लेजरों की पल्स ऊर्जा

लेजर की पल्स ऊर्जा से तात्पर्य प्रति इकाई समय में लेजर पल्स द्वारा संचारित ऊर्जा से है। आमतौर पर, लेजर निरंतर तरंगें (सीडब्ल्यू) या स्पंदित तरंगें उत्सर्जित कर सकते हैं, जिनमें से स्पंदित तरंगें पदार्थ प्रसंस्करण, रिमोट सेंसिंग, चिकित्सा उपकरण और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे कई अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। लेजर पल्स ऊर्जा की विशेषताओं को समझना इसके प्रदर्शन को अनुकूलित करने और अनुप्रयोग दक्षता में सुधार के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

1. पल्स ऊर्जा की परिभाषा और मापन

लेजर पल्स ऊर्जा प्रत्येक लेजर पल्स द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा है, जिसे आमतौर पर जूल (J) में मापा जाता है। निरंतर तरंग (CW) लेजरों के विपरीत, स्पंदित लेजर कम समय में ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं, और ऊर्जा का परिमाण आमतौर पर पल्स की अवधि (पल्स की चौड़ाई) और अधिकतम शक्ति से संबंधित होता है।

पल्स ऊर्जा की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है: E = Ppeak × τ. यहां E पल्स ऊर्जा (जूल में), Ppeak पल्स की अधिकतम शक्ति (वॉट में) और τ पल्स की अवधि (सेकंड में) है। इसका अर्थ है कि पल्स ऊर्जा अधिकतम शक्ति और पल्स की चौड़ाई दोनों से सीधे संबंधित है।

2. पल्स ऊर्जा को प्रभावित करने वाले कारक

लेजर की पल्स ऊर्जा को कई कारक प्रभावित करते हैं, जिनमें शामिल हैं:

①लेजर डिजाइन और प्रकार:
विभिन्न प्रकार के लेज़र पल्स ऊर्जा के आकार को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, सॉलिड-स्टेट लेज़र आमतौर पर उच्च पल्स ऊर्जा प्रदान करते हैं, जो उच्च शक्ति उत्पादन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। दूसरी ओर, फाइबर लेज़र अपनी तरंगदैर्ध्य को समायोजित करके उच्च शक्ति वाले पल्स उत्पन्न कर सकते हैं।

②नाड़ी की अवधि (नाड़ी की चौड़ाई):
पल्स की चौड़ाई जितनी कम होगी, दिए गए समय में पीक पावर उतनी ही अधिक होगी, जिससे पल्स ऊर्जा भी अधिक हो सकती है। पल्स लेजर में पल्स की चौड़ाई आमतौर पर नैनोसेकंड और पिकोसेकंड के बीच समायोजित की जा सकती है, और उच्च पीक पावर के कारण छोटी पल्स का उपयोग उच्च परिशुद्धता वाले अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से किया जाता है।

③लेजर की शक्ति और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता:
लेजर की दक्षता सीधे तौर पर ऊर्जा उत्पादन को निर्धारित करती है। कुछ लेजर प्रणालियाँ गेन मीडियम या लेजर कैविटी के डिज़ाइन को अनुकूलित करके रूपांतरण दक्षता को बढ़ा सकती हैं, जिससे पल्स ऊर्जा में वृद्धि होती है।

④लेजर एम्पलीफायर:
कई उच्च-शक्ति वाले लेजर सिस्टम में, आउटपुट ऊर्जा बढ़ाने के लिए एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है। बहु-चरणीय प्रवर्धन के माध्यम से, पल्स ऊर्जा को काफी हद तक बढ़ाया जा सकता है।

⑤लेजर ड्राइव करंट:
लेजर डायोड या लेजर सिस्टम का ड्राइव करंट इसकी आउटपुट पावर और पल्स एनर्जी को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। करंट को समायोजित करके, लेजर की उत्तेजना अवस्था को बदला जा सकता है, जिससे पल्स एनर्जी आउटपुट प्रभावित होता है।

3. लेजर पल्स ऊर्जा के अनुप्रयोग

लेजर पल्स ऊर्जा का आकार विभिन्न क्षेत्रों के लिए इसकी उपयुक्तता निर्धारित करता है। कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

①सामग्री प्रसंस्करण:
लेजर वेल्डिंग, कटिंग और उत्कीर्णन में, कुशल और उच्च परिशुद्धता प्रसंस्करण प्राप्त करने के लिए पल्स ऊर्जा को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। उच्च पल्स ऊर्जा धातु सामग्री के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है, जबकि कम ऊर्जा वाली पल्स का उपयोग सूक्ष्म सतह उपचार के लिए किया जाता है।

②चिकित्सा अनुप्रयोग:
पल्स लेजर का चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से लेजर सर्जरी, त्वचा उपचार और नेत्र संबंधी उपचारों में। उदाहरण के लिए, उच्च ऊर्जा वाले पल्स लेजर विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की लेजर ऊर्जा को छोटे क्षेत्रों पर केंद्रित कर सकते हैं, जिससे रोगग्रस्त ऊतकों को नष्ट किया जा सकता है या आंखों की समस्याओं का उपचार किया जा सकता है।

③लिडार और रिमोट सेंसिंग:
LiDAR तकनीक सटीक मापन और इमेजिंग के लिए उच्च पल्स ऊर्जा वाले लेजरों पर निर्भर करती है। पर्यावरण निगरानी, ​​स्वायत्त वाहन संचालन और ड्रोन निगरानी में, पल्स ऊर्जा का आकार LiDAR प्रणाली की पहचान दूरी और रिज़ॉल्यूशन को सीधे प्रभावित करता है।

④वैज्ञानिक अनुसंधान:
स्पंदित लेजर भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के प्रयोगों में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। स्पंद ऊर्जा को सटीक रूप से नियंत्रित करके, वैज्ञानिक उच्च परिशुद्धता वाले लेजर-प्रेरित स्पेक्ट्रोस्कोपी, कण त्वरण और लेजर शीतलन अनुसंधान कर सकते हैं।

4. नाड़ी ऊर्जा बढ़ाने के तरीके

लेजर पल्स की ऊर्जा बढ़ाने के सामान्य तरीकों में निम्नलिखित शामिल हैं:

①लाभ माध्यम अनुकूलन:
उपयुक्त गेन मीडियम का चयन करके और लेजर कैविटी के डिजाइन को अनुकूलित करके, लेजर की आउटपुट ऊर्जा को बढ़ाया जा सकता है।

②बहु-चरणीय लेजर प्रवर्धन:
विभिन्न अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मल्टी-स्टेज एम्पलीफायर लेजर की पल्स ऊर्जा को धीरे-धीरे बढ़ा सकते हैं।

③ड्राइव करंट या पल्स चौड़ाई बढ़ाना:
लेजर के ड्राइव करंट या पल्स की चौड़ाई को समायोजित करने से पल्स ऊर्जा में वृद्धि हो सकती है।

④पल्स कम्प्रेशन तकनीक:
पल्स कम्प्रेशन तकनीकों का उपयोग करके, पल्स की अवधि को कम किया जा सकता है, जिससे इसकी चरम शक्ति बढ़ जाती है और कम समय में अधिक ऊर्जा मुक्त होती है।

5। उपसंहार

लेजर पल्स ऊर्जा एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो विभिन्न क्षेत्रों में लेजर के प्रदर्शन और अनुप्रयोग को सीधे प्रभावित करता है। लेजर प्रौद्योगिकी में निरंतर प्रगति के साथ, पल्स लेजर का उपयोग कई उद्योगों में व्यापक रूप से होगा। सटीक मशीनिंग से लेकर रिमोट सेंसिंग और चिकित्सा उपचार तक, पल्स लेजर की उच्च ऊर्जा उत्पादन क्षमता नई संभावनाएं खोलती है। पल्स ऊर्जा की मूलभूत अवधारणाओं और इसे प्रभावित करने वाले कारकों को समझने से लेजर सिस्टम के डिजाइन और अनुप्रयोग के दौरान अधिक वैज्ञानिक निर्णय लेने में मदद मिल सकती है।