लेज़रों की पल्स ऊर्जा

लेजर की पल्स ऊर्जा प्रति इकाई समय में लेजर पल्स द्वारा प्रेषित ऊर्जा को संदर्भित करती है। आम तौर पर, लेजर निरंतर तरंगें (CW) या स्पंदित तरंगें उत्सर्जित कर सकते हैं, जिनमें से बाद वाली तरंगें विशेष रूप से सामग्री प्रसंस्करण, रिमोट सेंसिंग, चिकित्सा उपकरण और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे कई अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण होती हैं। लेजर पल्स ऊर्जा की विशेषताओं को समझना इसके प्रदर्शन को अनुकूलित करने और अनुप्रयोग दक्षता में सुधार करने के लिए महत्वपूर्ण है।

1. पल्स ऊर्जा की परिभाषा और माप

लेजर पल्स ऊर्जा प्रत्येक लेजर पल्स द्वारा जारी की गई ऊर्जा है, जिसे आमतौर पर जूल (J) में मापा जाता है। निरंतर तरंग (CW) लेजर के विपरीत, स्पंदित लेजर कम समय में ऊर्जा जारी करते हैं, और ऊर्जा की मात्रा आमतौर पर पल्स अवधि (पल्स चौड़ाई) और पीक पावर से संबंधित होती है।

पल्स ऊर्जा की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है: E = Ppeak × τ. जहाँ E पल्स ऊर्जा (जूल) है, Ppeak पल्स की अधिकतम शक्ति (वाट) है, और τ पल्स अवधि (सेकंड) है। इसका मतलब है कि पल्स ऊर्जा सीधे अधिकतम शक्ति और पल्स चौड़ाई दोनों से संबंधित है।

2. पल्स ऊर्जा को प्रभावित करने वाले कारक

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

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

②पल्स अवधि (पल्स चौड़ाई):
पल्स की चौड़ाई जितनी कम होगी, किसी निश्चित समय में पीक पावर उतनी ही अधिक होगी, जो उच्च पल्स ऊर्जा की अनुमति देता है। स्पंदित लेज़रों में पल्स की चौड़ाई आमतौर पर नैनोसेकंड और पिकोसेकंड के बीच समायोज्य होती है, उच्च परिशुद्धता वाले अनुप्रयोगों में उनकी उच्च पीक पावर के कारण छोटे पल्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

③लेज़र शक्ति और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता:
लेजर की दक्षता सीधे ऊर्जा उत्पादन को निर्धारित करती है। कुछ लेजर प्रणालियाँ लाभ माध्यम या लेजर गुहा के डिजाइन को अनुकूलित करके रूपांतरण दक्षता को बढ़ा सकती हैं, जिससे पल्स ऊर्जा में वृद्धि होती है।

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

⑤लेजर ड्राइव वर्तमान:
लेजर डायोड या लेजर सिस्टम का ड्राइव करंट इसकी आउटपुट पावर और पल्स एनर्जी को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। करंट को समायोजित करके, लेजर की उत्तेजना स्थिति को संशोधित किया 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 वाले पल्स का उपयोग ठीक सतह उपचार के लिए किया जाता है।

②चिकित्सा अनुप्रयोग:
स्पंदित लेजर का उपयोग चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से लेजर सर्जरी, त्वचा उपचार और नेत्र संबंधी उपचार के लिए। उदाहरण के लिए, उच्च ऊर्जा वाले स्पंदित लेजर रोगग्रस्त ऊतक को हटाने या आंखों की स्थिति का इलाज करने के लिए छोटे क्षेत्रों पर विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की लेजर ऊर्जा को केंद्रित कर सकते हैं।

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

④वैज्ञानिक अनुसंधान:
भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के प्रयोगों में भी पल्स लेज़र की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। पल्स 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

लेज़र पल्स ऊर्जा बढ़ाने के सामान्य तरीकों में शामिल हैं:

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

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

③ड्राइव करंट या पल्स चौड़ाई बढ़ाना:
लेजर की ड्राइव धारा या पल्स चौड़ाई को समायोजित करने से अधिक पल्स ऊर्जा प्राप्त हो सकती है।

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

5। उपसंहार

लेजर पल्स ऊर्जा एक प्रमुख 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 के कई उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग होंगे। सटीक मशीनिंग से लेकर रिमोट सेंसिंग और चिकित्सा उपचार तक, पल्स लेजर का उच्च ऊर्जा उत्पादन नई संभावनाओं को खोलता है। पल्स ऊर्जा की बुनियादी अवधारणाओं और इसके प्रभावशाली कारकों को समझने से लेजर सिस्टम को डिजाइन और लागू करते समय अधिक वैज्ञानिक विकल्प बनाने में मदद मिल सकती है।