सिद्धांत और लेजर के आवेदन

सिद्धांत और लेजर के आवेदन

लेजर कैसे काम करता है

एक लेजर एक उपकरण है जो लेजर लाइट उत्सर्जित करता है। काम कर रहे माध्यम के अनुसार, लेजर चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: गैस लेजर, ठोस लेजर, सेमीकंडक्टर लेजर और डाई लेजर। हाल ही में, मुफ्त इलेक्ट्रॉन लेजर विकसित किया गया है। उच्च शक्ति लेजर आमतौर पर स्पंदित उत्पादन कर रहे हैं।

मुफ्त इलेक्ट्रॉन लेजर के अलावा, विभिन्न लेजर के बुनियादी काम करने वाले सिद्धांत समान हैं। लेजर प्रकाश पैदा करने के लिए अपरिहार्य स्थिति यह है कि जनसंख्या उलटा और लाभ नुकसान से अधिक हैं, इसलिए डिवाइस के अपरिहार्य घटक उत्तेजन (या पंपिंग) स्रोत और मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर के साथ काम करने वाले माध्यम हैं। उत्तेजित करने के लिए उत्तेजित राज्य उत्तेजित करने के लिए काम कर रहे माध्यम का उत्तेजन है, प्राप्त करने और जनसंख्या उलटा बनाए रखने के लिए शर्तों का निर्माण । प्रोत्साहन विधियों में ऑप्टिकल एक्सटिटेशन, इलेक्ट्रिकल एक्सिटेशन, केमिकल एक्सिटेशन और न्यूक्लियर एनर्जी एक्सटिटेशन शामिल हैं ।

कार्य माध्यम का मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर ऐसा है कि उत्तेजित विकिरण हावी हो जाता है, जिससे ऑप्टिकल प्रवर्धन प्राप्त होता है। एक लेजर का एक आम घटक एक सुनाई देती गुहा है, लेकिन सुनाई देती गुहा (ऑप्टिकल गुहा देखें) एक अपरिहार्य घटक नहीं है। सुनाई देती गुहा गुहा में फोटॉनों को यात्रा की लगातार आवृत्ति, चरण और दिशा रखने की अनुमति देता है, जिससे लेजर को अच्छी दिशात्मकता और जुटना होता है। इसके अलावा, यह काम करने वाले पदार्थ की लंबाई को अच्छी तरह से छोटा कर सकता है, और गुहा (यानी, मोड चयन) की लंबाई को बदलकर उत्पन्न लेजर के मोड को भी समायोजित कर सकता है, इसलिए लेजर में आम तौर पर एक सुनाई देती गुहा होती है।

लेजर के तीन घटक

सबसे पहले, काम कर रहे पदार्थ

लेजर के मूल में, केवल पदार्थ है कि ऊर्जा स्तर संक्रमण प्राप्त कर सकते है लेजर के लिए काम कर रहे पदार्थों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है ।

एसइकोंड, प्रोत्साहन ऊर्जा

इसकी भूमिका काम करने वाले पदार्थ को सक्रिय करने के लिए है, परमाणु निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर की बाहरी ऊर्जा तक उत्साहित है। आमतौर पर हल्की ऊर्जा, थर्मल एनर्जी, इलेक्ट्रिक एनर्जी, केमिकल एनर्जी आदि होती हैं।

तीसरा, ऑप्टिकल गुहा की भूमिका:

सबसे पहले, काम करने वाले पदार्थ का उत्तेजित विकिरण लगातार किया जाता है;

दूसरा लगातार फोटॉन में तेजी लाने के लिए है;

तीसरा लेजर आउटपुट की दिशा को सीमित करना है।

सबसे सरल ऑप्टिकल गुहा में हेन लेजर के सिरों पर रखे गए दो पारस्परिक समानांतर दर्पण होते हैं। जब कुछ ड्यूटेरियम परमाणु दो ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण करते हैं जो कण ों के उलटा प्राप्त करते हैं, और लेजर की दिशा के समानांतर फोटॉन उत्सर्जित करते हैं, तो ये फोटॉन दो दर्पणों के बीच आगे-पीछे प्रतिबिंबित होंगे, इस प्रकार लगातार उत्तेजित विकिरण का कारण बनते हैं। एक बहुत मजबूत लेजर बहुत जल्दी उत्पादन किया जाता है।

लेजर के शुद्ध प्रकाश और स्थिर स्पेक्ट्रम को कई तरीकों से लागू किया जा सकता है।

रूबी लेजर

मूल लेजर एक उज्ज्वल फ़्लैश बल्ब से मला था, और लेजर का उत्पादन एक "स्पंदित लेजर" के बजाय एक लगातार स्थिर बीम था । इस लेजर द्वारा उत्पादित प्रकाश की गुणवत्ता लेजर डायोड हम आज का उपयोग द्वारा उत्पादित लेजर से अनिवार्य रूप से अलग है। यह तीव्र प्रकाश उत्सर्जन, जो केवल कुछ नैनोसेकंड तक रहता है, उन वस्तुओं को कैप्चर करने के लिए आदर्श है जो स्थानांतरित करने में आसान हैं, जैसे होलोग्राफिक चित्रों के चित्र। पहला लेजर पोर्ट्रेट 1967 में पैदा हुआ था। रूबी लेजर महंगी माणिक की आवश्यकता है और केवल प्रकाश के छोटे फटने का उत्पादन कर सकते हैं।

हीलियम लेजर

1960 में वैज्ञानिकों अली जावन, विलियम आर ब्रेनेट जूनियर और डोनाल्ड हेरियट ने हेन लेजर डिजाइन किया। यह पहला गैस लेजर है जिसका उपयोग आमतौर पर होलोग्राफिक फोटोग्राफरों में किया जाता है।

दो फायदे: 1. निरंतर लेजर उत्पादन का उत्पादन; 2. प्रकाश उत्तेजन करने के लिए फ्लैश बल्ब की कोई आवश्यकता नहीं है, लेकिन इलेक्ट्रिक एक्सटिटेशन गैस का उपयोग करें।

लेजर डायोड

लेजर डायोड सबसे अधिक इस्तेमाल किया लेज़रों में से एक है। डायोड के पीएन जंक्शन के दोनों किनारों पर इलेक्ट्रॉनों और छेदों के सहज पुनर्संयोजन की घटना को सहज उत्सर्जन कहा जाता है। जब सहज उत्सर्जन द्वारा उत्पन्न फोटॉन अर्धचालक के माध्यम से गुजरते हैं, एक बार जब वे उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े के माध्यम से गुजरते हैं, तो वे नए फोटॉनों का उत्पादन करने के लिए फिर से संयोजन करने के लिए उत्साहित हो सकते हैं, जो उत्साहित वाहकों को नए फोटॉनों को फिर से कॉम्बाइन करने और उत्सर्जित करने के लिए प्रेरित करते हैं। घटना को उत्तेजित विकिरण कहा जाता है।

यदि इंजेक्शन वर्तमान काफी बड़ा है, तो थर्मल संतुलन राज्य के विपरीत एक वाहक वितरण बनता है, अर्थात जनसंख्या संख्या उलट जाती है। जब सक्रिय परत में वाहक बड़ी संख्या में उत्क्रमण में होते हैं, तो अनायास उत्पन्न फोटॉनों की एक छोटी राशि गूंजती गुहा के दोनों सिरों पर पारस्परिक प्रतिबिंब के कारण प्रेरक विकिरण उत्पन्न करती है, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति चयनात्मक प्रतिध्वनि की चयनात्मक प्रतिक्रिया होती है, या एक निश्चित आवृत्ति के लिए लाभ होता है। जब लाभ अवशोषण हानि से अधिक होता है, तो एक अच्छी स्पेक्ट्रल लाइन, लेजर के साथ एक सुसंगत प्रकाश, पीएन जंक्शन से उत्सर्जित किया जा सकता है। लेजर डायोड का आविष्कार लेजर अनुप्रयोगों के तेजी से अनुप्रयोग, विभिन्न प्रकार की जानकारी स्कैनिंग, फाइबर ऑप्टिक संचार, लेजर लेकर, लेजर रडार, लेजर डिस्क, लेजर पॉइंटर्स, सुपरमार्केट संग्रह आदि को सक्षम बनाता है, और विभिन्न अनुप्रयोगों को लगातार विकसित और लोकप्रिय बनाया जा रहा है।