लेजर पल्स नियंत्रण प्रौद्योगिकी की पल्स चौड़ाई का नियंत्रण

पल्स चौड़ाई नियंत्रणलेजर पल्स नियंत्रणतकनीकी

लेजर का पल्स नियंत्रण इसमें महत्वपूर्ण कड़ियों में से एक है।लेजर प्रौद्योगिकीजो लेजर के प्रदर्शन और अनुप्रयोग प्रभाव को सीधे प्रभावित करता है। यह शोधपत्र पल्स चौड़ाई नियंत्रण, पल्स आवृत्ति नियंत्रण और संबंधित मॉड्यूलेशन तकनीक को व्यवस्थित रूप से समझाएगा और पेशेवर, व्यापक और तार्किक होने का प्रयास करेगा।

1. नाड़ी की चौड़ाई की अवधारणा

लेजर की पल्स चौड़ाई लेजर पल्स की अवधि को संदर्भित करती है, जो लेजर आउटपुट की समय विशेषताओं का वर्णन करने वाला एक प्रमुख पैरामीटर है। अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेजर (जैसे नैनोसेकंड, पिकोसेकंड और फेम्टोसेकंड लेजर) के लिए, पल्स चौड़ाई जितनी कम होगी, पीक पावर उतनी ही अधिक होगी और थर्मल प्रभाव उतना ही कम होगा, जो सटीक मशीनिंग या वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए उपयुक्त है।

2. लेजर पल्स की चौड़ाई को प्रभावित करने वाले कारक: लेजर की पल्स की चौड़ाई कई कारकों से प्रभावित होती है, जिनमें मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:

a. गेन माध्यम की विशेषताएँ। विभिन्न प्रकार के गेन माध्यमों की ऊर्जा स्तर संरचना और प्रतिदीप्ति जीवनकाल अद्वितीय होते हैं, जो लेजर पल्स के उत्पादन और पल्स चौड़ाई को सीधे प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, ठोस-अवस्था लेजरों में Nd:YAG क्रिस्टल और Ti:Sapphire क्रिस्टल सामान्य ठोस-अवस्था लेजर माध्यम हैं। कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) लेजर और हीलियम-नियॉन (HeNe) लेजर जैसे गैस लेजर, अपनी आणविक संरचना और उत्तेजित अवस्था गुणों के कारण आमतौर पर अपेक्षाकृत लंबी पल्स उत्पन्न करते हैं; अर्धचालक लेजर, वाहक पुनर्संयोजन समय को नियंत्रित करके, नैनोसेकंड से पिकोसेकंड तक की पल्स चौड़ाई प्राप्त कर सकते हैं।

लेजर कैविटी का डिज़ाइन पल्स की चौड़ाई पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है, जिसमें शामिल हैं: कैविटी की लंबाई। लेजर कैविटी की लंबाई प्रकाश को कैविटी में एक बार और फिर से यात्रा करने के लिए आवश्यक समय निर्धारित करती है। एक लंबी कैविटी से पल्स की चौड़ाई अधिक होगी, जबकि एक छोटी कैविटी अति-लघु पल्स उत्पन्न करने में सहायक होती है। परावर्तन: उच्च परावर्तन वाला परावर्तक कैविटी में फोटॉन घनत्व को बढ़ा सकता है, जिससे लाभ प्रभाव में सुधार होता है, लेकिन बहुत अधिक परावर्तन कैविटी में हानि को बढ़ा सकता है और पल्स की चौड़ाई की स्थिरता को प्रभावित कर सकता है। कैविटी में लाभ माध्यम की स्थिति भी फोटॉन और लाभ माध्यम के बीच अंतःक्रिया समय को प्रभावित करती है, और इस प्रकार पल्स की चौड़ाई को प्रभावित करती है।

सी. क्यू-स्विचिंग तकनीक और मोड-लॉकिंग तकनीक पल्स लेजर आउटपुट और पल्स चौड़ाई विनियमन को साकार करने के दो महत्वपूर्ण साधन हैं।

d. पंप स्रोत और पंप मोड: पंप स्रोत की शक्ति स्थिरता और पंप मोड का चयन भी पल्स की चौड़ाई पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।

3. पल्स चौड़ाई नियंत्रण की सामान्य विधियाँ

a. लेज़र की कार्यशैली बदलें: लेज़र की कार्यशैली सीधे तौर पर उसकी पल्स चौड़ाई को प्रभावित करती है। पल्स चौड़ाई को निम्नलिखित मापदंडों को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है: पंप स्रोत की आवृत्ति और तीव्रता, पंप स्रोत की ऊर्जा इनपुट, और गेन माध्यम में कण जनसंख्या व्युत्क्रमण की डिग्री; आउटपुट लेंस की परावर्तनशीलता रेज़ोनेटर में फीडबैक दक्षता को बदल देती है, जिससे पल्स निर्माण प्रक्रिया प्रभावित होती है।

बी. पल्स के आकार को नियंत्रित करना: लेजर पल्स के आकार को बदलकर पल्स की चौड़ाई को अप्रत्यक्ष रूप से समायोजित करना।

सी. करंट मॉड्यूलेशन: पावर सप्लाई के आउटपुट करंट को बदलकर लेजर माध्यम में इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के वितरण को नियंत्रित किया जाता है, और फिर पल्स की चौड़ाई को बदला जाता है। इस विधि की प्रतिक्रिया गति तीव्र होती है और यह उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें त्वरित समायोजन की आवश्यकता होती है।

d. स्विच मॉड्यूलेशन: लेजर की स्विचिंग स्थिति को नियंत्रित करके पल्स की चौड़ाई को समायोजित करना।

ई. तापमान नियंत्रण: तापमान में परिवर्तन लेजर की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर संरचना को प्रभावित करेगा, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से पल्स की चौड़ाई प्रभावित होगी।

एफ. मॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग करें: मॉड्यूलेशन तकनीक पल्स की चौड़ाई को सटीक रूप से नियंत्रित करने का एक प्रभावी साधन है।

लेजर मॉड्यूलेशनयह एक ऐसी तकनीक है जो लेजर को वाहक के रूप में उपयोग करती है और उस पर सूचना लोड करती है। लेजर के साथ संबंध के आधार पर इसे आंतरिक मॉड्यूलेशन और बाह्य मॉड्यूलेशन में विभाजित किया जा सकता है। आंतरिक मॉड्यूलेशन वह मॉड्यूलेशन मोड है जिसमें मॉड्यूलेटेड सिग्नल को लेजर दोलन की प्रक्रिया में लोड किया जाता है, जिससे लेजर दोलन पैरामीटर बदल जाते हैं और इस प्रकार लेजर आउटपुट की विशेषताएं परिवर्तित हो जाती हैं। बाह्य मॉड्यूलेशन वह मॉड्यूलेशन मोड है जिसमें मॉड्यूलेशन सिग्नल को लेजर बनने के बाद जोड़ा जाता है, और लेजर के दोलन पैरामीटर को बदले बिना आउटपुट लेजर के गुण बदल जाते हैं।

मॉड्यूलेशन तकनीक को वाहक मॉड्यूलेशन रूपों के अनुसार भी वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें एनालॉग मॉड्यूलेशन, पल्स मॉड्यूलेशन, डिजिटल मॉड्यूलेशन (पल्स कोड मॉड्यूलेशन) शामिल हैं; मॉड्यूलेशन मापदंडों के अनुसार, इसे तीव्रता मॉड्यूलेशन और चरण मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है।

तीव्रता मॉड्युलेटरलेजर प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन को समायोजित करके पल्स की चौड़ाई को नियंत्रित किया जाता है।

फेज मॉडुलेटरप्रकाश तरंग के चरण को बदलकर पल्स की चौड़ाई को समायोजित किया जाता है।

फेज-लॉक्ड एम्पलीफायर: फेज-लॉक्ड एम्पलीफायर मॉड्यूलेशन के माध्यम से, लेजर पल्स की चौड़ाई को सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है।