लेजर को आधारभूत कार्य सिद्धान्त

लेजरको आधारभूत कार्य सिद्धान्त (विकिरणको उत्तेजित उत्सर्जनद्वारा प्रकाश प्रवर्धन) प्रकाशको उत्तेजित उत्सर्जनको घटनामा आधारित छ। सटीक डिजाइन र संरचनाहरूको एक श्रृंखला मार्फत, लेजरहरूले उच्च संगतता, मोनोक्रोमेटिकता र चमकको साथ बीमहरू उत्पन्न गर्दछ। संचार, औषधि, उत्पादन, मापन, र वैज्ञानिक अनुसन्धान जस्ता क्षेत्रहरू सहित आधुनिक प्रविधिमा लेजरहरू व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूको उच्च दक्षता र सटीक नियन्त्रण विशेषताहरूले तिनीहरूलाई धेरै प्रविधिहरूको मुख्य भाग बनाउँछ। तल लेजरहरूको काम गर्ने सिद्धान्तहरू र विभिन्न प्रकारका लेजरहरूको संयन्त्रहरूको विस्तृत व्याख्या छ।

1. उत्तेजित उत्सर्जन

उत्तेजित उत्सर्जनसन् १९१७ मा आइन्स्टाइनले पहिलो पटक प्रस्ताव गरेको लेजर जेनेरेशनको पछाडिको आधारभूत सिद्धान्त हो। यो घटनाले प्रकाश र उत्तेजित-अवस्थाको अन्तरक्रियाबाट थप सुसंगत फोटानहरू कसरी उत्पादन गरिन्छ भनेर वर्णन गर्दछ। उत्तेजित उत्सर्जनलाई राम्रोसँग बुझ्नको लागि, सहज उत्सर्जनबाट सुरु गरौं:

सहज उत्सर्जन: परमाणुहरू, अणुहरू, वा अन्य सूक्ष्म कणहरूमा, इलेक्ट्रोनहरूले बाह्य ऊर्जा (जस्तै विद्युतीय वा अप्टिकल ऊर्जा) अवशोषित गर्न सक्छन् र उच्च ऊर्जा स्तरमा संक्रमण गर्न सक्छन्, जसलाई उत्साहित अवस्था भनिन्छ। यद्यपि, उत्तेजित-राज्य इलेक्ट्रोनहरू अस्थिर छन् र अन्ततः एक छोटो अवधि पछि, ग्राउन्ड स्टेट भनेर चिनिने कम ऊर्जा स्तरमा फर्किनेछ। यस प्रक्रियाको क्रममा, इलेक्ट्रोनले फोटोन जारी गर्दछ, जुन सहज उत्सर्जन हो। त्यस्ता फोटोनहरू फ्रिक्वेन्सी, फेज र दिशाको हिसाबले अनियमित हुन्छन्, र यसैले सुसंगतताको कमी हुन्छ।

उत्तेजित उत्सर्जन: उत्तेजित उत्सर्जनको कुञ्जी यो हो कि जब उत्तेजित-स्टेट इलेक्ट्रोनले यसको संक्रमण ऊर्जासँग मिल्दो ऊर्जासँग फोटोनसँग सामना गर्छ, फोटोनले नयाँ फोटोन जारी गर्दा इलेक्ट्रोनलाई जमिनको स्थितिमा फर्कन प्रम्प्ट गर्न सक्छ। नयाँ फोटोन फ्रिक्वेन्सी, चरण, र प्रसार दिशाको सन्दर्भमा मूल एक समान छ, सुसंगत प्रकाशको परिणामस्वरूप। यो घटनाले फोटानको संख्या र ऊर्जालाई महत्त्वपूर्ण रूपमा बढाउँछ र लेजरहरूको मुख्य संयन्त्र हो।

उत्तेजित उत्सर्जन को सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रभाव: लेजरहरूको डिजाइनमा, उत्तेजित उत्सर्जन प्रक्रिया धेरै पटक दोहोर्याइएको छ, र यो सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रभावले फोटानको संख्यालाई द्रुत रूपमा बढाउन सक्छ। रेसोनन्ट गुहाको सहयोगमा, फोटनको सुसंगतता कायम राखिएको छ, र प्रकाश किरणको तीव्रता निरन्तर बढाइन्छ।

२. मध्यम प्राप्त गर्नुहोस्

दमाध्यम प्राप्तलेजरको 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 शक्ति निर्धारण गर्दछ। लाभ माध्यमको प्रकार र विशेषताहरूले प्रत्यक्ष रूपमा लेजरको अनुप्रयोग र प्रदर्शनलाई असर गर्छ।

उत्तेजना संयन्त्र: लाभको माध्यममा इलेक्ट्रोनहरूलाई बाह्य ऊर्जा स्रोतबाट उच्च ऊर्जा स्तरमा उत्तेजित गर्न आवश्यक छ। यो प्रक्रिया सामान्यतया बाह्य ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली द्वारा प्राप्त गरिन्छ। सामान्य उत्तेजना तंत्रहरू समावेश छन्:

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

अप्टिकल पम्पिङ: प्रकाश स्रोत (जस्तै फ्ल्यास ल्याम्प वा अर्को लेजर) को माध्यमबाट उत्साहजनक।

ऊर्जा स्तर प्रणाली: लाभ माध्यममा इलेक्ट्रोनहरू सामान्यतया विशिष्ट ऊर्जा स्तरहरूमा वितरित हुन्छन्। सबैभन्दा सामान्य छन्दुई-स्तर प्रणालीरचार-स्तर प्रणाली। एक साधारण दुई-स्तर प्रणालीमा, इलेक्ट्रोनहरू ग्राउन्ड स्टेटबाट उत्तेजित अवस्थामा ट्रान्जिसन हुन्छन् र त्यसपछि उत्तेजित उत्सर्जनको माध्यमबाट ग्राउन्ड स्टेटमा फर्किन्छन्। चार-स्तर प्रणालीमा, इलेक्ट्रोनहरूले विभिन्न ऊर्जा स्तरहरू बीच थप जटिल संक्रमणहरू पार गर्दछ, प्रायः उच्च दक्षताको परिणामस्वरूप।

गेन मिडियाका प्रकारहरू:

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

तरल लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, डाई लेजरहरू। डाई अणुहरूसँग विभिन्न तरंगदैर्ध्यहरूमा राम्रो उत्तेजना गुणहरू छन्, तिनीहरूलाई ट्युनेबल लेजरहरूको लागि आदर्श बनाउँदछ।

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

अर्धचालक लाभ मध्यम: उदाहरणका लागि, ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) सामग्रीहरू संचार र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू जस्तै लेजर डायोडहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

3. रेजोनेटर गुहा

दरेजोनेटर गुहाप्रतिक्रिया र प्रवर्धनको लागि प्रयोग गरिने लेजरमा संरचनात्मक घटक हो। यसको मुख्य कार्यले उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत उत्पादित फोटोनको संख्यालाई गुहा भित्र प्रतिबिम्बित र एम्प्लिफाइ गरेर बलियो र केन्द्रित लेजर आउटपुट उत्पन्न गर्ने हो।

रेजोनेटर गुहाको संरचना: यसमा सामान्यतया दुई समानान्तर ऐना हुन्छन्। एउटा पूर्ण रूपमा प्रतिबिम्बित ऐना हो, जसलाई भनिन्छपछाडिको ऐना, र अर्को आंशिक रूपमा प्रतिबिम्बित ऐना हो, जसलाई भनिन्छआउटपुट मिरर। फोटोनहरू गुफा भित्र पछाडि र पछाडि प्रतिबिम्बित हुन्छन् र लाभ माध्यमसँग अन्तरक्रिया मार्फत विस्तारित हुन्छन्।

अनुनाद अवस्था: रेजोनेटर गुहाको डिजाइनले निश्चित सर्तहरू पूरा गर्नुपर्छ, जस्तै कि फोटनहरूले गुफा भित्र खडा छालहरू बनाउँछन्। यसका लागि गुहाको लम्बाइ लेजर तरंगदैर्ध्यको गुणन हुन आवश्यक छ। यी अवस्थाहरू पूरा गर्ने प्रकाश तरंगहरू मात्र गुफा भित्र प्रभावकारी रूपमा विस्तार गर्न सकिन्छ।

आउटपुट बीम: आंशिक रूपमा प्रतिबिम्बित दर्पणले एम्प्लीफाइड लाइट बीमको एक भागलाई पास गर्न अनुमति दिन्छ, लेजरको आउटपुट बीम बनाउँछ। यो किरण उच्च दिशात्मकता, सुसंगतता, र मोनोक्रोमेटिकता छ.

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

Lumispot

ठेगाना: भवन 4 #, नं.99 फुरोङ तेस्रो रोड, सिशान जिल्ला। Wuxi, 214000, चीन

टेलिफोन: + ८६-०५१० ८७३८१८०८।

मोबाइल: + ८६-१५०७२३२०९२२

Email: sales@lumispot.cn

वेबसाइट: www.lumispot-tech.com