लेजर सिद्धांत और इसके आवेदन

लेजर उत्तेजित विकिरण प्रवर्धन और आवश्यक प्रतिक्रिया के माध्यम से कोलिमेटेड, मोनोक्रोमैटिक, सुसंगत प्रकाश बीम उत्पन्न करने की प्रक्रिया और साधन को संदर्भित करता है। मूल रूप से, लेजर पीढ़ी को तीन तत्वों की आवश्यकता होती है: एक "गुंजयमान," एक "लाभ माध्यम," और एक "पंपिंग स्रोत"।

A. सिद्धांत

एक परमाणु की गति स्थिति को विभिन्न ऊर्जा स्तरों में विभाजित किया जा सकता है, और जब परमाणु उच्च ऊर्जा स्तर से कम ऊर्जा स्तर तक संक्रमण होता है, तो यह इसी ऊर्जा (तथाकथित सहज विकिरण) के फोटॉन को जारी करता है। इसी तरह, जब एक फोटॉन एक ऊर्जा स्तर प्रणाली पर घटना होती है और इसके द्वारा अवशोषित होती है, तो यह परमाणु को कम ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर (तथाकथित उत्साहित अवशोषण) में संक्रमण का कारण होगा; फिर, कुछ परमाणु जो उच्च ऊर्जा स्तरों में संक्रमण करते हैं, वे कम ऊर्जा के स्तर में संक्रमण करेंगे और फोटॉनों का उत्सर्जन करेंगे (तथाकथित उत्तेजित विकिरण)। ये आंदोलन अलगाव में नहीं होते हैं, लेकिन अक्सर समानांतर में होते हैं। जब हम एक स्थिति बनाते हैं, जैसे कि उपयुक्त माध्यम, गुंजयमान, पर्याप्त बाहरी विद्युत क्षेत्र का उपयोग करना, उत्तेजित विकिरण को बढ़ाया जाता है, तो उत्तेजित अवशोषण से अधिक, फिर सामान्य रूप से, फोटॉन उत्सर्जित होंगे, जिसके परिणामस्वरूप लेजर प्रकाश होगा।

बी वर्गीकरण

लेजर का उत्पादन करने वाले माध्यम के अनुसार, लेजर को तरल लेजर, गैस लेजर और ठोस लेजर में विभाजित किया जा सकता है। अब सबसे आम अर्धचालक लेजर एक प्रकार का ठोस-राज्य लेजर है।

सी। रचना

अधिकांश लेजर तीन भागों से बने होते हैं: उत्तेजना प्रणाली, लेजर सामग्री और ऑप्टिकल गुंजयमान। उत्तेजना प्रणाली ऐसे उपकरण हैं जो प्रकाश, विद्युत या रासायनिक ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। वर्तमान में, उपयोग किए जाने वाले मुख्य प्रोत्साहन का अर्थ प्रकाश, बिजली या रासायनिक प्रतिक्रिया है। लेजर पदार्थ ऐसे पदार्थ हैं जो लेजर लाइट का उत्पादन कर सकते हैं, जैसे कि माणिक, बेरिलियम ग्लास, नीयन गैस, अर्धचालक, कार्बनिक रंग, आदि। ऑप्टिकल अनुनाद नियंत्रण की भूमिका आउटपुट लेजर की चमक को बढ़ाने के लिए है, लेजर की तरंग दैर्ध्य और दिशा को समायोजित और चुनें।

डी। आवेदन

लेजर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से फाइबर संचार, लेजर रेंजिंग, लेजर कटिंग, लेजर हथियार, लेजर डिस्क और इतने पर।

ई। इतिहास

1958 में, अमेरिकी वैज्ञानिकों Xiaoluo और टाउन्स ने एक जादुई घटना की खोज की: जब वे एक दुर्लभ पृथ्वी क्रिस्टल पर आंतरिक प्रकाश बल्ब द्वारा उत्सर्जित प्रकाश को डालते हैं, तो क्रिस्टल के अणु उज्ज्वल उत्सर्जित करेंगे, हमेशा एक साथ मजबूत प्रकाश। इस घटना के अनुसार, उन्होंने "लेजर सिद्धांत" का प्रस्ताव रखा, यानी, जब पदार्थ अपने अणुओं के प्राकृतिक दोलन आवृत्ति के समान ऊर्जा द्वारा उत्साहित होता है, तो यह इस मजबूत प्रकाश का उत्पादन करेगा जो विचलन नहीं करता है - लेजर। उन्हें इसके लिए महत्वपूर्ण कागजात मिले।

Sciolo और टाउनस के शोध परिणामों के प्रकाशन के बाद, विभिन्न देशों के वैज्ञानिकों ने विभिन्न प्रयोगात्मक योजनाओं का प्रस्ताव रखा, लेकिन वे सफल नहीं थे। 15 मई, 1960 को, कैलिफोर्निया में ह्यूजेस लेबोरेटरी के एक वैज्ञानिक मेमन ने घोषणा की कि उन्होंने 0.6943 माइक्रोन के तरंग दैर्ध्य के साथ एक लेजर प्राप्त किया था, जो कि मनुष्यों द्वारा प्राप्त पहला लेजर था, और मेमन इस प्रकार व्यावहारिक क्षेत्र में लेजर पेश करने वाले दुनिया में पहला वैज्ञानिक बन गया।

7 जुलाई, 1960 को, मेमन ने दुनिया के पहले लेजर के जन्म की घोषणा की, मेमन की योजना एक रूबी क्रिस्टल में क्रोमियम परमाणुओं को उत्तेजित करने के लिए एक उच्च-तीव्रता वाले फ्लैश ट्यूब का उपयोग करने के लिए है, इस प्रकार एक बहुत ही केंद्रित पतले लाल प्रकाश स्तंभ का उत्पादन करता है, जब इसे एक निश्चित बिंदु पर निकाल दिया जाता है, तो यह सूर्य की सतह से अधिक तापमान तक पहुंच सकता है।

सोवियत वैज्ञानिक H.γ बासोव ने 1960 में सेमीकंडक्टर लेजर का आविष्कार किया। अर्धचालक लेजर की संरचना आमतौर पर पी परत, एन परत और सक्रिय परत से बना है जो डबल हेटेरोजंक्शन बनाते हैं। इसकी विशेषताएं हैं: छोटे आकार, उच्च युग्मन दक्षता, तेजी से प्रतिक्रिया की गति, तरंग दैर्ध्य और आकार ऑप्टिकल फाइबर आकार के साथ फिट, सीधे संशोधित किया जा सकता है, अच्छा सुसंगतता।

छह, लेजर के कुछ मुख्य आवेदन दिशा -निर्देश

एफ लेजर संचार

प्रकाश को संचारित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करना आज बहुत आम है। उदाहरण के लिए, जहाज संवाद करने के लिए रोशनी का उपयोग करते हैं, और ट्रैफिक लाइट लाल, पीले और हरे रंग का उपयोग करते हैं। लेकिन साधारण प्रकाश का उपयोग करके जानकारी प्रसारित करने के ये सभी तरीके केवल छोटी दूरी तक सीमित हो सकते हैं। यदि आप प्रकाश के माध्यम से सीधे दूर स्थानों पर जानकारी प्रसारित करना चाहते हैं, तो आप साधारण प्रकाश का उपयोग नहीं कर सकते हैं, लेकिन केवल लेज़रों का उपयोग करते हैं।

तो आप लेजर कैसे वितरित करते हैं? हम जानते हैं कि तांबे के तारों के साथ बिजली ले जा सकती है, लेकिन साधारण धातु के तारों के साथ प्रकाश नहीं किया जा सकता है। इसके लिए, वैज्ञानिकों ने एक फिलामेंट विकसित किया है जो प्रकाश को प्रसारित कर सकता है, जिसे ऑप्टिकल फाइबर कहा जाता है, जिसे फाइबर कहा जाता है। ऑप्टिकल फाइबर विशेष कांच की सामग्री से बना होता है, व्यास एक मानव बालों की तुलना में पतला होता है, आमतौर पर 50 से 150 माइक्रोन, और बहुत नरम होता है।

वास्तव में, फाइबर का आंतरिक कोर पारदर्शी ऑप्टिकल ग्लास का एक उच्च अपवर्तक सूचकांक है, और बाहरी कोटिंग कम अपवर्तक सूचकांक ग्लास या प्लास्टिक से बना है। इस तरह की संरचना, एक तरफ, आंतरिक कोर के साथ प्रकाश को अपवर्तित कर सकती है, जैसे पानी के पाइप में आगे बहने वाला पानी, तार में आगे फैलता है, भले ही हजारों ट्विस्ट और टर्न का कोई प्रभाव नहीं होता है। दूसरी ओर, कम-सेफ्रैक्टिव इंडेक्स कोटिंग प्रकाश को लीक करने से रोक सकती है, जैसे कि पानी का पाइप नहीं होता है और तार की इन्सुलेशन परत बिजली का संचालन नहीं करती है।

ऑप्टिकल फाइबर की उपस्थिति प्रकाश को संचारित करने के तरीके को हल करती है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि इसके साथ, किसी भी प्रकाश को बहुत दूर तक प्रेषित किया जा सकता है। केवल उच्च चमक, शुद्ध रंग, अच्छा दिशात्मक लेजर, जानकारी प्रसारित करने के लिए सबसे आदर्श प्रकाश स्रोत है, यह फाइबर के एक छोर से इनपुट है, दूसरे छोर से लगभग कोई नुकसान और आउटपुट नहीं है। इसलिए, ऑप्टिकल संचार अनिवार्य रूप से लेजर संचार है, जिसमें बड़ी क्षमता, उच्च गुणवत्ता, सामग्री के व्यापक स्रोत, मजबूत गोपनीयता, स्थायित्व, आदि के फायदे हैं, और संचार के क्षेत्र में एक क्रांति के रूप में वैज्ञानिकों द्वारा स्वागत किया जाता है, और तकनीकी क्रांति में सबसे शानदार उपलब्धियों में से एक है।