लेजर के प्रमुख घटक: लाभ मध्यम, पंप स्रोत और ऑप्टिकल गुहा।

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आधुनिक तकनीक की आधारशिला लेज़र्स, उतने ही आकर्षक हैं जितना कि वे जटिल हैं। उनके दिल में सुसंगत, प्रवर्धित प्रकाश का उत्पादन करने के लिए एक साथ काम करने वाले घटकों की एक सिम्फनी है। यह ब्लॉग लेजर तकनीक की गहरी समझ प्रदान करने के लिए, वैज्ञानिक सिद्धांतों और समीकरणों द्वारा समर्थित इन घटकों की पेचीदगियों में देरी करता है।

 

लेजर सिस्टम घटकों में उन्नत अंतर्दृष्टि: पेशेवरों के लिए एक तकनीकी परिप्रेक्ष्य

 

अवयव

समारोह

उदाहरण

प्राप्त करना लाभ का माध्यम प्रकाश को बढ़ाने के लिए उपयोग किए जाने वाले लेजर में सामग्री है। यह जनसंख्या उलटा और उत्तेजित उत्सर्जन की प्रक्रिया के माध्यम से प्रकाश प्रवर्धन की सुविधा देता है। लाभ माध्यम का विकल्प लेजर की विकिरण विशेषताओं को निर्धारित करता है। ठोस-राज्य लेजर: जैसे, एनडी: यग (नियोडिमियम-डोपेड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट), जिसका उपयोग चिकित्सा और औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है।गैस लेजर: जैसे, CO2 लेजर, कटिंग और वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है।अर्धचालक लेजर:उदाहरण के लिए, लेजर डायोड, फाइबर ऑप्टिक्स संचार और लेजर पॉइंटर्स में उपयोग किया जाता है।
पंपिंग स्रोत पंपिंग स्रोत जनसंख्या उलटा (जनसंख्या उलटा के लिए ऊर्जा स्रोत) को प्राप्त करने के लिए लाभ माध्यम को ऊर्जा प्रदान करता है, जिससे लेजर ऑपरेशन सक्षम होता है। ऑप्टिकल पंप: ठोस-राज्य लेज़रों को पंप करने के लिए फ्लैशलैम्प जैसे गहन प्रकाश स्रोतों का उपयोग करना।विद्युत पंप: इलेक्ट्रिक करंट के माध्यम से गैस लेजर में गैस को रोमांचक।अर्धचालक पंप: सॉलिड-स्टेट लेजर माध्यम को पंप करने के लिए लेजर डायोड का उपयोग करना।
ऑप्टिकल गुहा ऑप्टिकल गुहा, दो दर्पणों से मिलकर, लाभ माध्यम में प्रकाश की पथ की लंबाई को बढ़ाने के लिए प्रकाश को दर्शाता है, जिससे प्रकाश प्रवर्धन को बढ़ाता है। यह लेजर प्रवर्धन के लिए एक प्रतिक्रिया तंत्र प्रदान करता है, प्रकाश की वर्णक्रमीय और स्थानिक विशेषताओं का चयन करता है। प्लानर-प्लानेर गुहा: प्रयोगशाला अनुसंधान, सरल संरचना में उपयोग किया जाता है।प्लानर-कॉनकेव कैविटी: औद्योगिक लेज़रों में आम, उच्च गुणवत्ता वाले बीम प्रदान करता है। रिंग कैविटी: रिंग गैस लेज़रों की तरह रिंग लेज़रों के विशिष्ट डिजाइनों में उपयोग किया जाता है।

 

लाभ का माध्यम: क्वांटम यांत्रिकी और ऑप्टिकल इंजीनियरिंग का एक नेक्सस

लाभ माध्यम में क्वांटम गतिकी

लाभ का माध्यम वह है जहां प्रकाश प्रवर्धन की मौलिक प्रक्रिया होती है, एक घटना क्वांटम यांत्रिकी में गहराई से निहित है। माध्यम के भीतर ऊर्जा राज्यों और कणों के बीच बातचीत उत्तेजित उत्सर्जन और जनसंख्या उलटा के सिद्धांतों द्वारा नियंत्रित होती है। प्रकाश तीव्रता (I), प्रारंभिक तीव्रता (I0), संक्रमण क्रॉस-सेक्शन (σ21), और दो ऊर्जा स्तरों (N2 और N1) पर कण संख्याओं के बीच महत्वपूर्ण संबंध समीकरण I = I0e^(σ21 (N2-N1) L) द्वारा वर्णित है। एक जनसंख्या उलटा प्राप्त करना, जहां n2> n1, प्रवर्धन के लिए आवश्यक है और लेजर भौतिकी की आधारशिला है [1].

 

तीन-स्तरीय बनाम चार-स्तरीय सिस्टम

व्यावहारिक लेजर डिजाइनों में, तीन-स्तरीय और चार-स्तरीय सिस्टम आमतौर पर कार्यरत होते हैं। तीन-स्तरीय प्रणालियों, जबकि सरल, जनसंख्या व्युत्क्रम को प्राप्त करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है क्योंकि निचला लेजर स्तर जमीनी राज्य है। दूसरी ओर, चार-स्तरीय सिस्टम, उच्च ऊर्जा स्तर से तेजी से गैर-विकिरण संबंधी क्षय के कारण जनसंख्या उलटा के लिए अधिक कुशल मार्ग प्रदान करते हैं, जिससे वे आधुनिक लेजर अनुप्रयोगों में अधिक प्रचलित हो जाते हैं [[2].

 

Is एर्बियम डोपेड ग्लासएक लाभ का माध्यम?

हां, एर्बियम-डॉप्ड ग्लास वास्तव में लेजर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले एक प्रकार का लाभ माध्यम है। इस संदर्भ में, "डोपिंग" ग्लास में एक निश्चित मात्रा में एर्बियम आयनों (er ⁺) को जोड़ने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। एर्बियम एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है, जिसे जब एक ग्लास होस्ट में शामिल किया जाता है, तो लेजर ऑपरेशन में एक मौलिक प्रक्रिया, उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से प्रकाश को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है।

एर्बियम-डोपेड ग्लास विशेष रूप से फाइबर लेजर और फाइबर एम्पलीफायरों में इसके उपयोग के लिए विशेष रूप से उल्लेखनीय है, विशेष रूप से दूरसंचार उद्योग में। यह इन अनुप्रयोगों के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है क्योंकि यह कुशलता से 1550 एनएम के आसपास तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को बढ़ाता है, जो कि मानक सिलिका फाइबर में कम नुकसान के कारण ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए एक प्रमुख तरंग दैर्ध्य है।

एर्बियमआयन पंप लाइट को अवशोषित करते हैं (अक्सर ए सेलेज़र डायोड) और उच्च ऊर्जा राज्यों के लिए उत्साहित हैं। जब वे एक कम ऊर्जा की स्थिति में लौटते हैं, तो वे लेजर प्रक्रिया में योगदान करते हुए, लासिंग तरंग दैर्ध्य पर फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं। यह एर्बियम-डॉप्ड ग्लास को विभिन्न लेजर और एम्पलीफायर डिजाइनों में एक प्रभावी और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले लाभ का माध्यम बनाता है।

संबंधित ब्लॉग: समाचार - एर्बियम -डोपेड ग्लास: विज्ञान और अनुप्रयोग

पंपिंग तंत्र: लेज़रों के पीछे ड्राइविंग बल

जनसंख्या उलटा प्राप्त करने के लिए विविध दृष्टिकोण

पंपिंग तंत्र की पसंद लेजर डिजाइन में महत्वपूर्ण है, दक्षता से आउटपुट तरंग दैर्ध्य तक सब कुछ प्रभावित करती है। ऑप्टिकल पंपिंग, बाहरी प्रकाश स्रोतों जैसे फ्लैशलैम्प्स या अन्य लेजर का उपयोग करते हुए, ठोस-राज्य और डाई लेज़रों में आम है। विद्युत निर्वहन विधियों को आमतौर पर गैस लेज़रों में नियोजित किया जाता है, जबकि अर्धचालक लेजर अक्सर इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन का उपयोग करते हैं। इन पंपिंग तंत्रों की दक्षता, विशेष रूप से डायोड-पंप किए गए ठोस-राज्य लेजर में, हाल के शोध का एक महत्वपूर्ण ध्यान केंद्रित किया गया है, जो उच्च दक्षता और कॉम्पैक्टनेस की पेशकश करता है [[3].

 

पंपिंग दक्षता में तकनीकी विचार

पंपिंग प्रक्रिया की दक्षता लेजर डिजाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है, जो समग्र प्रदर्शन और अनुप्रयोग उपयुक्तता को प्रभावित करती है। ठोस-राज्य लेज़रों में, एक पंप स्रोत के रूप में फ्लैशलैम्प्स और लेजर डायोड के बीच की पसंद सिस्टम की दक्षता, थर्मल लोड और बीम गुणवत्ता को काफी प्रभावित कर सकती है। उच्च-शक्ति, उच्च दक्षता वाले लेजर डायोड के विकास ने DPSS लेजर सिस्टम में क्रांति ला दी है, जो अधिक कॉम्पैक्ट और कुशल डिजाइनों को सक्षम करती है [4].

 

ऑप्टिकल गुहा: इंजीनियरिंग लेजर बीम

 

गुहा डिजाइन: भौतिकी और इंजीनियरिंग का एक संतुलन कार्य

ऑप्टिकल गुहा, या गुंजयमान, न केवल एक निष्क्रिय घटक है, बल्कि लेजर बीम को आकार देने में एक सक्रिय भागीदार है। दर्पणों की वक्रता और संरेखण सहित गुहा का डिजाइन, लेजर की स्थिरता, मोड संरचना और आउटपुट का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। गुहा को नुकसान को कम करते हुए ऑप्टिकल लाभ को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, एक चुनौती जो लहर ऑप्टिक्स के साथ ऑप्टिकल इंजीनियरिंग को जोड़ती है5.

दोलन की स्थिति और मोड चयन

लेजर दोलन होने के लिए, माध्यम द्वारा प्रदान किया गया लाभ गुहा के भीतर नुकसान से अधिक होना चाहिए। यह स्थिति, सुसंगत तरंग सुपरपोजिशन की आवश्यकता के साथ मिलकर, यह तय करती है कि केवल कुछ अनुदैर्ध्य मोड समर्थित हैं। मोड रिक्ति और समग्र मोड संरचना गुहा की भौतिक लंबाई और लाभ माध्यम के अपवर्तक सूचकांक से प्रभावित होती है [6].

 

निष्कर्ष

लेजर सिस्टम का डिजाइन और संचालन भौतिकी और इंजीनियरिंग सिद्धांतों के एक व्यापक स्पेक्ट्रम को शामिल करता है। क्वांटम यांत्रिकी से लाभ माध्यम को संचालित करने वाले ऑप्टिकल गुहा के जटिल इंजीनियरिंग तक, लेजर सिस्टम का प्रत्येक घटक इसकी समग्र कार्यक्षमता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस लेख ने लेजर तकनीक की जटिल दुनिया में एक झलक प्रदान की है, जो अंतर्दृष्टि प्रदान करती है जो क्षेत्र में प्रोफेसरों और ऑप्टिकल इंजीनियरों की उन्नत समझ के साथ गूंजती है।

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संदर्भ

  • 1। सीगमैन, एई (1986)। लेजर। विश्वविद्यालय विज्ञान पुस्तकें।
  • 2। स्वेल्टो, ओ। (2010)। लेज़रों के सिद्धांत। स्प्रिंगर।
  • 3। कोचनेर, डब्ल्यू। (2006)। सॉलिड-स्टेट लेजर इंजीनियरिंग। स्प्रिंगर।
  • 4। पाइपर, जेए, और माइल्ड्रेन, आरपी (2014)। डायोड ने ठोस राज्य लेज़रों को पंप किया। हैंडबुक ऑफ लेजर टेक्नोलॉजी एंड एप्लिकेशन (वॉल्यूम III) में। CRC प्रेस।
  • 5। मिलोनि, पीडब्लू, और एबरली, जेएच (2010)। लेजर भौतिकी। विली।
  • 6। सिलफवास्ट, डब्ल्यूटी (2004)। लेजर फंडामेंटल। कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस.

पोस्ट टाइम: NOV-27-2023