চার্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন
চার্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশিন (সিপিএ) হচ্ছে আল্ট্রাশর্ট লেসার পালসকে (কম শক্তির সংক্ষিপ্ত সময়ের পালস) এমপ্লিফাই করে পেটাওয়াট স্তরে উন্নত করার কৌশল।
বর্তমান সময়ে সিপিএ প্রক্রিয়া; লেসার পালসের শক্তি অতি উচ্চমানে উন্নীত করার সবচেয়ে কার্যকর পদ্ধতি এবং বর্তমান বিশ্বের প্রায় সব অতি উচ্চশক্তির লেজারগুলোতেই (১০০ টেরাওয়াটের চেয়ে বেশি) এই পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। সিপিএর প্রয়োগে অতি উচ্চশক্তির লেজার সিস্টেমের কিছু উল্লেখযোগ্য উদাহরণ হচ্ছে রাদারফোর্ড অ্যাপলটন ল্যাবরেটরীর কেন্দ্রীয় লেজার সিস্টেম ভালকান পেটাওয়াট লেজার, ওসাকা ইউনিভার্সিটির ইন্সটিউট ফর লেজার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের গেকা পেটাওয়াট লেজার, রচেষ্টার ইউনিভার্সিটির ল্যাব ফর লেজার এনারজেটিকসের ওমেগা ইপি লেজার।
রাডারে শক্তি বৃদ্ধির কৌশল হিসেবে ১৯৬০ এর সময় চার্পড পালস এমপ্লিফিকেশন (সিপিএ) আবিষ্কৃত হয়। ১৯৮০ এর মধ্যবর্তী সময়ে জেরার্ড মুরো এবং ডোনা স্ট্রিকল্যান্ড রচেষ্টার বিশ্ববিদ্যালয়ে সিপিএকে লেসারে ব্যবহার করেন, লেজারের উপর সিপিএকে ব্যবহারের এই কাজের স্বীকৃতিস্বরুপ উভয়েই ২০১৮ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল অর্জন করেন। এর পূর্বে লেজার পালসের ক্ষমতা বৃদ্ধি করা ছিল চ্যালেঞ্জিং একটি সমস্যা। এ সমস্যার একটি সাধারণ সমাধান করা হয়। লেজার পালসের সময়ব্যাপ্তি সংক্ষিপ্ত করলে লেজার রশ্মির সব শক্তি সংক্ষিপ্ত সময়ে কেন্দ্রীভুত থাকে। কিউ সুইচিং এবং মোড লকিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে লেজার পালসকে অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত সময়ে (পিকোসেকেন্ডে এমনকি সাব পিকোসেকেন্ডেও) সীমাবদ্ধ করা যায়। সঙ্গে সঙ্গে পালসের সর্বোচ্চ শক্তি মেগাওয়াট এমনকি গিগাওয়াট রেঞ্জে নিয়ে যাওয়া সম্ভব। কিন্তু উচ্চশক্তির আলোকশক্তির প্রভাবে বিভিন্ন নন লিনিয়ার এফেক্টস ক্রিয়াশীল হওয়ায় নিরাপদ ও সফলভাবে পালসের শক্তি অ্যামপ্লিফাই করা সীমিত হয়ে পরে। বিশেষত পালসের শক্তিবৃদ্ধির সঙ্গে সেল্ফ ফোকাসিং এর মাধ্যমে আলোকরশ্মি গেইন মিডিয়ামের দৈর্ঘিক অক্ষ বরাবর কেন্দ্রীভূত হয়। ফলে গেইন মিডিয়ামের অংশবিশেষে আলোজরশ্মির শক্তি প্রতি সেন্টিমিটারে গিগাওয়াট বা আরো অনেক বেশি হতে পারে। ফলে লেজার গেইন মিডিয়ামে এবং লেজার সিস্টেমের অন্য কিছু কম্পোনেন্টে অপূরণীয় ক্ষতি হয়।
সিপিএ পদ্ধতিতে অতিসংক্ষিপ্ত সময়ে লেজার পালস গেইন মিডিয়ামে প্রবেশের আগে প্রসারিত করার জন্য ব্যবহার করা হয় একজোড়া গ্রেটিং। ফলে প্রতিফলিত হয়ে ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলো বড় তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলোর তুলনায় অল্প দূরত্ব অতিক্রম করে। এর ফলে গ্রেটিং জোড়া অতিক্রম করার সময় বড় তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলো ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলোর তুলনায় সময়ে পিছিয়ে পড়ে এবং লেসার পালসটির দৈর্ঘ্য ১০০০ থেকে ১০০০০০ গুণ পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। এধরনের প্রসারিত পালসকে পজিটিভলি চার্পড বলে। যেহেতু লেসার পালসটি সময়ে প্রসারিত, গেইন মিডিয়ামের ভিতর পালসটির শক্তি যেকোনো সময়ে প্রতি বর্গসেন্টিমিটারে একই পরিমাণে হ্রাস পায়। এরপর কম শক্তির প্রসারিত লেজার পালসটি গেইন মিডিয়ামে প্রবেশ করানো হলে নন-লিনিয়ার এফেক্টস ক্রিয়াশীল হয় না। তাই গেইন মিডিয়াম বা অন্যান্য কম্পোনেন্টের ক্ষতির সম্ভাবনা থাকে না। বরং গেইন মিডিয়াম পালসের শক্তি বহুগুণ (দশলক্ষ গুন পর্যন্ত) বিবর্ধিত করে। পরিশেষে উচ্চ শক্তির প্রসারিত পালসকে প্রসারণের বিপরীত প্রক্রিয়ায় একজোড়া গ্রেটিংয়ের ভিতর দিয়ে পরিচালিত করে পুনরায় সংকুচিত করা হয়। যেখানে বড় দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলো ছোট তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ফোটনগুলোর তুলনায় অল্প দূরত্ব অতিক্রম করে। এভাবে সংকুচিত স্বল্প দৈর্ঘ্যের পালসটির শক্তি বহুগুণ পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে, সেটা সাধারণভাবে সিপিএ পদ্ধতি ছাড়া সম্ভব নয়। সিপিএ পদ্ধতিতে শুধু পালসের শক্তি বহুগুণ বৃদ্ধিই নয়, লেজার সিস্টেমের আকারও অনেক ছোট করে আনা সম্ভব হয়েছে। একটি টেরাওয়াট শক্তির লেজার সিস্টেম সাধারণত একটি টেবিলের উপর স্থাপন করা সম্ভব।