लेजरको आधारभूत कार्य सिद्धान्त

लेजरको आधारभूत कार्य सिद्धान्त (विकिरणको उत्तेजित उत्सर्जनद्वारा प्रकाश प्रवर्धन) प्रकाशको उत्तेजित उत्सर्जनको घटनामा आधारित छ। सटीक डिजाइन र संरचनाहरूको श्रृंखला मार्फत, लेजरहरूले उच्च सुसंगतता, मोनोक्रोमेटिकिटी र चमकका साथ बीमहरू उत्पन्न गर्छन्। लेजरहरू आधुनिक प्रविधिमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसमा सञ्चार, चिकित्सा, निर्माण, मापन र वैज्ञानिक अनुसन्धान जस्ता क्षेत्रहरू समावेश छन्। तिनीहरूको उच्च दक्षता र सटीक नियन्त्रण विशेषताहरूले तिनीहरूलाई धेरै प्रविधिहरूको मुख्य घटक बनाउँछ। तल लेजरहरूको कार्य सिद्धान्तहरू र विभिन्न प्रकारका लेजरहरूको संयन्त्रहरूको विस्तृत व्याख्या छ।

१. उत्तेजित उत्सर्जन

उत्तेजित उत्सर्जनलेजर उत्पादन पछाडिको आधारभूत सिद्धान्त हो, जुन पहिलो पटक १९१७ मा आइन्स्टाइनले प्रस्ताव गरेका थिए। यो घटनाले प्रकाश र उत्तेजित-अवस्था पदार्थ बीचको अन्तरक्रिया मार्फत कसरी थप सुसंगत फोटोनहरू उत्पादन हुन्छन् भनेर वर्णन गर्दछ। उत्तेजित उत्सर्जनलाई राम्रोसँग बुझ्नको लागि, सहज उत्सर्जनबाट सुरु गरौं:

स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन: परमाणु, अणु, वा अन्य सूक्ष्म कणहरूमा, इलेक्ट्रोनहरूले बाह्य ऊर्जा (जस्तै विद्युतीय वा अप्टिकल ऊर्जा) अवशोषित गर्न सक्छन् र उच्च ऊर्जा स्तरमा संक्रमण गर्न सक्छन्, जसलाई उत्तेजित अवस्था भनिन्छ। यद्यपि, उत्तेजित-अवस्था इलेक्ट्रोनहरू अस्थिर हुन्छन् र छोटो अवधि पछि अन्ततः कम ऊर्जा स्तरमा फर्कन्छन्, जसलाई ग्राउन्ड अवस्था भनिन्छ। यस प्रक्रियाको क्रममा, इलेक्ट्रोनले एक फोटोन छोड्छ, जुन स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन हो। त्यस्ता फोटोनहरू आवृत्ति, चरण र दिशाको हिसाबले अनियमित हुन्छन्, र त्यसैले सुसंगतताको अभाव हुन्छ।

उत्तेजित उत्सर्जन: उत्तेजित उत्सर्जनको मुख्य कुरा यो हो कि जब उत्तेजित-अवस्था इलेक्ट्रोनले यसको संक्रमण ऊर्जासँग मिल्दो ऊर्जा भएको फोटोनको सामना गर्छ, फोटोनले नयाँ फोटोन जारी गर्दा इलेक्ट्रोनलाई जमिनको अवस्थामा फर्कन प्रेरित गर्न सक्छ। नयाँ फोटोन आवृत्ति, चरण र प्रसार दिशाको हिसाबले मूल फोटोनसँग मिल्दोजुल्दो छ, जसले गर्दा सुसंगत प्रकाश हुन्छ। यो घटनाले फोटोनको संख्या र ऊर्जालाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ र लेजरहरूको मुख्य संयन्त्र हो।

उत्तेजित उत्सर्जनको सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रभाव: लेजरहरूको डिजाइनमा, उत्तेजित उत्सर्जन प्रक्रिया धेरै पटक दोहोर्याइएको छ, र यो सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रभावले फोटोनको संख्यामा घातीय वृद्धि गर्न सक्छ। रेजोनन्ट गुहाको मद्दतले, फोटोनको सुसंगतता कायम राखिन्छ, र प्रकाश किरणको तीव्रता निरन्तर बढाइन्छ।

२. मध्यम लाभ

दमध्यम लाभलेजरमा रहेको मुख्य सामग्री हो जसले फोटोनको प्रवर्धन र लेजर आउटपुट निर्धारण गर्दछ। यो उत्तेजित उत्सर्जनको लागि भौतिक आधार हो, र यसको गुणहरूले लेजरको आवृत्ति, तरंगदैर्ध्य र आउटपुट पावर निर्धारण गर्दछ। लाभ माध्यमको प्रकार र विशेषताहरूले लेजरको प्रयोग र कार्यसम्पादनलाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ।

उत्तेजना संयन्त्र: लाभ माध्यममा रहेका इलेक्ट्रोनहरूलाई बाह्य ऊर्जा स्रोतद्वारा उच्च ऊर्जा स्तरमा उत्तेजित गर्न आवश्यक छ। यो प्रक्रिया सामान्यतया बाह्य ऊर्जा आपूर्ति प्रणालीहरूद्वारा प्राप्त गरिन्छ। सामान्य उत्तेजना संयन्त्रहरूमा समावेश छन्:

विद्युतीय पम्पिङ: विद्युतीय प्रवाह लागू गरेर लाभ माध्यममा इलेक्ट्रोनहरूलाई उत्तेजित गर्ने।

अप्टिकल पम्पिङ: प्रकाश स्रोत (जस्तै फ्ल्यास ल्याम्प वा अन्य लेजर) को साथ माध्यमलाई उत्तेजित गर्ने।

ऊर्जा स्तर प्रणाली: लाभ माध्यममा रहेका इलेक्ट्रोनहरू सामान्यतया विशिष्ट ऊर्जा स्तरहरूमा वितरित हुन्छन्। सबैभन्दा सामान्य हुन्दुई-स्तरीय प्रणालीहरूरचार-स्तरीय प्रणालीहरू। साधारण दुई-स्तरीय प्रणालीमा, इलेक्ट्रोनहरू जमिनको अवस्थाबाट उत्तेजित अवस्थामा संक्रमण गर्छन् र त्यसपछि उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत जमिनको अवस्थामा फर्कन्छन्। चार-स्तरीय प्रणालीमा, इलेक्ट्रोनहरूले विभिन्न ऊर्जा स्तरहरू बीच थप जटिल संक्रमणहरू पार गर्छन्, जसको परिणामस्वरूप प्रायः उच्च दक्षता प्राप्त हुन्छ।

गेन मिडियाका प्रकारहरू:

ग्यास लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, हेलियम-नियोन (He-Ne) लेजरहरू। ग्यास लाभ माध्यमहरू तिनीहरूको स्थिर उत्पादन र निश्चित तरंगदैर्ध्यको लागि परिचित छन्, र प्रयोगशालाहरूमा मानक प्रकाश स्रोतको रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

तरल लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, डाई लेजरहरू। डाई अणुहरूमा विभिन्न तरंगदैर्ध्यहरूमा राम्रो उत्तेजना गुणहरू हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूलाई ट्युनेबल लेजरहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।

ठोस लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, Nd(neodymium-doped yttrium aluminum garnet) लेजरहरू। यी लेजरहरू अत्यधिक कुशल र शक्तिशाली छन्, र औद्योगिक काटन, वेल्डिंग, र चिकित्सा अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

अर्धचालक लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) सामग्रीहरू लेजर डायोड जस्ता सञ्चार र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

३. रेजोनेटर गुहा

दरेजोनेटर गुहाप्रतिक्रिया र प्रवर्धनको लागि प्रयोग गरिने लेजरमा रहेको संरचनात्मक घटक हो। यसको मुख्य कार्य भनेको उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत उत्पादित फोटोनहरूको संख्या बढाउनु हो, तिनीहरूलाई गुहा भित्र परावर्तन र प्रवर्धन गरेर, यसरी बलियो र केन्द्रित लेजर आउटपुट उत्पन्न गर्नु हो।

रेजोनेटर गुहाको संरचना: यसमा सामान्यतया दुई समानान्तर ऐना हुन्छन्। एउटा पूर्ण रूपमा परावर्तित ऐना हो, जसलाईपछाडिको ऐना, र अर्को आंशिक रूपमा परावर्तित ऐना हो, जसलाई भनिन्छआउटपुट मिरर। फोटोनहरू गुहा भित्र अगाडि पछाडि परावर्तित हुन्छन् र लाभ माध्यमसँगको अन्तरक्रिया मार्फत प्रवर्धित हुन्छन्।

अनुनाद अवस्था: रेजोनेटर गुहाको डिजाइनले केही सर्तहरू पूरा गर्नुपर्छ, जस्तै फोटनहरूले गुहा भित्र स्थायी तरंगहरू बनाउँछन् भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्नु। यसको लागि गुहाको लम्बाइ लेजर तरंगदैर्ध्यको गुणन हुनु आवश्यक छ। यी सर्तहरू पूरा गर्ने प्रकाश तरंगहरू मात्र गुहा भित्र प्रभावकारी रूपमा प्रवर्द्धन गर्न सकिन्छ।

आउटपुट बीम: आंशिक रूपमा परावर्तित ऐनाले प्रवर्धित प्रकाश किरणको एक भागलाई लेजरको आउटपुट बीम बनाउँछ, जसबाट पारित हुन अनुमति दिन्छ। यो बीममा उच्च दिशात्मकता, सुसंगतता र मोनोक्रोमेटिकिटी छ।.

यदि तपाईं थप जान्न चाहनुहुन्छ वा लेजरहरूमा रुचि राख्नुहुन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्:

लुमिस्पट

ठेगाना: भवन ४ #, नम्बर ९९ फुरोङ तेस्रो रोड, सिशान जिल्ला वुशी, २१४०००, चीन

टेलिफोन: + ८६-०५१० ८७३८१८०८।

मोबाइल: + ८६-१५०७२३२०९२२

Email: sales@lumispot.cn

वेबसाइट: www.lumispot-tech.com