رنگ کے سیمی کنڈکٹر لیزرز میں پائے جانے والے گہرے سولٹنز - فزکس ورلڈ

گہرے سولٹنز - روشن پس منظر کے خلاف نظری معدومیت کے علاقے - رنگ سیمی کنڈکٹر لیزرز میں بے ساختہ بنتے دیکھے گئے ہیں۔ محققین کی ایک بین الاقوامی ٹیم کے ذریعہ بنایا گیا، یہ مشاہدہ مالیکیولر سپیکٹروسکوپی اور مربوط آپٹو الیکٹرانکس میں بہتری کا باعث بن سکتا ہے۔

فریکوئینسی کنگھی - پلسڈ لیزرز جو مساوی فاصلہ والی فریکوئنسیوں کے ساتھ روشنی پیدا کرتے ہیں - لیزر فزکس کی تاریخ میں سب سے اہم کامیابیوں میں سے ایک ہیں۔ بعض اوقات آپٹیکل حکمرانوں کے طور پر بھیجا جاتا ہے، یہ وقت اور تعدد کے معیارات کی بنیاد ہیں اور سائنس میں بہت سی بنیادی مقداروں کی وضاحت کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، روایتی فریکوئنسی کنگھی لیزر بھاری، پیچیدہ اور مہنگے ہیں اور لیزر ماہرین آسان ورژن تیار کرنے کے خواہاں ہیں جنہیں چپس میں ضم کیا جا سکتا ہے۔

2020 میں ایسی ہی ایک کوشش کرتے ہوئے، محققین نے فیڈریکو کیپاسوہارورڈ یونیورسٹی کے گروپ نے اتفاقی طور پر دریافت کیا کہ ابتدائی طور پر انتہائی ہنگامہ خیز نظام میں داخل ہونے کے بعد، ایک کوانٹم کاسکیڈ رِنگ لیزر ایک مستحکم فریکوئنسی کنگھی پر بس گیا - حالانکہ ایک صرف نو دانتوں کے ساتھ - وسط اورکت والے "فنگر پرنٹ" کے علاقے میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ سالماتی سپیکٹروسکوپی

ایک رِنگ لیزر میں آپٹیکل کیویٹی ہوتی ہے جس میں روشنی کو بند لوپ کے گرد گائیڈ کیا جاتا ہے اور کوانٹم کاسکیڈ لیزر ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جو انفراریڈ تابکاری خارج کرتی ہے۔

غیر متوقع نتائج

ہارورڈ کا کہنا ہے کہ "وہ تمام دلچسپ نتائج ایک کنٹرول ڈیوائس سے نکلے ہیں - ہم ایسا ہونے کی توقع نہیں کر رہے تھے۔" مارکو پیکارڈو. کئی مہینوں کے سر کھجانے کے بعد، محققین نے یہ کام کیا کہ اثر کو غیر لکیری تفریق مساوات میں عدم استحکام کے لحاظ سے سمجھا جا سکتا ہے جو نظام کو بیان کرتا ہے - پیچیدہ Ginzberg-Landau مساوات۔

نئے کام میں، Capasso اور ساتھیوں نے محققین کے ساتھ مل کر کام کیا۔ بینیڈکٹ شوارزویانا یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی میں گروپ۔ آسٹریا کی ٹیم نے کوانٹم کیسکیڈ لیزرز پر مبنی فریکوئنسی کنگھیوں کے لیے کئی ڈیزائن تیار کیے تھے۔ محققین نے ایک ویو گائیڈ کپلر کو اسی چپ میں ضم کیا۔ اس سے روشنی نکالنا بہت آسان ہو جاتا ہے اور زیادہ آؤٹ پٹ پاور حاصل ہوتی ہے۔ یہ سائنس دانوں کو جوڑے کے نقصانات کو ٹیون کرنے کی بھی اجازت دیتا ہے، لیزر کو اس کی فریکوئنسی-کنگ رجیم اور رجیم کے درمیان جھکاتا ہے جہاں اسے ایک مسلسل لہر لیزر کے طور پر کام کرنا چاہیے جو تابکاری کو مسلسل آؤٹ پٹ کرتا ہے۔

"مسلسل لہر" حکومت میں، تاہم، کچھ اور بھی اجنبی ہوتا ہے۔ بعض اوقات جب لیزر کو آن کیا جاتا ہے تو یہ صرف ایک مسلسل لہر والے لیزر کی طرح برتاؤ کرتا ہے، لیکن لیزر کو آف اور آن کرنے سے ایک یا زیادہ سیاہ سولٹنز بے ترتیب طور پر ظاہر ہو سکتے ہیں۔

سولیٹن غیر لکیری، غیر منتشر، تابکاری کے خود کو تقویت دینے والے لہر پیکٹ ہیں جو خلا میں غیر معینہ مدت تک پھیل سکتے ہیں اور ایک دوسرے سے مؤثر طریقے سے بغیر کسی تبدیلی کے گزر سکتے ہیں۔ ان کا مشاہدہ پہلی بار 1834 میں پانی کی لہروں میں کیا گیا تھا لیکن اس کے بعد آپٹکس سمیت متعدد دیگر جسمانی نظاموں میں دیکھا گیا ہے۔

چھوٹے خلاء میں سولٹن

اس تازہ ترین مشاہدے کے بارے میں حیران کن بات یہ ہے کہ سولیٹن مسلسل لیزر روشنی میں چھوٹے خلاء کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں۔ لیزر کے اخراج میں یہ بظاہر چھوٹی تبدیلی اس کے فریکوئنسی سپیکٹرم میں زبردست تبدیلی لاتی ہے۔

"جب آپ مسلسل لہر لیزر کے بارے میں بات کرتے ہیں، تو اس کا مطلب ہے کہ اسپیکٹرل ڈومین میں آپ کے پاس ایک ہی رنگ کی چوٹی ہے،" Piccardo بتاتے ہیں۔ "اس ڈِپ کا مطلب ہے پوری دنیا… یہ دونوں تصویریں غیر یقینی کے اصول سے متعلق ہیں، لہذا جب آپ کے پاس کوئی چیز بہت، جگہ یا وقت میں بہت تنگ ہوتی ہے، تو اس کا مطلب ہے کہ اسپیکٹرل ڈومین میں آپ کے پاس بہت سے، بہت سے طریقے ہیں، اور بہت سے، بہت سے طریقوں کا مطلب ہے کہ آپ سپیکٹروسکوپی کر سکتے ہیں اور ان مالیکیولز کو دیکھ سکتے ہیں جو ایک بہت بڑی سپیکٹرل رینج میں خارج ہوتے ہیں۔

گہرے سولٹون کو کبھی کبھار پہلے بھی دیکھا گیا ہے، لیکن اس طرح کے چھوٹے، برقی طور پر انجکشن والے لیزر میں کبھی نہیں دیکھا گیا ہے۔ Piccardo کا کہنا ہے کہ spectrally بولیں، ایک سیاہ سولٹن ایک روشن کے طور پر مفید ہے. تاہم، کچھ ایپلی کیشنز جیسے پمپ-تحقیقات سپیکٹروسکوپی میں روشن دالوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اندھیرے سے روشن سولٹن تیار کرنے کے لیے درکار تکنیکیں مزید کام کا موضوع ہوں گی۔ محققین اس بات کا بھی مطالعہ کر رہے ہیں کہ سلیٹون کو تعین سے کیسے پیدا کیا جائے۔

انضمام کے لیے اس کنگھی کے ڈیزائن کا ایک اہم فائدہ یہ ہے کہ، جیسا کہ روشنی رنگ ویو گائیڈ میں صرف ایک سمت میں گردش کرتی ہے، محققین کا خیال ہے کہ لیزر فطری طور پر فیڈ بیک کے لیے مدافعت رکھتا ہے جو بہت سے دوسرے لیزرز کو متاثر کر سکتا ہے۔ اس لیے اسے مقناطیسی الگ تھلگ کرنے والوں کی ضرورت نہیں ہوگی، جن کا تجارتی پیمانے پر سلیکون چپس میں ضم ہونا اکثر ناممکن ہوتا ہے۔

ذہن میں انضمام کے ساتھ، محققین کوانٹم کیسکیڈ لیزرز سے آگے تکنیک کو بڑھانا چاہتے ہیں۔ "چپ واقعی کمپیکٹ ہونے کے باوجود، کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کو کام کرنے کے لیے عام طور پر ہائی وولٹیجز کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے وہ واقعی چپ پر الیکٹرانکس لگانے کا طریقہ نہیں ہیں،" پکارڈو کہتے ہیں۔ "اگر یہ دوسرے لیزرز جیسے انٹر بینڈ کاسکیڈ لیزرز میں کام کر سکتا ہے، تو ہم پوری چیز کو چھوٹا کر سکتے ہیں اور یہ واقعی بیٹری سے چل سکتا ہے۔"

لیزر طبیعیات دان پیٹر ڈیلفائٹ اورلینڈو میں سینٹرل فلوریڈا کی یونیورسٹی کا خیال ہے کہ یہ کام مستقبل کے کام کے لیے وعدہ کرتا ہے۔ "فریکوئنسی ڈومین میں یہ گہرا نبض رنگوں کا ایک بینک ہے اور، جبکہ ان کی سپیکٹرل پاکیزگی کافی اچھی ہے، ان کی صحیح پوزیشننگ ابھی تک حاصل نہیں کی گئی ہے،" وہ کہتے ہیں۔ "تاہم، حقیقت یہ ہے کہ وہ ایسا کر سکتے ہیں - ایک برقی طور پر پمپ شدہ ڈیوائس کے ساتھ چپ پر سولٹن بنانا - یہ حقیقت میں ایک انتہائی اہم پیش رفت ہے۔ بغیر شک و شبے کے."

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت، قدرت.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/dark-solitons-spotted-in-ring-semiconductor-lasers/