ट्यूनेबल अर्धचालक लेजर (ट्यूनेबल लेजर) का ट्यूनिंग सिद्धांत

ट्यूनिंग सिद्धांतट्यूनेबल अर्धचालक लेजर(ट्यूनेबल लेजर)

ट्यूनेबल सेमीकंडक्टर लेज़र एक प्रकार का लेज़र है जो एक निश्चित सीमा में लेज़र आउटपुट की तरंगदैर्ध्य को लगातार बदल सकता है। ट्यूनेबल सेमीकंडक्टर लेज़र तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए गुहा की लंबाई, ग्रेटिंग परावर्तन स्पेक्ट्रम, कला और अन्य चरों को समायोजित करने के लिए थर्मल ट्यूनिंग, इलेक्ट्रिकल ट्यूनिंग और मैकेनिकल ट्यूनिंग का उपयोग करता है। इस प्रकार के लेज़र का उपयोग प्रकाशिक संचार, स्पेक्ट्रोस्कोपी, संवेदन, चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। चित्र 1 एक लेज़र की मूल संरचना को दर्शाता है।ट्यूनेबल लेजरइसमें प्रकाश लाभ इकाई, आगे और पीछे के दर्पणों से बनी FP गुहा, और ऑप्टिकल मोड चयन फ़िल्टर इकाई शामिल है। अंत में, परावर्तन गुहा की लंबाई को समायोजित करके, ऑप्टिकल मोड फ़िल्टर तरंगदैर्ध्य चयन आउटपुट तक पहुँच सकता है।

चित्र .1

ट्यूनिंग विधि और उसकी व्युत्पत्ति

ट्यूनेबल का ट्यूनिंग सिद्धांतअर्धचालक लेज़रोंआउटपुट लेज़र तरंगदैर्घ्य में निरंतर या असतत परिवर्तन प्राप्त करने के लिए, यह मुख्य रूप से लेज़र अनुनादक के भौतिक मापदंडों को बदलने पर निर्भर करता है। इन मापदंडों में अपवर्तनांक, गुहा की लंबाई और मोड चयन शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं। निम्नलिखित कई सामान्य ट्यूनिंग विधियों और उनके सिद्धांतों का विवरण देता है:

1. वाहक इंजेक्शन ट्यूनिंग

वाहक इंजेक्शन ट्यूनिंग, अर्धचालक लेज़र के सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट की गई धारा को बदलकर पदार्थ के अपवर्तनांक को परिवर्तित करने का कार्य है, ताकि तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त की जा सके। जब धारा बढ़ती है, तो सक्रिय क्षेत्र में वाहक सांद्रता बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अपवर्तनांक में परिवर्तन होता है, जो लेज़र तरंगदैर्ध्य को प्रभावित करता है।

2. थर्मल ट्यूनिंग: थर्मल ट्यूनिंग, तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए लेज़र के ऑपरेटिंग तापमान को बदलकर पदार्थ के अपवर्तनांक और गुहा की लंबाई को बदलना है। तापमान में परिवर्तन पदार्थ के अपवर्तनांक और भौतिक आकार को प्रभावित करता है।

3. यांत्रिक ट्यूनिंग: यांत्रिक ट्यूनिंग में लेज़र के बाहरी प्रकाशीय तत्वों की स्थिति या कोण बदलकर तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग प्राप्त की जाती है। सामान्य यांत्रिक ट्यूनिंग विधियों में विवर्तन झंझरी का कोण बदलना और दर्पण की स्थिति को बदलना शामिल है।

4 विद्युत-ऑप्टिकल ट्यूनिंग विद्युत-ऑप्टिकल ट्यूनिंग, अर्धचालक पदार्थ पर विद्युत क्षेत्र लगाकर उसके अपवर्तनांक को परिवर्तित करके प्राप्त की जाती है, जिससे तरंगदैर्घ्य ट्यूनिंग प्राप्त होती है। इस विधि का सामान्यतः उपयोग किया जाता हैइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (ईओएम) और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकली ट्यून्ड लेज़र।

संक्षेप में, ट्यूनेबल सेमीकंडक्टर लेज़र का ट्यूनिंग सिद्धांत मुख्य रूप से अनुनादक के भौतिक मापदंडों को बदलकर तरंगदैर्ध्य ट्यूनिंग को साकार करता है। इन मापदंडों में अपवर्तनांक, गुहा की लंबाई और मोड चयन शामिल हैं। विशिष्ट ट्यूनिंग विधियों में वाहक इंजेक्शन ट्यूनिंग, थर्मल ट्यूनिंग, मैकेनिकल ट्यूनिंग और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल ट्यूनिंग शामिल हैं। प्रत्येक विधि का अपना विशिष्ट भौतिक तंत्र और गणितीय व्युत्पत्ति होती है, और उपयुक्त ट्यूनिंग विधि का चयन विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं, जैसे ट्यूनिंग रेंज, ट्यूनिंग गति, रिज़ॉल्यूशन और स्थिरता, के अनुसार विचार करने की आवश्यकता होती है।