द्रुत पोस्टको लागि हाम्रो सामाजिक सञ्जालको सदस्यता लिनुहोस्
यसको सारमा, लेजर पम्पिङ भनेको माध्यमलाई लेजर प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्ने अवस्था प्राप्त गर्न ऊर्जा प्रदान गर्ने प्रक्रिया हो। यो सामान्यतया माध्यममा प्रकाश वा विद्युतीय प्रवाह इन्जेक्ट गरेर गरिन्छ, यसको परमाणुहरूलाई उत्तेजित गर्दछ र सुसंगत प्रकाशको उत्सर्जनमा नेतृत्व गर्दछ। यो आधारभूत प्रक्रिया २० औं शताब्दीको मध्यमा पहिलो लेजरहरूको आगमन पछि उल्लेखनीय रूपमा विकसित भएको छ।
प्रायः दर समीकरणहरूद्वारा मोडेल गरिएको भए तापनि, लेजर पम्पिङ मौलिक रूपमा क्वान्टम मेकानिकल प्रक्रिया हो। यसमा फोटोनहरू र लाभ माध्यमको परमाणु वा आणविक संरचना बीचको जटिल अन्तरक्रियाहरू समावेश छन्। उन्नत मोडेलहरूले रबी दोलन जस्ता घटनाहरूलाई विचार गर्छन्, जसले यी अन्तरक्रियाहरूको थप सूक्ष्म बुझाइ प्रदान गर्दछ।
लेजर पम्पिङ एउटा यस्तो प्रक्रिया हो जहाँ ऊर्जा, सामान्यतया प्रकाश वा विद्युतीय प्रवाहको रूपमा, लेजरको लाभ माध्यममा यसको परमाणु वा अणुहरूलाई उच्च ऊर्जा अवस्थाहरूमा उचाल्न आपूर्ति गरिन्छ। यो ऊर्जा स्थानान्तरण जनसंख्या उल्टो प्राप्त गर्न महत्त्वपूर्ण छ, एक अवस्था जहाँ कम ऊर्जा अवस्था भन्दा बढी कणहरू उत्साहित हुन्छन्, जसले माध्यमलाई उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत प्रकाशलाई प्रवर्द्धन गर्न सक्षम बनाउँछ। प्रक्रियामा जटिल क्वान्टम अन्तरक्रियाहरू समावेश छन्, जुन प्रायः दर समीकरणहरू वा थप उन्नत क्वान्टम मेकानिकल फ्रेमवर्कहरू मार्फत मोडेल गरिन्छ। मुख्य पक्षहरूमा पम्प स्रोतको छनोट (जस्तै लेजर डायोड वा डिस्चार्ज बत्तीहरू), पम्प ज्यामिति (साइड वा एन्ड पम्पिङ), र पम्प प्रकाश विशेषताहरू (स्पेक्ट्रम, तीव्रता, बीम गुणस्तर, ध्रुवीकरण) को लाभ माध्यमको विशिष्ट आवश्यकताहरू मिलाउन अनुकूलन समावेश छ। लेजर पम्पिङ विभिन्न लेजर प्रकारहरूमा आधारभूत छ, ठोस-अवस्था, अर्धचालक, र ग्यास लेजरहरू सहित, र लेजरको कुशल र प्रभावकारी सञ्चालनको लागि आवश्यक छ।
अप्टिकली पम्प गरिएका लेजरहरूका विविधताहरू
१. डोपेड इन्सुलेटरहरू सहितको ठोस-अवस्था लेजरहरू
· अवलोकन:यी लेजरहरूले विद्युतीय रूपमा इन्सुलेट गर्ने होस्ट माध्यम प्रयोग गर्छन् र लेजर-सक्रिय आयनहरूलाई ऊर्जा प्रदान गर्न अप्टिकल पम्पिङमा भर पर्छन्। एउटा सामान्य उदाहरण YAG लेजरहरूमा रहेको नियोडिमियम हो।
·हालसालै गरिएको अनुसन्धान:ए. एन्टिपोभ एट अल द्वारा गरिएको एक अध्ययनले स्पिन-एक्सचेन्ज अप्टिकल पम्पिङको लागि ठोस-अवस्था नजिकैको IR लेजरको बारेमा छलफल गर्दछ। यो अनुसन्धानले ठोस-अवस्था लेजर प्रविधिमा भएको प्रगतिलाई हाइलाइट गर्दछ, विशेष गरी नजिकैको इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममा, जुन मेडिकल इमेजिङ र दूरसञ्चार जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
थप पठन:स्पिन-एक्सचेन्ज अप्टिकल पम्पिङको लागि ठोस-अवस्था नजिकैको IR लेजर
२. अर्धचालक लेजरहरू
·सामान्य जानकारी: सामान्यतया विद्युतीय रूपमा पम्प गरिएका, अर्धचालक लेजरहरूले अप्टिकल पम्पिङबाट पनि फाइदा लिन सक्छन्, विशेष गरी उच्च चमक चाहिने अनुप्रयोगहरूमा, जस्तै ठाडो बाह्य गुहा सतह उत्सर्जक लेजरहरू (VECSELs)।
·हालैका विकासहरू: अल्ट्राफास्ट सोलिड-स्टेट र सेमीकन्डक्टर लेजरहरूबाट अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्ब्समा यू. केलरको कामले डायोड-पम्प्ड सोलिड-स्टेट र सेमीकन्डक्टर लेजरहरूबाट स्थिर फ्रिक्वेन्सी कम्ब्सको उत्पादनमा अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ। यो प्रगति अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी मेट्रोलोजीमा अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
थप पठन:अल्ट्राफास्ट सोलिड-स्टेट र सेमीकन्डक्टर लेजरहरूबाट अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्ब्स
३. ग्यास लेजरहरू
·ग्यास लेजरहरूमा अप्टिकल पम्पिङ: केही प्रकारका ग्यास लेजरहरू, जस्तै क्षारीय भाप लेजरहरूले अप्टिकल पम्पिङ प्रयोग गर्छन्। यी लेजरहरू प्रायः विशिष्ट गुणहरू भएका सुसंगत प्रकाश स्रोतहरू आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
अप्टिकल पम्पिङका लागि स्रोतहरू
डिस्चार्ज बत्तीहरू: बत्ती-पम्प गरिएका लेजरहरूमा सामान्य, डिस्चार्ज ल्याम्पहरू तिनीहरूको उच्च शक्ति र व्यापक स्पेक्ट्रमको लागि प्रयोग गरिन्छ। YA मन्ड्रिको एट अलले ठोस-अवस्था लेजरहरूको सक्रिय मिडिया अप्टिकल पम्पिङ क्सीनन ल्याम्पहरूमा आवेग आर्क डिस्चार्ज उत्पादनको पावर मोडेल विकास गरे। यो मोडेलले आवेग पम्पिङ ल्याम्पहरूको कार्यसम्पादनलाई अनुकूलन गर्न मद्दत गर्दछ, कुशल लेजर सञ्चालनको लागि महत्त्वपूर्ण।
लेजर डायोडहरू:डायोड-पम्प गरिएका लेजरहरूमा प्रयोग हुने, लेजर डायोडहरूले उच्च दक्षता, कम्प्याक्ट आकार, र राम्रोसँग ट्युन गर्ने क्षमता जस्ता फाइदाहरू प्रदान गर्छन्।
थप पढाइ:लेजर डायोड भनेको के हो?
फ्ल्यास ल्याम्पहरू: फ्ल्यास ल्याम्पहरू तीव्र, फराकिलो-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोतहरू हुन् जुन सामान्यतया रुबी वा Nd:YAG लेजरहरू जस्ता ठोस-अवस्था लेजरहरू पम्प गर्न प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूले लेजर माध्यमलाई उत्तेजित गर्ने उच्च-तीव्रताको प्रकाश प्रदान गर्छन्।
आर्क ल्याम्पहरू: फ्ल्यास ल्याम्पहरू जस्तै तर निरन्तर सञ्चालनको लागि डिजाइन गरिएको, आर्क ल्याम्पहरूले तीव्र प्रकाशको स्थिर स्रोत प्रदान गर्दछ। तिनीहरू ती अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ निरन्तर तरंग (CW) लेजर सञ्चालन आवश्यक हुन्छ।
एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड): लेजर डायोड जत्तिकै सामान्य नभए पनि, LED हरू केही कम-शक्ति अनुप्रयोगहरूमा अप्टिकल पम्पिङको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरूको लामो आयु, कम लागत, र विभिन्न तरंगदैर्ध्यमा उपलब्धताको कारणले तिनीहरू फाइदाजनक छन्।
घाम: केही प्रयोगात्मक सेटअपहरूमा, सौर्य-पम्प गरिएका लेजरहरूको लागि पम्प स्रोतको रूपमा केन्द्रित सूर्यको प्रकाश प्रयोग गरिएको छ। यो विधिले सौर्य ऊर्जाको उपयोग गर्दछ, यसलाई नवीकरणीय र लागत-प्रभावी स्रोत बनाउँछ, यद्यपि यो कृत्रिम प्रकाश स्रोतहरूको तुलनामा कम नियन्त्रणयोग्य र कम तीव्र छ।
फाइबर-जोडिएका लेजर डायोडहरू: यी लेजर डायोडहरू हुन् जुन अप्टिकल फाइबरहरूसँग जोडिएका हुन्छन्, जसले पम्प लाइटलाई लेजर माध्यममा अझ कुशलतापूर्वक पुर्याउँछन्। यो विधि विशेष गरी फाइबर लेजरहरूमा र पम्प लाइटको सटीक डेलिभरी महत्त्वपूर्ण हुने परिस्थितिहरूमा उपयोगी छ।
अन्य लेजरहरू: कहिलेकाहीँ, एउटा लेजर अर्कोलाई पम्प गर्न प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, डाई लेजर पम्प गर्न फ्रिक्वेन्सी-डबल गरिएको Nd: YAG लेजर प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो विधि प्रायः तब प्रयोग गरिन्छ जब पम्पिङ प्रक्रियाको लागि विशिष्ट तरंगदैर्ध्य आवश्यक पर्दछ जुन परम्परागत प्रकाश स्रोतहरूसँग सजिलै प्राप्त गर्न सकिँदैन।
डायोड-पम्प गरिएको ठोस-अवस्था लेजर
प्रारम्भिक ऊर्जा स्रोत: प्रक्रिया डायोड लेजरबाट सुरु हुन्छ, जसले पम्प स्रोतको रूपमा काम गर्दछ। डायोड लेजरहरू तिनीहरूको दक्षता, कम्प्याक्ट आकार, र विशिष्ट तरंगदैर्ध्यमा प्रकाश उत्सर्जन गर्ने क्षमताको लागि छनौट गरिन्छ।
पम्प लाइट:डायोड लेजरले प्रकाश उत्सर्जन गर्छ जुन ठोस-अवस्था लाभ माध्यमद्वारा अवशोषित हुन्छ। डायोड लेजरको तरंगदैर्ध्य लाभ माध्यमको अवशोषण विशेषताहरूसँग मेल खाने गरी बनाइएको हुन्छ।
ठोस अवस्थामध्यम लाभ
सामाग्री:DPSS लेजरहरूमा लाभ माध्यम सामान्यतया Nd:YAG (नियोडिमियम-डोपेड यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट), Nd:YVO4 (नियोडिमियम-डोपेड यट्रियम ओर्थोभानाडेट), वा Yb:YAG (यटरबियम-डोपेड यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट) जस्ता ठोस-अवस्था सामग्री हो।
डोपिङ:यी सामग्रीहरूमा दुर्लभ-पृथ्वी आयनहरू (जस्तै Nd वा Yb) मिसाइएको हुन्छ, जुन सक्रिय लेजर आयनहरू हुन्।
ऊर्जा अवशोषण र उत्तेजना:जब डायोड लेजरबाट पम्प लाइट लाभ माध्यममा प्रवेश गर्छ, दुर्लभ-पृथ्वी आयनहरूले यो ऊर्जा अवशोषित गर्छन् र उच्च ऊर्जा अवस्थाहरूमा उत्तेजित हुन्छन्।
जनसंख्या उल्टो
जनसंख्या उल्टाउने लक्ष्य हासिल गर्ने:लेजर कार्यको कुञ्जी भनेको लाभ माध्यममा जनसंख्या उल्टो प्राप्त गर्नु हो। यसको अर्थ ग्राउन्ड अवस्था भन्दा बढी आयनहरू उत्साहित अवस्थामा छन्।
उत्तेजित उत्सर्जन:एकपटक जनसंख्या उल्टो प्राप्त भएपछि, उत्तेजित र जमिन अवस्थाहरू बीचको ऊर्जा भिन्नतासँग मेल खाने फोटोनको परिचयले उत्तेजित आयनहरूलाई जमिन अवस्थामा फर्कन उत्प्रेरित गर्न सक्छ, प्रक्रियामा फोटोन उत्सर्जन गर्दछ।
अप्टिकल रेजोनेटर
ऐना: लाभ माध्यम अप्टिकल रेजोनेटर भित्र राखिएको हुन्छ, जुन सामान्यतया माध्यमको प्रत्येक छेउमा दुईवटा ऐनाहरूद्वारा बनाइन्छ।
प्रतिक्रिया र प्रवर्धन: एउटा ऐना अत्यधिक परावर्तक छ, र अर्को आंशिक रूपमा परावर्तक छ। यी ऐनाहरू बीच फोटोनहरू अगाडि पछाडि उफ्रिन्छन्, जसले गर्दा बढी उत्सर्जन हुन्छ र प्रकाश प्रवर्धन हुन्छ।
लेजर उत्सर्जन
सुसंगत प्रकाश: उत्सर्जित हुने फोटोनहरू सुसंगत हुन्छन्, अर्थात् तिनीहरू चरणमा हुन्छन् र समान तरंगदैर्ध्य हुन्छन्।
आउटपुट: आंशिक रूपमा परावर्तित ऐनाले यस प्रकाशको केही भागलाई पार गर्न अनुमति दिन्छ, जसले DPSS लेजरबाट बाहिर निस्कने लेजर किरण बनाउँछ।
पम्पिङ ज्यामितिहरू: साइड बनाम एन्ड पम्पिङ
| पम्पिङ विधि | विवरण | अनुप्रयोगहरू | फाइदाहरू | चुनौतीहरू |
|---|---|---|---|---|
| साइड पम्पिङ | लेजर माध्यममा लम्बवत रूपमा पम्प प्रकाश प्रस्तुत गरियो | रड वा फाइबर लेजरहरू | उच्च-शक्ति अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त, पम्प प्रकाशको एकरूप वितरण | गैर-एकरूप लाभ वितरण, कम बीम गुणस्तर |
| पम्पिङ अन्त्य गर्नुहोस् | लेजर किरण जस्तै अक्षमा निर्देशित पम्प प्रकाश | ठोस-अवस्था लेजरहरू जस्तै Nd:YAG | एकरूप लाभ वितरण, उच्च बीम गुणस्तर | उच्च-शक्ति लेजरहरूमा जटिल पङ्क्तिबद्धता, कम कुशल ताप अपव्यय |
प्रभावकारी पम्प लाइटको लागि आवश्यकताहरू
| आवश्यकता | महत्व | प्रभाव/सन्तुलन | थप नोटहरू |
|---|---|---|---|
| स्पेक्ट्रम उपयुक्तता | तरंगदैर्ध्य लेजर माध्यमको अवशोषण स्पेक्ट्रमसँग मेल खानुपर्छ। | कुशल अवशोषण र प्रभावकारी जनसंख्या उल्टाउने सुनिश्चित गर्दछ। | - |
| तीव्रता | इच्छित उत्तेजना स्तरको लागि पर्याप्त उच्च हुनुपर्छ | अत्यधिक उच्च तीव्रताले थर्मल क्षति निम्त्याउन सक्छ; धेरै कमले जनसंख्या उल्टाउने काम गर्दैन। | - |
| बीम गुणस्तर | विशेष गरी अन्तिम-पम्प गरिएका लेजरहरूमा महत्वपूर्ण | कुशल युग्मन सुनिश्चित गर्दछ र उत्सर्जित लेजर बीम गुणस्तरमा योगदान गर्दछ | पम्प लाइट र लेजर मोड भोल्युमको सटीक ओभरल्यापको लागि उच्च बीम गुणस्तर महत्त्वपूर्ण छ। |
| ध्रुवीकरण | एनिसोट्रोपिक गुणहरू भएका मिडियाको लागि आवश्यक | अवशोषण दक्षता बढाउँछ र उत्सर्जित लेजर प्रकाश ध्रुवीकरणलाई असर गर्न सक्छ। | विशिष्ट ध्रुवीकरण अवस्था आवश्यक हुन सक्छ। |
| तीव्रता आवाज | कम आवाजको स्तर महत्त्वपूर्ण छ | पम्प प्रकाशको तीव्रतामा हुने उतारचढावले लेजर आउटपुट गुणस्तर र स्थिरतालाई असर गर्न सक्छ। | उच्च स्थिरता र परिशुद्धता चाहिने अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण |
पोस्ट समय: डिसेम्बर-०१-२०२३