त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या
लेझर, आधुनिक तंत्रज्ञानाचा कोनशिला, जितके आकर्षक आहेत तितकेच ते जटिल आहेत. त्यांच्या हृदयात सुसंगत, प्रवर्धित प्रकाश निर्माण करण्यासाठी एकसंधपणे काम करणाऱ्या घटकांचा एक सिम्फनी आहे. लेसर तंत्रज्ञानाची सखोल माहिती देण्यासाठी हा ब्लॉग वैज्ञानिक तत्त्वे आणि समीकरणांद्वारे समर्थित या घटकांच्या गुंतागुंतीचा शोध घेतो.
लेसर सिस्टम घटकांबद्दल प्रगत अंतर्दृष्टी: व्यावसायिकांसाठी एक तांत्रिक दृष्टीकोन
| घटक | कार्य | उदाहरणे |
| मध्यम मिळवा | लाभाचे माध्यम हे लेसरमधील सामग्री आहे जी प्रकाश वाढवण्यासाठी वापरली जाते. हे लोकसंख्या उलथापालथ आणि उत्तेजित उत्सर्जन प्रक्रियेद्वारे प्रकाश प्रवर्धन सुलभ करते. लाभाच्या माध्यमाची निवड लेसरची रेडिएशन वैशिष्ट्ये निर्धारित करते. | सॉलिड-स्टेट लेसर: उदा., Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), वैद्यकीय आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते.गॅस लेसर: उदा., CO2 लेसर, कटिंग आणि वेल्डिंगसाठी वापरले जातात.सेमीकंडक्टर लेसर:उदा., लेसर डायोड, फायबर ऑप्टिक्स कम्युनिकेशन आणि लेसर पॉइंटर्समध्ये वापरले जातात. |
| पंपिंग स्त्रोत | पंपिंग स्त्रोत लोकसंख्या उलथापालथ (लोकसंख्या उलथापालथासाठी उर्जा स्त्रोत) साध्य करण्यासाठी, लेसर ऑपरेशन सक्षम करण्यासाठी लाभ माध्यमाला ऊर्जा प्रदान करते. | ऑप्टिकल पंपिंग: सॉलिड-स्टेट लेसर पंप करण्यासाठी फ्लॅशलॅम्प सारख्या तीव्र प्रकाश स्रोतांचा वापर करणे.इलेक्ट्रिकल पंपिंग: विद्युत प्रवाहाद्वारे गॅस लेसरमध्ये वायू उत्तेजित करणे.सेमीकंडक्टर पंपिंग: सॉलिड-स्टेट लेसर माध्यम पंप करण्यासाठी लेसर डायोड वापरणे. |
| ऑप्टिकल पोकळी | दोन आरशांचा समावेश असलेली ऑप्टिकल पोकळी लाभाच्या माध्यमात प्रकाशाच्या मार्गाची लांबी वाढवण्यासाठी प्रकाश परावर्तित करते, ज्यामुळे प्रकाश प्रवर्धन वाढते. हे प्रकाशाच्या वर्णक्रमीय आणि अवकाशीय वैशिष्ट्यांची निवड करून लेसर प्रवर्धनासाठी अभिप्राय यंत्रणा प्रदान करते. | प्लॅनर-प्लॅनर पोकळी: प्रयोगशाळा संशोधन, साधी रचना वापरली जाते.प्लॅनर-अवतल पोकळी: औद्योगिक लेसरमध्ये सामान्य, उच्च-गुणवत्तेचे बीम प्रदान करते. रिंग पोकळी: रिंग गॅस लेसर सारख्या रिंग लेसरच्या विशिष्ट डिझाइनमध्ये वापरला जातो. |
द गेन मीडियम: क्वांटम मेकॅनिक्स आणि ऑप्टिकल इंजिनिअरिंगचा एक संबंध
लाभ माध्यमातील क्वांटम डायनॅमिक्स
लाभाचे माध्यम हे आहे जेथे प्रकाश प्रवर्धनाची मूलभूत प्रक्रिया घडते, ही घटना क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये खोलवर रुजलेली आहे. उर्जा अवस्था आणि माध्यमातील कण यांच्यातील परस्परसंवाद उत्तेजित उत्सर्जन आणि लोकसंख्येच्या उलथापालथीच्या तत्त्वांद्वारे नियंत्रित केला जातो. प्रकाशाची तीव्रता (I), प्रारंभिक तीव्रता (I0), संक्रमण क्रॉस-सेक्शन (σ21), आणि दोन ऊर्जा स्तरांवरील कण संख्या (N2 आणि N1) यांच्यातील गंभीर संबंध I = I0e^ या समीकरणाने वर्णन केले आहेत. (σ21(N2-N1)L). लोकसंख्येचे उलथापालथ साध्य करणे, जेथे N2 > N1, प्रवर्धनासाठी आवश्यक आहे आणि लेसर भौतिकशास्त्राचा आधारस्तंभ आहे[1].
तीन-स्तरीय वि. चार-स्तरीय प्रणाली
व्यावहारिक लेसर डिझाइनमध्ये, तीन-स्तरीय आणि चार-स्तरीय प्रणाली सामान्यतः कार्यरत असतात. थ्री-लेव्हल सिस्टीम, सोप्या असताना, लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी अधिक उर्जेची आवश्यकता असते कारण खालची लेसर पातळी जमिनीची स्थिती असते. दुसरीकडे, फोर-लेव्हल सिस्टीम उच्च उर्जा पातळीपासून जलद नॉन-रेडिएटिव्ह क्षय झाल्यामुळे लोकसंख्येच्या उलथापालथीसाठी अधिक कार्यक्षम मार्ग देतात, ज्यामुळे आधुनिक लेसर अनुप्रयोगांमध्ये ते अधिक प्रचलित होते[2].
Is एर्बियम-डोपड ग्लासलाभाचे माध्यम?
होय, एर्बियम-डोपड ग्लास हा लेसर प्रणालींमध्ये वापरला जाणारा एक प्रकारचा लाभ माध्यम आहे. या संदर्भात, "डोपिंग" म्हणजे काचेमध्ये विशिष्ट प्रमाणात एर्बियम आयन (Er³⁺) जोडण्याची प्रक्रिया होय. एर्बियम हा एक दुर्मिळ पृथ्वी घटक आहे जो काचेच्या यजमानामध्ये समाविष्ट केल्यावर, उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे प्रकाश प्रभावीपणे वाढवू शकतो, लेसर ऑपरेशनमधील एक मूलभूत प्रक्रिया.
फायबर लेसर आणि फायबर ॲम्प्लिफायर्समध्ये विशेषतः टेलिकम्युनिकेशन उद्योगात वापरण्यासाठी एर्बियम-डोपड ग्लास विशेषतः उल्लेखनीय आहे. हे या ऍप्लिकेशन्ससाठी योग्य आहे कारण ते सुमारे 1550 एनएम तरंगलांबीवर प्रकाश कार्यक्षमतेने वाढवते, जे मानक सिलिका तंतूंमध्ये कमी नुकसान झाल्यामुळे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनसाठी एक प्रमुख तरंगलांबी आहे.
दएर्बियमआयन पंपचा प्रकाश शोषून घेतात (बहुतेकदा अलेसर डायोड) आणि उच्च उर्जा स्थितींसाठी उत्साहित आहेत. जेव्हा ते कमी उर्जा स्थितीत परत येतात, तेव्हा ते लेझर प्रक्रियेत योगदान देऊन लेसिंग तरंगलांबीमध्ये फोटॉन उत्सर्जित करतात. हे एर्बियम-डोपड ग्लास विविध लेसर आणि ॲम्प्लीफायर डिझाइनमध्ये प्रभावी आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे लाभ माध्यम बनवते.
संबंधित ब्लॉग: बातम्या - एर्बियम-डोपड ग्लास: विज्ञान आणि अनुप्रयोग
पंपिंग यंत्रणा: लेझरच्या मागे चालणारी शक्ती
लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी विविध दृष्टीकोन
पंपिंग मेकॅनिझमची निवड लेसर डिझाइनमध्ये महत्त्वपूर्ण आहे, कार्यक्षमतेपासून आउटपुट तरंगलांबीपर्यंत सर्व गोष्टींवर प्रभाव टाकते. फ्लॅशलॅम्प किंवा इतर लेझर यांसारख्या बाह्य प्रकाश स्रोतांचा वापर करून ऑप्टिकल पंपिंग, सॉलिड-स्टेट आणि डाई लेसरमध्ये सामान्य आहे. इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज पद्धती सामान्यत: गॅस लेसरमध्ये वापरल्या जातात, तर सेमीकंडक्टर लेसर बहुधा इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन वापरतात. या पंपिंग यंत्रणेची कार्यक्षमता, विशेषत: डायोड-पंप सॉलिड-स्टेट लेझरमध्ये, अलीकडील संशोधनाचे महत्त्वपूर्ण लक्ष आहे, उच्च कार्यक्षमता आणि कॉम्पॅक्टनेस प्रदान करते[3].
पंपिंग कार्यक्षमतेमध्ये तांत्रिक बाबी
पंपिंग प्रक्रियेची कार्यक्षमता ही लेसर डिझाइनची एक महत्त्वाची बाब आहे, ज्यामुळे एकूण कार्यप्रदर्शन आणि अनुप्रयोगाच्या योग्यतेवर परिणाम होतो. सॉलिड-स्टेट लेसरमध्ये, फ्लॅशलॅम्प्स आणि लेसर डायोड्स मधील पंप स्त्रोत म्हणून निवड केल्याने सिस्टमची कार्यक्षमता, थर्मल लोड आणि बीमच्या गुणवत्तेवर लक्षणीय परिणाम होतो. उच्च-शक्ती, उच्च-कार्यक्षमता लेसर डायोड्सच्या विकासाने DPSS लेसर प्रणालींमध्ये क्रांती घडवून आणली आहे, ज्यामुळे अधिक कॉम्पॅक्ट आणि कार्यक्षम डिझाईन्स सक्षम होतात[4].
ऑप्टिकल पोकळी: लेझर बीमचे अभियांत्रिकी
पोकळी डिझाइन: भौतिकशास्त्र आणि अभियांत्रिकीचा संतुलन कायदा
ऑप्टिकल पोकळी, किंवा रेझोनेटर, केवळ एक निष्क्रिय घटक नसून लेसर बीमला आकार देण्यासाठी सक्रिय सहभागी आहे. मिररची वक्रता आणि संरेखन यासह पोकळीची रचना, लेसरची स्थिरता, मोड संरचना आणि आउटपुट निश्चित करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. नुकसान कमी करताना ऑप्टिकल फायदा वाढविण्यासाठी पोकळीची रचना करणे आवश्यक आहे, हे एक आव्हान आहे जे ऑप्टिकल अभियांत्रिकी आणि वेव्ह ऑप्टिक्सची जोड देते.5.
दोलन अटी आणि मोड निवड
लेसर दोलन होण्यासाठी, माध्यमाद्वारे प्रदान केलेला लाभ पोकळीतील नुकसानापेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. ही स्थिती, सुसंगत वेव्ह सुपरपोझिशनच्या आवश्यकतेसह, केवळ विशिष्ट अनुदैर्ध्य मोड समर्थित आहेत असे ठरवते. मोड स्पेसिंग आणि एकूण मोड रचना पोकळीच्या भौतिक लांबी आणि लाभ माध्यमाच्या अपवर्तक निर्देशांकाने प्रभावित होते[6].
निष्कर्ष
लेसर सिस्टमची रचना आणि ऑपरेशनमध्ये भौतिकशास्त्र आणि अभियांत्रिकी तत्त्वांचा विस्तृत स्पेक्ट्रम समाविष्ट आहे. लाभाच्या माध्यमावर नियंत्रण करणाऱ्या क्वांटम मेकॅनिक्सपासून ते ऑप्टिकल पोकळीच्या गुंतागुंतीच्या अभियांत्रिकीपर्यंत, लेसर प्रणालीचा प्रत्येक घटक त्याच्या एकूण कार्यक्षमतेमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतो. या लेखाने लेझर तंत्रज्ञानाच्या गुंतागुंतीच्या जगाची झलक दिली आहे, जे या क्षेत्रातील प्राध्यापक आणि ऑप्टिकल अभियंत्यांच्या प्रगत समजाशी प्रतिध्वनित करणारे अंतर्दृष्टी ऑफर करते.
संदर्भ
- 1. सिग्मन, एई (1986). लेसर. विद्यापीठ विज्ञान पुस्तके.
- 2. स्वेल्टो, ओ. (2010). लेसरची तत्त्वे. स्प्रिंगर.
- 3. कोचनर, डब्ल्यू. (2006). सॉलिड-स्टेट लेझर अभियांत्रिकी. स्प्रिंगर.
- 4. पायपर, जेए, आणि मिल्ड्रेन, आरपी (2014). डायोड पंप केलेले सॉलिड स्टेट लेसर. इन हँडबुक ऑफ लेसर टेक्नॉलॉजी अँड ॲप्लिकेशन्स (खंड III). सीआरसी प्रेस.
- 5. मिलोनी, पीडब्ल्यू, आणि एबरली, जेएच (2010). लेझर भौतिकशास्त्र. विली.
- 6. सिल्फवास्ट, डब्ल्यूटी (2004). लेझर मूलभूत तत्त्वे. केंब्रिज युनिव्हर्सिटी प्रेस.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-27-2023