त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या.
आधुनिक तंत्रज्ञानाचा आधारस्तंभ असलेले लेसर जितके आकर्षक आहेत तितकेच ते गुंतागुंतीचे देखील आहेत. त्यांच्या केंद्रस्थानी सुसंगत, प्रवर्धित प्रकाश निर्माण करण्यासाठी एकत्रितपणे काम करणाऱ्या घटकांचा एक समूह आहे. हा ब्लॉग लेसर तंत्रज्ञानाची सखोल समज प्रदान करण्यासाठी वैज्ञानिक तत्त्वे आणि समीकरणांच्या आधारे या घटकांच्या गुंतागुंतींमध्ये खोलवर जातो.
लेसर सिस्टम घटकांमधील प्रगत अंतर्दृष्टी: व्यावसायिकांसाठी एक तांत्रिक दृष्टीकोन
| घटक | कार्य | उदाहरणे |
| मध्यम मिळवा | लेसरमधील प्रकाश प्रवर्धनासाठी वापरला जाणारा पदार्थ म्हणजे गेन मीडियम. ते पॉप्युलेशन इन्व्हर्शन आणि उत्तेजित उत्सर्जन प्रक्रियेद्वारे प्रकाश प्रवर्धन सुलभ करते. गेन मीडियमची निवड लेसरची रेडिएशन वैशिष्ट्ये ठरवते. | सॉलिड-स्टेट लेसर: उदा., Nd:YAG (नियोडायमियम-डोपेड य्ट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट), वैद्यकीय आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते.गॅस लेसर: उदा., कटिंग आणि वेल्डिंगसाठी वापरले जाणारे CO2 लेसर.सेमीकंडक्टर लेसर:उदा., फायबर ऑप्टिक्स कम्युनिकेशन आणि लेसर पॉइंटर्समध्ये वापरले जाणारे लेसर डायोड. |
| पंपिंग स्रोत | पंपिंग स्रोत लोकसंख्या उलथापालथ (लोकसंख्या उलथापालथासाठी ऊर्जा स्रोत) साध्य करण्यासाठी गेन माध्यमाला ऊर्जा प्रदान करतो, ज्यामुळे लेसर ऑपरेशन शक्य होते. | ऑप्टिकल पंपिंग: सॉलिड-स्टेट लेसर पंप करण्यासाठी फ्लॅशलॅम्प सारख्या तीव्र प्रकाश स्रोतांचा वापर करणे.इलेक्ट्रिकल पंपिंग: विद्युत प्रवाहाद्वारे गॅस लेसरमधील गॅसला उत्तेजित करणे.सेमीकंडक्टर पंपिंग: सॉलिड-स्टेट लेसर माध्यम पंप करण्यासाठी लेसर डायोड वापरणे. |
| ऑप्टिकल पोकळी | दोन आरशांनी बनलेली ऑप्टिकल पोकळी, लाभ माध्यमात प्रकाशाच्या मार्गाची लांबी वाढवण्यासाठी प्रकाश परावर्तित करते, ज्यामुळे प्रकाश प्रवर्धन वाढते. ते लेसर प्रवर्धनासाठी एक अभिप्राय यंत्रणा प्रदान करते, प्रकाशाची वर्णक्रमीय आणि अवकाशीय वैशिष्ट्ये निवडते. | प्लॅनर-प्लॅनर पोकळी: प्रयोगशाळेतील संशोधनात वापरले जाणारे, साधी रचना.समतल-अवतल पोकळी: औद्योगिक लेसरमध्ये सामान्य, उच्च-गुणवत्तेचे बीम प्रदान करते. रिंग कॅव्हिटी: रिंग लेसरच्या विशिष्ट डिझाइनमध्ये वापरले जाते, जसे की रिंग गॅस लेसर. |
द गेन मीडियम: क्वांटम मेकॅनिक्स आणि ऑप्टिकल इंजिनिअरिंगचा संबंध
लाभ माध्यमात क्वांटम डायनॅमिक्स
लाभ माध्यम म्हणजे जिथे प्रकाश प्रवर्धनाची मूलभूत प्रक्रिया घडते, ही घटना क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये खोलवर रुजलेली आहे. ऊर्जा अवस्था आणि माध्यमातील कणांमधील परस्परसंवाद उत्तेजित उत्सर्जन आणि लोकसंख्या उलथापालथ या तत्त्वांद्वारे नियंत्रित केला जातो. प्रकाश तीव्रता (I), प्रारंभिक तीव्रता (I0), संक्रमण क्रॉस-सेक्शन (σ21) आणि दोन ऊर्जा पातळींवरील कण संख्यांमधील महत्त्वपूर्ण संबंध (N2 आणि N1) समीकरणाद्वारे वर्णन केले आहे I = I0e^(σ21(N2-N1)L). लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करणे, जिथे N2 > N1, प्रवर्धनासाठी आवश्यक आहे आणि लेसर भौतिकशास्त्राचा आधारस्तंभ आहे[1].
तीन-स्तरीय विरुद्ध चार-स्तरीय प्रणाली
व्यावहारिक लेसर डिझाइनमध्ये, तीन-स्तरीय आणि चार-स्तरीय प्रणाली सामान्यतः वापरल्या जातात. तीन-स्तरीय प्रणाली, जरी सोपी असली तरी, लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी अधिक ऊर्जा आवश्यक असते कारण खालची लेसर पातळी ही जमिनीची स्थिती असते. दुसरीकडे, चार-स्तरीय प्रणाली, उच्च ऊर्जा पातळीपासून जलद नॉन-रेडिएटिव्ह क्षय झाल्यामुळे लोकसंख्या उलथापालथ करण्यासाठी अधिक कार्यक्षम मार्ग देतात, ज्यामुळे आधुनिक लेसर अनुप्रयोगांमध्ये त्या अधिक प्रचलित होतात [2].
Is एर्बियम-डोप्ड ग्लासनफा मिळवण्याचे माध्यम?
हो, एर्बियम-डोपेड ग्लास हा खरोखरच लेसर सिस्टीममध्ये वापरला जाणारा एक प्रकारचा गेन माध्यम आहे. या संदर्भात, "डोपिंग" म्हणजे काचेमध्ये विशिष्ट प्रमाणात एर्बियम आयन (Er³⁺) जोडण्याची प्रक्रिया. एर्बियम हा एक दुर्मिळ पृथ्वी घटक आहे जो काचेच्या होस्टमध्ये समाविष्ट केल्यावर, उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे प्रभावीपणे प्रकाश वाढवू शकतो, जो लेसर ऑपरेशनमध्ये एक मूलभूत प्रक्रिया आहे.
एर्बियम-डोप्ड ग्लास फायबर लेसर आणि फायबर अॅम्प्लिफायर्समध्ये वापरण्यासाठी विशेषतः उल्लेखनीय आहे, विशेषतः दूरसंचार उद्योगात. या अनुप्रयोगांसाठी ते योग्य आहे कारण ते १५५० एनएमच्या आसपास तरंगलांबींवर प्रकाश कार्यक्षमतेने वाढवते, जे मानक सिलिका तंतूंमध्ये कमी नुकसान झाल्यामुळे ऑप्टिकल फायबर संप्रेषणासाठी एक प्रमुख तरंगलांबी आहे.
दएर्बियमआयन पंप प्रकाश शोषून घेतात (बहुतेकदा अ पासूनलेसर डायोड) आणि उच्च ऊर्जा स्थितींमध्ये उत्तेजित होतात. जेव्हा ते कमी ऊर्जा स्थितीत परत येतात, तेव्हा ते लेसर प्रक्रियेत योगदान देऊन, लेसर तरंगलांबीवर फोटॉन उत्सर्जित करतात. यामुळे एर्बियम-डोपेड ग्लास विविध लेसर आणि अॅम्प्लिफायर डिझाइनमध्ये एक प्रभावी आणि व्यापकपणे वापरले जाणारे लाभ माध्यम बनते.
संबंधित ब्लॉग: बातम्या - एर्बियम-डोपेड ग्लास: विज्ञान आणि अनुप्रयोग
पंपिंग यंत्रणा: लेसरमागील प्रेरक शक्ती
लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी विविध दृष्टिकोन
लेसर डिझाइनमध्ये पंपिंग यंत्रणेची निवड महत्त्वाची असते, जी कार्यक्षमतेपासून ते आउटपुट तरंगलांबीपर्यंत सर्व गोष्टींवर परिणाम करते. फ्लॅशलॅम्प किंवा इतर लेसरसारख्या बाह्य प्रकाश स्रोतांचा वापर करून ऑप्टिकल पंपिंग करणे, सॉलिड-स्टेट आणि डाई लेसरमध्ये सामान्य आहे. इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज पद्धती सामान्यतः गॅस लेसरमध्ये वापरल्या जातात, तर सेमीकंडक्टर लेसर बहुतेकदा इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन वापरतात. या पंपिंग यंत्रणेची कार्यक्षमता, विशेषतः डायोड-पंप केलेल्या सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये, अलिकडच्या संशोधनाचा एक महत्त्वाचा केंद्रबिंदू आहे, जो उच्च कार्यक्षमता आणि कॉम्पॅक्टनेस प्रदान करतो[3].
पंपिंग कार्यक्षमतेमध्ये तांत्रिक बाबी
पंपिंग प्रक्रियेची कार्यक्षमता ही लेसर डिझाइनचा एक महत्त्वाचा पैलू आहे, जो एकूण कामगिरी आणि अनुप्रयोगाच्या योग्यतेवर परिणाम करतो. सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये, पंप स्रोत म्हणून फ्लॅशलॅम्प आणि लेसर डायोडमधील निवड सिस्टमची कार्यक्षमता, थर्मल लोड आणि बीम गुणवत्तेवर लक्षणीय परिणाम करू शकते. उच्च-शक्ती, उच्च-कार्यक्षमता लेसर डायोडच्या विकासामुळे DPSS लेसर सिस्टममध्ये क्रांती घडली आहे, ज्यामुळे अधिक कॉम्पॅक्ट आणि कार्यक्षम डिझाइन सक्षम झाले आहेत[4].
ऑप्टिकल पोकळी: लेसर बीमचे अभियांत्रिकी
कॅव्हिटी डिझाइन: भौतिकशास्त्र आणि अभियांत्रिकीचा समतोल साधणारा उपक्रम
ऑप्टिकल कॅव्हिटी किंवा रेझोनेटर हा केवळ एक निष्क्रिय घटक नाही तर लेसर बीमला आकार देण्यात सक्रिय सहभागी आहे. आरशांची वक्रता आणि संरेखन यासह कॅव्हिटीची रचना, लेसरची स्थिरता, मोड स्ट्रक्चर आणि आउटपुट निश्चित करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. कॅव्हिटीची रचना अशा प्रकारे केली पाहिजे की ऑप्टिकल गेन वाढेल आणि तोटा कमी होईल, हे आव्हान ऑप्टिकल इंजिनिअरिंगला वेव्ह ऑप्टिक्सशी जोडते.5.
दोलन अटी आणि मोड निवड
लेसर दोलन होण्यासाठी, माध्यमाद्वारे मिळणारा फायदा पोकळीतील नुकसानांपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. ही स्थिती, सुसंगत लाट सुपरपोझिशनच्या आवश्यकतेसह, केवळ काही अनुदैर्ध्य मोड समर्थित असल्याचे निर्देशित करते. मोड स्पेसिंग आणि एकूण मोड स्ट्रक्चर पोकळीच्या भौतिक लांबी आणि गेन माध्यमाच्या अपवर्तनांकाने प्रभावित होते [6].
निष्कर्ष
लेसर सिस्टीमची रचना आणि ऑपरेशनमध्ये भौतिकशास्त्र आणि अभियांत्रिकी तत्त्वांचा विस्तृत व्याप्ती समाविष्ट आहे. गेन माध्यम नियंत्रित करणाऱ्या क्वांटम मेकॅनिक्सपासून ते ऑप्टिकल कॅव्हिटीच्या गुंतागुंतीच्या अभियांत्रिकीपर्यंत, लेसर सिस्टीमचा प्रत्येक घटक त्याच्या एकूण कार्यक्षमतेत महत्त्वाची भूमिका बजावतो. या लेखात लेसर तंत्रज्ञानाच्या जटिल जगाची झलक दिली आहे, जी या क्षेत्रातील प्राध्यापक आणि ऑप्टिकल अभियंत्यांच्या प्रगत समजुतीशी जुळणारी अंतर्दृष्टी देते.
संदर्भ
- 1. सिग्मन, एई (1986). लेसर. विद्यापीठ विज्ञान पुस्तके.
- २. स्वेल्टो, ओ. (२०१०). लेसरची तत्त्वे. स्प्रिंगर.
- ३. कोचनर, डब्ल्यू. (२००६). सॉलिड-स्टेट लेसर अभियांत्रिकी. स्प्रिंगर.
- ४. पायपर, जेए, आणि मिल्ड्रेन, आरपी (२०१४). डायोड पंप्ड सॉलिड स्टेट लेसर. हँडबुक ऑफ लेसर टेक्नॉलॉजी अँड अॅप्लिकेशन्समध्ये (खंड III). सीआरसी प्रेस.
- ५. मिलोनी, पीडब्ल्यू, आणि एबरली, जेएच (२०१०). लेसर फिजिक्स. विली.
- ६. सिल्फवास्ट, डब्ल्यूटी (२००४). लेसर फंडामेंटल्स. केंब्रिज युनिव्हर्सिटी प्रेस.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-२७-२०२३