त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या.
मुळात, लेसर पंपिंग म्हणजे माध्यमाला ऊर्जा देऊन अशी स्थिती प्राप्त करण्याची प्रक्रिया जिथे ते लेसर प्रकाश उत्सर्जित करू शकते. हे सामान्यतः माध्यमात प्रकाश किंवा विद्युत प्रवाह इंजेक्ट करून केले जाते, ज्यामुळे त्याचे अणू उत्तेजित होतात आणि सुसंगत प्रकाशाचे उत्सर्जन होते. २० व्या शतकाच्या मध्यात पहिल्या लेसरच्या आगमनापासून ही मूलभूत प्रक्रिया लक्षणीयरीत्या विकसित झाली आहे.
जरी बहुतेकदा दर समीकरणांनुसार मॉडेल केलेले असले तरी, लेसर पंपिंग ही मूलभूतपणे एक क्वांटम मेकॅनिकल प्रक्रिया आहे. त्यात फोटॉन आणि गेन माध्यमाच्या अणु किंवा आण्विक रचनेमधील गुंतागुंतीच्या परस्परसंवादांचा समावेश असतो. प्रगत मॉडेल्स रबी दोलनांसारख्या घटनांचा विचार करतात, जे या परस्परसंवादांची अधिक सूक्ष्म समज प्रदान करतात.
लेसर पंपिंग ही एक अशी प्रक्रिया आहे जिथे ऊर्जा, सामान्यतः प्रकाश किंवा विद्युत प्रवाहाच्या स्वरूपात, लेसरच्या गेन माध्यमाला पुरवली जाते जेणेकरून त्याचे अणू किंवा रेणू उच्च ऊर्जा स्थितीत वाढतील. लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी हे ऊर्जा हस्तांतरण महत्त्वपूर्ण आहे, अशी स्थिती जिथे कमी ऊर्जा स्थितीपेक्षा जास्त कण उत्तेजित असतात, ज्यामुळे माध्यम उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे प्रकाश वाढवू शकते. या प्रक्रियेत गुंतागुंतीचे क्वांटम परस्परसंवाद समाविष्ट असतात, जे बहुतेकदा दर समीकरणे किंवा अधिक प्रगत क्वांटम मेकॅनिकल फ्रेमवर्कद्वारे मॉडेल केले जातात. मुख्य पैलूंमध्ये पंप स्रोताची निवड (जसे की लेसर डायोड किंवा डिस्चार्ज दिवे), पंप भूमिती (साइड किंवा एंड पंपिंग) आणि पंप प्रकाश वैशिष्ट्यांचे ऑप्टिमायझेशन (स्पेक्ट्रम, तीव्रता, बीम गुणवत्ता, ध्रुवीकरण) गेन माध्यमाच्या विशिष्ट आवश्यकतांनुसार जुळते. सॉलिड-स्टेट, सेमीकंडक्टर आणि गॅस लेसरसह विविध लेसर प्रकारांमध्ये लेसर पंपिंग मूलभूत आहे आणि लेसरच्या कार्यक्षम आणि प्रभावी ऑपरेशनसाठी आवश्यक आहे.
ऑप्टिकली पंप केलेल्या लेसरचे प्रकार
१. डोपेड इन्सुलेटरसह सॉलिड-स्टेट लेसर
· आढावा:हे लेसर विद्युत इन्सुलेट करणारे होस्ट माध्यम वापरतात आणि लेसर-सक्रिय आयनांना ऊर्जा देण्यासाठी ऑप्टिकल पंपिंगवर अवलंबून असतात. YAG लेसरमधील निओडायमियम हे एक सामान्य उदाहरण आहे.
·अलीकडील संशोधन:ए. अँटीपोव्ह आणि इतरांनी केलेल्या अभ्यासात स्पिन-एक्सचेंज ऑप्टिकल पंपिंगसाठी घन-स्थिती जवळ-आयआर लेसरची चर्चा केली आहे. हे संशोधन घन-स्थिती लेसर तंत्रज्ञानातील प्रगतीवर प्रकाश टाकते, विशेषतः जवळ-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममध्ये, जे वैद्यकीय इमेजिंग आणि दूरसंचार सारख्या अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
पुढील वाचन:स्पिन-एक्सचेंज ऑप्टिकल पंपिंगसाठी सॉलिड-स्टेट निअर-आयआर लेसर
२. सेमीकंडक्टर लेसर
·सामान्य माहिती: सामान्यतः इलेक्ट्रिकली पंप केलेले, सेमीकंडक्टर लेसर ऑप्टिकल पंपिंगचा देखील फायदा घेऊ शकतात, विशेषतः उच्च ब्राइटनेस आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये, जसे की व्हर्टिकल एक्सटर्नल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंग लेसर (VECSELs).
·अलिकडच्या घडामोडी: अल्ट्राफास्ट सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसरपासून बनवलेल्या ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब्सवरील यू. केलर यांचे काम डायोड-पंप केलेल्या सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसरपासून बनवलेल्या स्थिर फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब्सच्या निर्मितीबद्दल अंतर्दृष्टी प्रदान करते. ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी मेट्रोलॉजीमधील अनुप्रयोगांसाठी ही प्रगती महत्त्वपूर्ण आहे.
पुढील वाचन:अल्ट्राफास्ट सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसरमधून ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब्स
३. गॅस लेसर
·गॅस लेसरमध्ये ऑप्टिकल पंपिंग: अल्कली व्हेपर लेसरसारखे काही प्रकारचे गॅस लेसर ऑप्टिकल पंपिंगचा वापर करतात. हे लेसर बहुतेकदा विशिष्ट गुणधर्मांसह सुसंगत प्रकाश स्रोतांची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.
ऑप्टिकल पंपिंगचे स्रोत
डिस्चार्ज दिवे: लॅम्प-पंप केलेल्या लेसरमध्ये सामान्यतः वापरले जाणारे डिस्चार्ज लॅम्प त्यांच्या उच्च शक्ती आणि विस्तृत स्पेक्ट्रमसाठी वापरले जातात. YA मँड्रीको आणि इतरांनी सॉलिड-स्टेट लेसरच्या सक्रिय मीडिया ऑप्टिकल पंपिंग झेनॉन लॅम्पमध्ये इम्पल्स आर्क डिस्चार्ज जनरेशनचे पॉवर मॉडेल विकसित केले. हे मॉडेल इम्पल्स पंपिंग लॅम्पच्या कार्यक्षमतेला अनुकूलित करण्यास मदत करते, जे कार्यक्षम लेसर ऑपरेशनसाठी महत्वाचे आहे.
लेसर डायोड्स:डायोड-पंप केलेल्या लेसरमध्ये वापरले जाणारे, लेसर डायोड उच्च कार्यक्षमता, कॉम्पॅक्ट आकार आणि बारीक ट्यूनिंग करण्याची क्षमता असे फायदे देतात.
पुढील वाचन:लेसर डायोड म्हणजे काय?
फ्लॅश दिवे: फ्लॅश लॅम्प हे तीव्र, ब्रॉड-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोत आहेत जे सामान्यतः रुबी किंवा Nd:YAG लेसर सारख्या सॉलिड-स्टेट लेसर पंप करण्यासाठी वापरले जातात. ते उच्च-तीव्रतेचा प्रकाश प्रदान करतात जो लेसर माध्यमाला उत्तेजित करतो.
आर्क लॅम्प्स: फ्लॅश लॅम्पसारखेच परंतु सतत काम करण्यासाठी डिझाइन केलेले, आर्क लॅम्प तीव्र प्रकाशाचा स्थिर स्रोत देतात. ते अशा अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात जिथे सतत वेव्ह (CW) लेसर ऑपरेशन आवश्यक असते.
एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड): लेसर डायोड्सइतके सामान्य नसले तरी, काही कमी-शक्तीच्या अनुप्रयोगांमध्ये ऑप्टिकल पंपिंगसाठी LEDs वापरले जाऊ शकतात. त्यांचे दीर्घ आयुष्य, कमी खर्च आणि विविध तरंगलांबींमध्ये उपलब्धता यामुळे ते फायदेशीर आहेत.
सूर्यप्रकाश: काही प्रायोगिक सेटअपमध्ये, सौर-पंप केलेल्या लेसरसाठी पंप स्रोत म्हणून केंद्रित सूर्यप्रकाशाचा वापर केला गेला आहे. ही पद्धत सौर ऊर्जेचा वापर करते, ज्यामुळे ती एक अक्षय आणि किफायतशीर स्रोत बनते, जरी ती कृत्रिम प्रकाश स्रोतांच्या तुलनेत कमी नियंत्रित आणि कमी तीव्र आहे.
फायबर-कपल्ड लेसर डायोड्स: हे लेसर डायोड ऑप्टिकल फायबरशी जोडलेले असतात, जे पंप लाईट लेसर माध्यमापर्यंत अधिक कार्यक्षमतेने पोहोचवतात. ही पद्धत विशेषतः फायबर लेसरमध्ये आणि पंप लाईटची अचूक डिलिव्हरी अत्यंत महत्त्वाची असलेल्या परिस्थितीत उपयुक्त आहे.
इतर लेसर: कधीकधी, एका लेसरचा वापर दुसऱ्या लेसरला पंप करण्यासाठी केला जातो. उदाहरणार्थ, डाई लेसर पंप करण्यासाठी वारंवारता-दुप्पट Nd: YAG लेसर वापरला जाऊ शकतो. ही पद्धत बहुतेकदा वापरली जाते जेव्हा पंपिंग प्रक्रियेसाठी विशिष्ट तरंगलांबी आवश्यक असते जी पारंपारिक प्रकाश स्रोतांसह सहजपणे साध्य होत नाही.
डायोड-पंप केलेले सॉलिड-स्टेट लेसर
प्रारंभिक ऊर्जा स्रोत: ही प्रक्रिया डायोड लेसरने सुरू होते, जो पंप स्रोत म्हणून काम करतो. डायोड लेसरची निवड त्यांची कार्यक्षमता, कॉम्पॅक्ट आकार आणि विशिष्ट तरंगलांबींवर प्रकाश उत्सर्जित करण्याची क्षमता यासाठी केली जाते.
पंप लाईट:डायोड लेसर प्रकाश उत्सर्जित करतो जो घन-अवस्था लाभ माध्यमाद्वारे शोषला जातो. डायोड लेसरची तरंगलांबी लाभ माध्यमाच्या शोषण वैशिष्ट्यांशी जुळवून घेण्यासाठी तयार केली जाते.
घन-अवस्थामध्यम मिळवा
साहित्य:DPSS लेसरमध्ये गेन माध्यम सामान्यतः Nd:YAG (नियोडायमियम-डोपेड यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट), Nd:YVO4 (नियोडायमियम-डोपेड यट्रियम ऑर्थोव्हानाडेट), किंवा Yb:YAG (यटरबियम-डोपेड यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट) सारखे घन-स्थितीतील पदार्थ असते.
डोपिंग:या पदार्थांमध्ये दुर्मिळ-पृथ्वी आयन (जसे की Nd किंवा Yb) मिसळले जातात, जे सक्रिय लेसर आयन आहेत.
ऊर्जा शोषण आणि उत्तेजना:जेव्हा डायोड लेसरमधून येणारा पंप प्रकाश गेन माध्यमात प्रवेश करतो तेव्हा दुर्मिळ-पृथ्वी आयन ही ऊर्जा शोषून घेतात आणि उच्च ऊर्जा स्थितीत उत्तेजित होतात.
लोकसंख्या उलथापालथ
लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करणे:लेसर क्रियेची गुरुकिल्ली म्हणजे गेन माध्यमात लोकसंख्या उलटा करणे. याचा अर्थ असा की जमिनीच्या स्थितीपेक्षा जास्त आयन उत्तेजित अवस्थेत आहेत.
उत्तेजित उत्सर्जन:एकदा लोकसंख्या उलथापालथ साध्य झाली की, उत्तेजित आणि भू-स्थितीमधील ऊर्जेच्या फरकाशी संबंधित फोटॉनचा परिचय उत्तेजित आयनांना भू-स्थितीत परत येण्यास उत्तेजित करू शकतो, ज्यामुळे प्रक्रियेत फोटॉन उत्सर्जित होतो.
ऑप्टिकल रेझोनेटर
आरसे: गेन माध्यम एका ऑप्टिकल रेझोनेटरमध्ये ठेवलेले असते, जे सामान्यतः माध्यमाच्या प्रत्येक टोकाला दोन आरशांनी तयार होते.
अभिप्राय आणि प्रवर्धन: एक आरसा अत्यंत परावर्तित आहे आणि दुसरा अंशतः परावर्तित आहे. या आरशांमध्ये फोटॉन पुढे-मागे उसळतात, ज्यामुळे अधिक उत्सर्जन होते आणि प्रकाश वाढतो.
लेसर उत्सर्जन
सुसंगत प्रकाश: उत्सर्जित होणारे फोटॉन सुसंगत असतात, म्हणजेच ते टप्प्यात असतात आणि त्यांची तरंगलांबी समान असते.
आउटपुट: अंशतः परावर्तित आरसा या प्रकाशाचा काही भाग आत जाऊ देतो, ज्यामुळे DPSS लेसरमधून बाहेर पडणारा लेसर बीम तयार होतो.
पंपिंग भूमिती: बाजू विरुद्ध शेवट पंपिंग
पंपिंग पद्धत | वर्णन | अर्ज | फायदे | आव्हाने |
---|---|---|---|---|
साइड पंपिंग | लेसर माध्यमाला लंबवत पंप लाईट लावण्यात आली. | रॉड किंवा फायबर लेसर | पंप लाईटचे एकसमान वितरण, उच्च-शक्तीच्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य | एकसमान लाभ वितरण, कमी बीम गुणवत्ता |
पंपिंग समाप्त करा | लेसर बीमच्या अक्षावर निर्देशित केलेला पंप प्रकाश | Nd:YAG सारखे सॉलिड-स्टेट लेसर | एकसमान लाभ वितरण, उच्च बीम गुणवत्ता | उच्च-शक्तीच्या लेसरमध्ये जटिल संरेखन, कमी कार्यक्षम उष्णता नष्ट होणे |
प्रभावी पंप लाईटसाठी आवश्यकता
आवश्यकता | महत्त्व | प्रभाव/संतुलन | अतिरिक्त नोट्स |
---|---|---|---|
स्पेक्ट्रम उपयुक्तता | तरंगलांबी लेसर माध्यमाच्या शोषण स्पेक्ट्रमशी जुळली पाहिजे. | कार्यक्षम शोषण आणि प्रभावी लोकसंख्या उलटा सुनिश्चित करते | - |
तीव्रता | इच्छित उत्तेजन पातळीसाठी पुरेसे उच्च असले पाहिजे | अति उच्च तीव्रतेमुळे थर्मल नुकसान होऊ शकते; खूप कमी तीव्रतेमुळे लोकसंख्या उलट होणार नाही. | - |
बीम गुणवत्ता | एंड-पंप लेसरमध्ये विशेषतः महत्वाचे | कार्यक्षम जोडणी सुनिश्चित करते आणि उत्सर्जित लेसर बीम गुणवत्तेत योगदान देते. | पंप लाईट आणि लेसर मोड व्हॉल्यूमच्या अचूक ओव्हरलॅपसाठी उच्च बीम गुणवत्ता महत्त्वाची आहे. |
ध्रुवीकरण | अॅनिसोट्रॉपिक गुणधर्म असलेल्या माध्यमांसाठी आवश्यक | शोषण कार्यक्षमता वाढवते आणि उत्सर्जित लेसर प्रकाश ध्रुवीकरणावर परिणाम करू शकते. | विशिष्ट ध्रुवीकरण स्थिती आवश्यक असू शकते. |
तीव्रता आवाज | कमी आवाजाची पातळी महत्त्वाची आहे | पंप प्रकाशाच्या तीव्रतेतील चढउतार लेसर आउटपुट गुणवत्ता आणि स्थिरतेवर परिणाम करू शकतात. | उच्च स्थिरता आणि अचूकता आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी महत्वाचे |
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-०१-२०२३