त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या
त्याच्या सारांशात, लेसर पंपिंग ही अशी स्थिती प्राप्त करण्यासाठी माध्यमांना उर्जा देण्याची प्रक्रिया आहे जिथे ते लेसर लाइट उत्सर्जित करू शकेल. हे सामान्यत: मध्यम मध्ये प्रकाश किंवा विद्युत प्रवाह इंजेक्शन देऊन केले जाते, त्याच्या अणू रोमांचक आणि सुसंगत प्रकाश उत्सर्जनास कारणीभूत ठरते. 20 व्या शतकाच्या मध्यभागी पहिल्या लेसरच्या आगमनानंतर ही पायाभूत प्रक्रिया लक्षणीय विकसित झाली आहे.
दर समीकरणे बर्‍याचदा मॉडेलिंग करताना, लेसर पंपिंग मूलभूतपणे क्वांटम मेकॅनिकल प्रक्रिया असते. यात फोटॉन आणि गेन माध्यमाच्या अणू किंवा आण्विक संरचनेत गुंतागुंतीचे संवाद समाविष्ट आहेत. प्रगत मॉडेल्स रॅबी दोलन सारख्या घटनेचा विचार करतात, जे या परस्परसंवादाची अधिक सूक्ष्म समज प्रदान करतात.
लेसर पंपिंग ही एक प्रक्रिया आहे जिथे उर्जा, सामान्यत: प्रकाश किंवा विद्युत प्रवाहाच्या स्वरूपात, अणू किंवा रेणू उच्च उर्जा राज्यांत वाढविण्यासाठी लेसरच्या वाढीच्या माध्यमात पुरविली जाते. ही उर्जा हस्तांतरण लोकसंख्या व्युत्पन्न करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे, अशी स्थिती जिथे कमी उर्जा स्थितीपेक्षा अधिक कण उत्साही असतात, ज्यामुळे उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे माध्यमांना प्रकाश वाढविण्यास सक्षम केले जाते. प्रक्रियेमध्ये गुंतागुंतीच्या क्वांटम परस्परसंवादाचा समावेश असतो, बहुतेकदा दर समीकरणे किंवा अधिक प्रगत क्वांटम मेकॅनिकल फ्रेमवर्कद्वारे मॉडेल केले जाते. मुख्य पैलूंमध्ये पंप स्त्रोताची निवड (जसे की लेसर डायोड किंवा डिस्चार्ज दिवे), पंप भूमिती (साइड किंवा एंड पंपिंग) आणि वाढीच्या माध्यमाच्या विशिष्ट आवश्यकतांशी जुळण्यासाठी पंप प्रकाश वैशिष्ट्यांचे (स्पेक्ट्रम, तीव्रता, बीम गुणवत्ता, ध्रुवीकरण) ऑप्टिमायझेशन समाविष्ट आहे. सॉलिड-स्टेट, सेमीकंडक्टर आणि गॅस लेसरसह विविध लेसर प्रकारांमध्ये लेसर पंपिंग मूलभूत आहे आणि लेसरच्या कार्यक्षम आणि प्रभावी ऑपरेशनसाठी आवश्यक आहे.
ऑप्टिकली पंप लेसरचे वाण
1. डोप्ड इन्सुलेटरसह सॉलिड-स्टेट लेसर
· विहंगावलोकन:हे लेसर इलेक्ट्रिकली इन्सुलेटिंग होस्ट माध्यम वापरतात आणि लेसर-सक्रिय आयनला उर्जा देण्यासाठी ऑप्टिकल पंपिंगवर अवलंबून असतात. वाईएजी लेसरमधील निओडीमियम हे एक सामान्य उदाहरण आहे.
·अलीकडील संशोधन:ए. अँटीपोव्ह एट अल यांचा अभ्यास. स्पिन-एक्सचेंज ऑप्टिकल पंपिंगसाठी सॉलिड-स्टेट जवळ-आयआर लेसरवर चर्चा करते. हे संशोधन सॉलिड-स्टेट लेसर तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीवर प्रकाश टाकते, विशेषत: नजीक-अवरक्त स्पेक्ट्रममध्ये, जे वैद्यकीय इमेजिंग आणि टेलिकम्युनिकेशन्स सारख्या अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
पुढील वाचनःस्पिन-एक्सचेंज ऑप्टिकल पंपिंगसाठी एक सॉलिड-स्टेट-आयआर लेसर
2. सेमीकंडक्टर लेसर
·सामान्य माहितीः सामान्यत: इलेक्ट्रिकली पंप केलेले, सेमीकंडक्टर लेसर देखील ऑप्टिकल पंपिंगचा फायदा घेऊ शकतात, विशेषत: उभ्या बाह्य पोकळीच्या पृष्ठभागाच्या उत्सर्जक लेसर (वेक्सल्स) सारख्या उच्च ब्राइटनेस आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये.
·अलीकडील घडामोडीः यू. केलरचे अल्ट्राफास्ट सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसरच्या ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कंघीवरील कार्य डायोड-पंप्ड सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसरच्या स्थिर वारंवारता कॉम्बच्या निर्मितीबद्दल अंतर्दृष्टी प्रदान करते. ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी मेट्रोलॉजीमधील अनुप्रयोगांसाठी ही प्रगती महत्त्वपूर्ण आहे.
पुढील वाचनःअल्ट्राफास्ट सॉलिड-स्टेट आणि सेमीकंडक्टर लेसर कडून ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कंघी
3. गॅस लेसर
·गॅस लेसरमध्ये ऑप्टिकल पंपिंग: अल्कली वाष्प लेसर सारख्या विशिष्ट प्रकारचे गॅस लेसर ऑप्टिकल पंपिंगचा वापर करतात. हे लेझर बर्‍याचदा विशिष्ट गुणधर्मांसह सुसंगत प्रकाश स्त्रोतांची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.
ऑप्टिकल पंपिंगचे स्रोत
डिस्चार्ज दिवे: लॅम्प-पंप केलेल्या लेसरमध्ये सामान्य, डिस्चार्ज दिवे त्यांच्या उच्च शक्ती आणि ब्रॉड स्पेक्ट्रमसाठी वापरले जातात. Ya Mandryko et al. सॉलिड-स्टेट लेसरच्या सक्रिय मीडिया ऑप्टिकल पंपिंग झेनॉन लॅम्प्समध्ये आवेग आर्क डिस्चार्ज निर्मितीचे पॉवर मॉडेल विकसित केले. हे मॉडेल कार्यक्षम लेसर ऑपरेशनसाठी महत्त्वपूर्ण, आवेग पंपिंग दिवेच्या कामगिरीला अनुकूलित करण्यात मदत करते.
लेसर डायोड:डायोड-पंप केलेल्या लेसरमध्ये वापरलेले, लेसर डायोड्स उच्च कार्यक्षमता, कॉम्पॅक्ट आकार आणि बारीक ट्यून करण्याची क्षमता यासारख्या फायदे देतात.
पुढील वाचनःलेसर डायोड म्हणजे काय?
फ्लॅश दिवे: फ्लॅश दिवे तीव्र, ब्रॉड-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्त्रोत आहेत जे सामान्यत: रुबी किंवा एनडी: वाईएजी लेसर सारख्या सॉलिड-स्टेट लेसर पंप करण्यासाठी वापरले जातात. ते लेसर मध्यम उत्तेजित करणारे प्रकाशाचा उच्च-तीव्रता स्फोट प्रदान करतात.
कंस दिवे: फ्लॅश दिवे प्रमाणेच परंतु सतत ऑपरेशनसाठी डिझाइन केलेले, आर्क दिवे तीव्र प्रकाशाचा स्थिर स्त्रोत देतात. ते अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात जेथे सतत वेव्ह (सीडब्ल्यू) लेसर ऑपरेशन आवश्यक आहे.
एलईडी (लाइट उत्सर्जक डायोड्स): लेसर डायोड्सइतके सामान्य नसले तरी, एलईडी वापरल्या जाऊ शकतात विशिष्ट कमी-शक्ती अनुप्रयोगांमध्ये ऑप्टिकल पंपिंगसाठी. त्यांचे दीर्घ आयुष्य, कमी खर्च आणि विविध तरंगलांबींमध्ये उपलब्धतेमुळे ते फायदेशीर आहेत.
सूर्यप्रकाश: काही प्रायोगिक सेटअपमध्ये, एकाग्र सूर्यप्रकाश सौर-पंप लेसरसाठी पंप स्त्रोत म्हणून वापरला गेला आहे. कृत्रिम प्रकाश स्त्रोतांच्या तुलनेत ही पद्धत नूतनीकरणयोग्य आणि खर्च-प्रभावी स्त्रोत बनते, ही पद्धत सौर उर्जेचा उपयोग करते.
फायबर-युग्मित लेसर डायोड: हे ऑप्टिकल फायबरसह लेसर डायोड्स आहेत, जे लेसर माध्यमात पंप लाइट अधिक कार्यक्षमतेने वितरीत करतात. ही पद्धत विशेषत: फायबर लेसरमध्ये आणि पंप लाइटची अचूक वितरण महत्त्वपूर्ण आहे अशा परिस्थितीत उपयुक्त आहे.
इतर लेसर: कधीकधी, एक लेसर दुसरा पंप करण्यासाठी वापरला जातो. उदाहरणार्थ, वारंवारता-दुप्पट एनडी: वाईएजी लेसर डाई लेसर पंप करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. पारंपारिक प्रकाश स्त्रोतांसह सहजपणे प्राप्त होत नसलेल्या पंपिंग प्रक्रियेसाठी विशिष्ट तरंगलांबी आवश्यक असतात तेव्हा ही पद्धत बर्‍याचदा वापरली जाते.
डायोड-पंप्ड सॉलिड-स्टेट लेसर
प्रारंभिक उर्जा स्त्रोत: प्रक्रिया डायोड लेसरपासून सुरू होते, जी पंप स्त्रोत म्हणून काम करते. डायोड लेसर त्यांच्या कार्यक्षमतेसाठी, कॉम्पॅक्ट आकार आणि विशिष्ट तरंगलांबीवर प्रकाश उत्सर्जित करण्याची क्षमता निवडले जातात.
पंप लाइट:डायोड लेसर प्रकाश उत्सर्जित करतो जो सॉलिड-स्टेट गेन मध्यम द्वारे शोषला जातो. डायोड लेसरची तरंगलांबी गेन माध्यमाच्या शोषण वैशिष्ट्यांशी जुळण्यासाठी तयार केली जाते.
सॉलिड-स्टेटमाध्यम मिळवा
साहित्य:डीपीएसएस लेसरमधील वाढीचे माध्यम सामान्यत: एनडी: यॅग (निओडीमियम-डोप्ड यट्रियम अ‍ॅल्युमिनियम गार्नेट), एनडी: वाईव्हीओ 4 (निओडीमियम-डोप्ड यट्रियम ऑर्थोवानाडेट), किंवा वायबी (यॅटेरबियम-डोप्ड यॅट्रियम अल्युमिनम गारनेट) सारखी घन-राज्य सामग्री असते.
डोपिंग:ही सामग्री दुर्मिळ-पृथ्वी आयन (एनडी किंवा वायबी सारख्या) सह डोप केलेली आहे, जी सक्रिय लेसर आयन आहेत.
उर्जा शोषण आणि उत्तेजन:जेव्हा डायोड लेसरचा पंप लाइट गेन माध्यमात प्रवेश करतो, तेव्हा दुर्मिळ-पृथ्वी आयन ही उर्जा शोषून घेतात आणि उच्च उर्जा स्थितीत उत्साही होतात.
लोकसंख्या उलट्या
लोकसंख्या व्युत्पन्न करणे:लेसर क्रियेची गुरुकिल्ली म्हणजे गेन माध्यमात लोकसंख्या व्युत्पन्न करणे. याचा अर्थ असा की ग्राउंड स्टेटपेक्षा अधिक आयन उत्साहित अवस्थेत आहेत.
उत्तेजित उत्सर्जन:एकदा लोकसंख्या उलट्या झाल्यानंतर, उत्तेजित आणि ग्राउंड स्टेट्स यांच्यातील उर्जेच्या फरकांशी संबंधित फोटॉनचा परिचय उत्साही आयनला ग्राउंड स्टेटमध्ये परत येण्यास उत्तेजन देऊ शकतो, प्रक्रियेत फोटॉन उत्सर्जित करतो.
ऑप्टिकल रेझोनेटर
मिरर: गेन माध्यम एका ऑप्टिकल रेझोनेटरमध्ये ठेवला जातो, सामान्यत: मध्यमच्या प्रत्येक टोकाला दोन आरशांनी बनविला जातो.
अभिप्राय आणि प्रवर्धन: एक आरशांपैकी एक अत्यंत प्रतिबिंबित करणारा आहे आणि दुसरा अंशतः प्रतिबिंबित आहे. या आरशांच्या दरम्यान फोटॉन मागे व पुढे उडी मारतात, अधिक उत्सर्जनास उत्तेजन देतात आणि प्रकाश वाढवतात.
लेसर उत्सर्जन
सुसंगत प्रकाश: उत्सर्जित केलेले फोटॉन सुसंगत आहेत, म्हणजे ते टप्प्यात आहेत आणि समान तरंगलांबी आहे.
आउटपुट: अंशतः प्रतिबिंबित करणारे मिरर डीपीएसएस लेसरमधून बाहेर पडणारे लेसर बीम तयार करून या प्रकाशातील काही प्रकाशातून जाऊ देते.
पंपिंग भूमिती: साइड वि. एंड पंपिंग
| पंपिंग पद्धत | वर्णन | अनुप्रयोग | फायदे | आव्हाने |
|---|---|---|---|---|
| साइड पंपिंग | पंप लाइटने लेसर मध्यम लंबची ओळख करुन दिली | रॉड किंवा फायबर लेसर | पंप लाइटचे एकसमान वितरण, उच्च-शक्ती अनुप्रयोगांसाठी योग्य | एकसमान गेन वितरण, कमी बीम गुणवत्ता |
| एंड पंपिंग | लेसर बीम सारख्याच अक्षांसह पंप लाइट निर्देशित | एनडी: यॅग सारख्या सॉलिड-स्टेट लेसर | एकसमान गेन वितरण, उच्च बीम गुणवत्ता | कॉम्प्लेक्स संरेखन, उच्च-शक्ती लेसरमध्ये कमी कार्यक्षम उष्णता अपव्यय |
प्रभावी पंप लाइटसाठी आवश्यकता
| आवश्यकता | महत्त्व | प्रभाव/शिल्लक | अतिरिक्त नोट्स |
|---|---|---|---|
| स्पेक्ट्रम योग्यता | तरंगलांबी लेसर माध्यमाच्या शोषण स्पेक्ट्रमशी जुळली पाहिजे | कार्यक्षम शोषण आणि प्रभावी लोकसंख्या व्युत्पन्न सुनिश्चित करते | - |
| तीव्रता | इच्छित उत्तेजन पातळीसाठी पुरेसे उच्च असणे आवश्यक आहे | अत्यधिक तीव्रतेमुळे औष्णिक नुकसान होऊ शकते; खूप कमी लोकसंख्या व्युत्पन्न होणार नाही | - |
| बीम गुणवत्ता | एंड-पंप केलेल्या लेसरमध्ये विशेषतः गंभीर | कार्यक्षम जोडणी सुनिश्चित करते आणि उत्सर्जित लेसर बीम गुणवत्तेत योगदान देते | पंप लाइट आणि लेसर मोड व्हॉल्यूमच्या अचूक आच्छादनासाठी उच्च बीम गुणवत्ता महत्त्वपूर्ण आहे |
| ध्रुवीकरण | एनिसोट्रॉपिक गुणधर्म असलेल्या माध्यमांसाठी आवश्यक | शोषण कार्यक्षमता वाढवते आणि उत्सर्जित लेसर लाइट ध्रुवीकरणावर परिणाम करू शकते | विशिष्ट ध्रुवीकरण स्थिती आवश्यक असू शकते |
| तीव्रता आवाज | कमी आवाजाची पातळी महत्त्वपूर्ण आहे | पंप प्रकाशाच्या तीव्रतेत चढउतार लेसर आउटपुट गुणवत्ता आणि स्थिरतेवर परिणाम करू शकतात | उच्च स्थिरता आणि सुस्पष्टता आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी महत्वाचे |
पोस्ट वेळ: डिसेंबर -01-2023