लेज़र पल्स नियंत्रण प्रौद्योगिकी का पल्स चौड़ाई नियंत्रण

पल्स चौड़ाई नियंत्रणलेजर पल्स नियंत्रणतकनीकी

लेजर का पल्स नियंत्रण महत्वपूर्ण कड़ी में से एक हैलेजर तकनीक, जो सीधे लेज़र के प्रदर्शन और अनुप्रयोग प्रभाव को प्रभावित करता है। यह लेख पल्स चौड़ाई नियंत्रण, पल्स आवृत्ति नियंत्रण और संबंधित मॉड्यूलेशन तकनीक को व्यवस्थित रूप से सुलझाएगा, और पेशेवर, व्यापक और तार्किक होने का प्रयास करेगा।

1. पल्स चौड़ाई की अवधारणा

लेज़र की पल्स चौड़ाई, लेज़र पल्स की अवधि को संदर्भित करती है, जो लेज़र आउटपुट की समय विशेषताओं का वर्णन करने वाला एक प्रमुख पैरामीटर है। अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेज़रों (जैसे नैनोसेकंड, पिकोसेकंड और फेमटोसेकंड लेज़र) के लिए, पल्स की 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 चौड़ाई को प्रभावित करने वाले कारक लेजर की पल्स चौड़ाई विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है, जिनमें मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:

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

लेजर गुहा के डिजाइन का पल्स चौड़ाई पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिसमें शामिल हैं: गुहा की लंबाई, लेजर गुहा की लंबाई प्रकाश के लिए गुहा में एक बार और फिर से यात्रा करने के लिए आवश्यक समय निर्धारित करती है, एक लंबी गुहा एक लंबी पल्स चौड़ाई की ओर ले जाएगी, जबकि एक छोटी गुहा अल्ट्रा-शॉर्ट दालों की पीढ़ी के लिए अनुकूल है; परावर्तन: उच्च परावर्तन वाला एक परावर्तक गुहा में फोटॉन घनत्व को बढ़ा सकता है, जिससे लाभ प्रभाव में सुधार होता है, लेकिन बहुत अधिक परावर्तन गुहा में नुकसान को बढ़ा सकता है और पल्स चौड़ाई स्थिरता को प्रभावित कर सकता है; लाभ माध्यम की स्थिति और गुहा में लाभ माध्यम की स्थिति भी फोटॉन और लाभ माध्यम के बीच बातचीत के समय को प्रभावित करेगी, और फिर पल्स चौड़ाई को प्रभावित करेगी।

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

डी. पंप स्रोत और पंप मोड पंप स्रोत की शक्ति स्थिरता और पंप मोड का चुनाव भी पल्स चौड़ाई पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।

3. सामान्य पल्स चौड़ाई नियंत्रण विधियाँ

क. लेज़र के कार्य मोड में परिवर्तन: लेज़र का कार्य मोड सीधे उसकी पल्स चौड़ाई को प्रभावित करेगा। पल्स चौड़ाई को निम्नलिखित मापदंडों को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है: पंप स्रोत की आवृत्ति और तीव्रता, पंप स्रोत का ऊर्जा इनपुट, और लाभ माध्यम में कण जनसंख्या व्युत्क्रमण की डिग्री; आउटपुट लेंस की परावर्तकता अनुनादक में प्रतिक्रिया दक्षता को बदल देती है, जिससे पल्स निर्माण प्रक्रिया प्रभावित होती है।

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

ग. धारा मॉडुलन: लेज़र माध्यम में इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के वितरण को विनियमित करने के लिए विद्युत आपूर्ति के आउटपुट धारा को परिवर्तित करके, और फिर पल्स चौड़ाई को परिवर्तित करके। इस विधि की प्रतिक्रिया गति तेज़ है और यह उन अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जिनमें त्वरित समायोजन की आवश्यकता होती है।

डी. स्विच मॉड्यूलेशन: पल्स चौड़ाई को समायोजित करने के लिए लेजर की स्विचिंग स्थिति को नियंत्रित करके।

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

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

लेजर मॉड्यूलेशनप्रौद्योगिकी एक ऐसी तकनीक है जो लेज़र को वाहक के रूप में उपयोग करती है और उस पर सूचना लोड करती है। लेज़र के साथ संबंध के अनुसार, इसे आंतरिक मॉडुलन और बाह्य मॉडुलन में विभाजित किया जा सकता है। आंतरिक मॉडुलन उस मॉडुलन विधा को संदर्भित करता है जिसमें मॉडुलित संकेत लेज़र दोलन की प्रक्रिया में लोड किया जाता है ताकि लेज़र दोलन मापदंडों को बदला जा सके और इस प्रकार लेज़र आउटपुट विशेषताओं को बदला जा सके। बाह्य मॉडुलन उस मॉडुलन विधा को संदर्भित करता है जिसमें लेज़र बनने के बाद मॉडुलन संकेत जोड़ा जाता है, और लेज़र के दोलन मापदंडों को बदले बिना आउटपुट लेज़र गुणों को बदल दिया जाता है।

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

तीव्रता न्यूनाधिकपल्स की चौड़ाई को लेजर प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन को समायोजित करके नियंत्रित किया जाता है।

चरण मॉड्यूलेटर: प्रकाश तरंग के चरण को बदलकर पल्स की चौड़ाई को समायोजित किया जाता है।

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