लेजरका प्रमुख घटकहरू: गेन मिडियम, पम्प सोर्स, र द अप्टिकल क्याभिटी।

द्रुत पोस्टको लागि हाम्रो सामाजिक सञ्जालको सदस्यता लिनुहोस्

आधुनिक प्रविधिको आधारशिला, लेजरहरू जति आकर्षक छन्, त्यति नै जटिल पनि छन्। तिनीहरूको मुटुमा सुसंगत, प्रवर्धित प्रकाश उत्पादन गर्न एकतामा काम गर्ने घटकहरूको सिम्फनी छ। यो ब्लगले लेजर प्रविधिको गहिरो बुझाइ प्रदान गर्न वैज्ञानिक सिद्धान्तहरू र समीकरणहरूद्वारा समर्थित यी घटकहरूको जटिलताहरूमा गहिरो अध्ययन गर्दछ।

 

लेजर प्रणाली कम्पोनेन्टहरूमा उन्नत अन्तर्दृष्टि: पेशेवरहरूको लागि प्राविधिक परिप्रेक्ष्य

 

घटक

प्रकार्य

उदाहरणहरू

मध्यम लाभ लाभ माध्यम भनेको प्रकाश प्रवर्द्धन गर्न प्रयोग गरिने लेजरमा रहेको सामग्री हो। यसले जनसंख्या उल्टाउने र उत्तेजित उत्सर्जनको प्रक्रिया मार्फत प्रकाश प्रवर्द्धनलाई सहज बनाउँछ। लाभ माध्यमको छनोटले लेजरको विकिरण विशेषताहरू निर्धारण गर्दछ। ठोस-अवस्था लेजरहरू: जस्तै, Nd:YAG (नियोडिमियम-डोपेड यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट), चिकित्सा र औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।ग्यास लेजरहरू: जस्तै, काट्ने र वेल्डिङको लागि प्रयोग हुने CO2 लेजरहरू।अर्धचालक लेजरहरू:जस्तै, फाइबर अप्टिक्स सञ्चार र लेजर पोइन्टरहरूमा प्रयोग हुने लेजर डायोडहरू।
पम्पिङ स्रोत पम्पिङ स्रोतले जनसंख्या उल्टो (जनसंख्या उल्टोको लागि ऊर्जा स्रोत) प्राप्त गर्न लाभ माध्यमलाई ऊर्जा प्रदान गर्दछ, लेजर सञ्चालन सक्षम पार्छ। अप्टिकल पम्पिङ: ठोस-अवस्था लेजरहरू पम्प गर्न फ्ल्यासल्याम्प जस्ता तीव्र प्रकाश स्रोतहरू प्रयोग गर्दै।विद्युतीय पम्पिङ: विद्युतीय प्रवाह मार्फत ग्यास लेजरहरूमा ग्यासलाई उत्तेजित गर्ने।अर्धचालक पम्पिङ: ठोस-अवस्था लेजर माध्यम पम्प गर्न लेजर डायोडहरू प्रयोग गर्दै।
अप्टिकल गुहा दुईवटा ऐना मिलेर बनेको अप्टिकल गुहाले लाभ माध्यममा प्रकाशको मार्ग लम्बाइ बढाउन प्रकाशलाई प्रतिबिम्बित गर्छ, जसले गर्दा प्रकाश प्रवर्धन बढ्छ। यसले प्रकाशको वर्णक्रमीय र स्थानिय विशेषताहरू चयन गर्दै लेजर प्रवर्धनको लागि प्रतिक्रिया संयन्त्र प्रदान गर्दछ। समतल-समतल गुहा: प्रयोगशाला अनुसन्धानमा प्रयोग गरिन्छ, सरल संरचना।समतल-अन्तल गुहा: औद्योगिक लेजरहरूमा सामान्य, उच्च-गुणस्तरको बीम प्रदान गर्दछ। रिङ क्याभिटी: रिंग ग्यास लेजरहरू जस्ता रिंग लेजरहरूको विशिष्ट डिजाइनहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

 

द गेन मिडियम: क्वान्टम मेकानिक्स र अप्टिकल इन्जिनियरिङको एक सम्बन्ध

लाभ माध्यममा क्वान्टम गतिशीलता

लाभ माध्यम त्यो हो जहाँ प्रकाश प्रवर्धनको आधारभूत प्रक्रिया हुन्छ, यो घटना क्वान्टम मेकानिक्समा गहिरो जरा गाडेको छ। ऊर्जा अवस्था र माध्यम भित्रका कणहरू बीचको अन्तरक्रिया उत्तेजित उत्सर्जन र जनसंख्या उल्टो सिद्धान्तहरूद्वारा नियन्त्रित हुन्छ। प्रकाश तीव्रता (I), प्रारम्भिक तीव्रता (I0), संक्रमण क्रस-सेक्शन (σ21), र दुई ऊर्जा स्तरहरू (N2 र N1) मा कण संख्याहरू बीचको महत्वपूर्ण सम्बन्धलाई समीकरण I = I0e^(σ21(N2-N1)L द्वारा वर्णन गरिएको छ। जनसंख्या उल्टो प्राप्त गर्ने, जहाँ N2 > N1, प्रवर्धनको लागि आवश्यक छ र लेजर भौतिकीको आधारशिला हो [1].

 

तीन-स्तरीय बनाम चार-स्तरीय प्रणालीहरू

व्यावहारिक लेजर डिजाइनहरूमा, तीन-स्तर र चार-स्तर प्रणालीहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। तीन-स्तर प्रणालीहरू, सरल भए पनि, जनसंख्या उल्टो प्राप्त गर्न बढी ऊर्जा चाहिन्छ किनकि तल्लो लेजर स्तर जमिनको अवस्था हो। अर्कोतर्फ, चार-स्तर प्रणालीहरूले उच्च ऊर्जा स्तरबाट द्रुत गैर-विकिरणीय क्षयको कारणले गर्दा जनसंख्या उल्टो गर्न अझ प्रभावकारी मार्ग प्रदान गर्दछ, जसले तिनीहरूलाई आधुनिक लेजर अनुप्रयोगहरूमा बढी प्रचलित बनाउँछ।2].

 

Is एर्बियम-डोप्ड गिलासलाभको माध्यम?

हो, एर्बियम-डोपेड गिलास वास्तवमा लेजर प्रणालीहरूमा प्रयोग हुने एक प्रकारको लाभ माध्यम हो। यस सन्दर्भमा, "डोपिङ" ले गिलासमा निश्चित मात्रामा एर्बियम आयनहरू (Er³⁺) थप्ने प्रक्रियालाई जनाउँछ। एर्बियम एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व हो जुन, गिलास होस्टमा समावेश गर्दा, उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत प्रकाशलाई प्रभावकारी रूपमा विस्तार गर्न सक्छ, जुन लेजर सञ्चालनमा एक आधारभूत प्रक्रिया हो।

एर्बियम-डोपेड गिलास फाइबर लेजर र फाइबर एम्पलीफायरहरूमा यसको प्रयोगको लागि विशेष गरी उल्लेखनीय छ, विशेष गरी दूरसञ्चार उद्योगमा। यो यी अनुप्रयोगहरूको लागि राम्रोसँग उपयुक्त छ किनभने यसले १५५० एनएम वरिपरि तरंगदैर्ध्यमा प्रकाशलाई कुशलतापूर्वक प्रवर्द्धन गर्दछ, जुन मानक सिलिका फाइबरहरूमा कम क्षतिको कारणले अप्टिकल फाइबर सञ्चारको लागि एक प्रमुख तरंगदैर्ध्य हो।

एर्बियमआयनहरूले पम्प प्रकाश अवशोषित गर्छन् (प्रायः a बाटलेजर डायोड) र उच्च ऊर्जा अवस्थाहरूमा उत्साहित हुन्छन्। जब तिनीहरू कम ऊर्जा अवस्थामा फर्कन्छन्, तिनीहरूले लेजर प्रक्रियामा योगदान पुर्‍याउँदै लेजर तरंगदैर्ध्यमा फोटोनहरू उत्सर्जन गर्छन्। यसले एर्बियम-डोपेड गिलासलाई विभिन्न लेजर र एम्पलीफायर डिजाइनहरूमा प्रभावकारी र व्यापक रूपमा प्रयोग हुने लाभ माध्यम बनाउँछ।

सम्बन्धित ब्लगहरू: समाचार - एर्बियम-डोपेड ग्लास: विज्ञान र अनुप्रयोगहरू

पम्पिङ संयन्त्र: लेजरहरू पछाडिको चालक शक्ति

जनसंख्या उल्टाउने लक्ष्य हासिल गर्न विविध दृष्टिकोणहरू

लेजर डिजाइनमा पम्पिङ संयन्त्रको छनोट महत्त्वपूर्ण हुन्छ, जसले दक्षतादेखि आउटपुट तरंगदैर्ध्यसम्म सबै कुरालाई प्रभाव पार्छ। फ्ल्यासल्याम्प वा अन्य लेजरहरू जस्ता बाह्य प्रकाश स्रोतहरू प्रयोग गरेर अप्टिकल पम्पिङ, ठोस-अवस्था र डाई लेजरहरूमा सामान्य छ। विद्युतीय डिस्चार्ज विधिहरू सामान्यतया ग्यास लेजरहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जबकि अर्धचालक लेजरहरूले प्रायः इलेक्ट्रोन इन्जेक्सन प्रयोग गर्छन्। यी पम्पिङ संयन्त्रहरूको दक्षता, विशेष गरी डायोड-पम्प गरिएका ठोस-अवस्था लेजरहरूमा, हालैको अनुसन्धानको महत्त्वपूर्ण केन्द्रबिन्दु भएको छ, जसले उच्च दक्षता र कम्प्याक्टनेस प्रदान गर्दछ।3].

 

पम्पिङ दक्षतामा प्राविधिक विचारहरू

पम्पिङ प्रक्रियाको दक्षता लेजर डिजाइनको एक महत्वपूर्ण पक्ष हो, जसले समग्र कार्यसम्पादन र अनुप्रयोग उपयुक्ततालाई असर गर्छ। ठोस-अवस्था लेजरहरूमा, पम्प स्रोतको रूपमा फ्ल्यासल्याम्प र लेजर डायोडहरू बीचको छनौटले प्रणालीको दक्षता, थर्मल लोड, र बीम गुणस्तरलाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्न सक्छ। उच्च-शक्ति, उच्च-दक्षता लेजर डायोडहरूको विकासले DPSS लेजर प्रणालीहरूमा क्रान्तिकारी परिवर्तन ल्याएको छ, जसले गर्दा थप कम्प्याक्ट र कुशल डिजाइनहरू सक्षम भएका छन् [4].

 

अप्टिकल गुहा: लेजर किरणको इन्जिनियरिङ

 

गुहा डिजाइन: भौतिकशास्त्र र इन्जिनियरिङको सन्तुलन कार्य

अप्टिकल गुहा, वा रेजोनेटर, केवल एक निष्क्रिय घटक मात्र होइन तर लेजर किरणलाई आकार दिन सक्रिय सहभागी पनि हो। ऐनाको वक्रता र पङ्क्तिबद्धता सहित गुहाको डिजाइनले लेजरको स्थिरता, मोड संरचना र आउटपुट निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। गुहालाई अप्टिकल लाभ बढाउनको लागि डिजाइन गरिनुपर्छ जबकि घाटा कम गर्छ, यो चुनौती अप्टिकल इन्जिनियरिङलाई तरंग अप्टिक्ससँग जोड्दछ।5.

दोलन अवस्था र मोड चयन

लेजर दोलन हुनको लागि, माध्यमद्वारा प्रदान गरिएको लाभ गुहा भित्रको क्षति भन्दा बढी हुनुपर्छ। यो अवस्था, सुसंगत तरंग सुपरपोजिसनको आवश्यकतासँग मिलेर, निश्चित अनुदैर्ध्य मोडहरू मात्र समर्थित छन् भनेर निर्देशित गर्दछ। मोड स्पेसिङ र समग्र मोड संरचना गुहाको भौतिक लम्बाइ र लाभ माध्यमको अपवर्तक सूचकांकबाट प्रभावित हुन्छ [6].

 

निष्कर्ष

लेजर प्रणालीहरूको डिजाइन र सञ्चालनले भौतिकशास्त्र र इन्जिनियरिङ सिद्धान्तहरूको विस्तृत स्पेक्ट्रम समेट्छ। लाभ माध्यमलाई नियन्त्रण गर्ने क्वान्टम मेकानिक्सदेखि अप्टिकल गुहाको जटिल इन्जिनियरिङसम्म, लेजर प्रणालीको प्रत्येक घटकले यसको समग्र कार्यक्षमतामा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यस लेखले लेजर प्रविधिको जटिल संसारमा झलक प्रदान गरेको छ, जसले यस क्षेत्रका प्राध्यापकहरू र अप्टिकल इन्जिनियरहरूको उन्नत बुझाइसँग मिल्ने अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ।

सम्बन्धित लेजर अनुप्रयोग
सम्बन्धित उत्पादनहरु

सन्दर्भ सामग्रीहरू

  • 1. Siegman, AE (1986)। लेजरहरू। विश्वविद्यालय विज्ञान पुस्तकहरू।
  • २. स्वेल्टो, ओ. (२०१०). लेजरका सिद्धान्तहरू. स्प्रिंगर.
  • ३. कोचनर, डब्लु. (२००६). सोलिड-स्टेट लेजर इन्जिनियरिङ। स्प्रिंगर।
  • ४. पाइपर, जेए, र मिल्ड्रेन, आरपी (२०१४)। डायोड पम्प्ड सोलिड स्टेट लेजरहरू। लेजर टेक्नोलोजी र अनुप्रयोगहरूको ह्यान्डबुकमा (खण्ड III)। सीआरसी प्रेस।
  • ५. मिलोनी, पीडब्ल्यू, र एबरली, जेएच (२०१०). लेजर फिजिक्स. विली.
  • ६. सिल्फभास्ट, डब्ल्यूटी (२००४)। लेजर फन्डामेन्टल्स। क्याम्ब्रिज युनिभर्सिटी प्रेस।

पोस्ट समय: नोभेम्बर-२७-२०२३