटॉसेकंड" तक फेमटोसेकंड हमारी कल्पना से परे हैं। अब हम एटोसेकंड की दुनिया में प्रवेश कर रहे हैं, जो कि फेमटोसेकंड से कम हैं। AH यूनिट्स की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली के उपसर्ग "एटो" का संक्षिप्त नाम है। 1 attosecond = 1 × 10^-18 सेकंड = एक फेमटोसेकंड का एक हजारवां हिस्सा। Attosecond दालों को दृश्य प्रकाश के साथ नहीं बनाया जा सकता है क्योंकि दालों को छोटा करने के लिए कम तरंग दैर्ध्य प्रकाश के उपयोग की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि आप लाल दृश्यमान प्रकाश का उपयोग करके एक पल्स बनाना चाहते हैं, तो उस तरंग दैर्ध्य की तुलना में छोटा पल्स बनाना असंभव है। दृश्यमान प्रकाश में लगभग 2 फेमटोसेकंड की सीमा होती है, इसलिए एटॉसेकंड दालें छोटी तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे या गामा किरणों का उपयोग करती हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि AttoSecond X-Ray दालों का उपयोग करके भविष्य में क्या खोजा जाएगा। उदाहरण के लिए, बायोमोलेक्यूलस की कल्पना करने के लिए एटोसेकंड फ्लैश का उपयोग करना हमें बहुत कम समय के पैमाने पर उनकी गतिविधियों का निरीक्षण करने की अनुमति देता है और शायद बायोमोलेक्यूलस की संरचना की पहचान करता है।
