क्या आप नैरो लाइन चौड़ाई लेजर तकनीक जानते हैं?

जब आप लेज़रों के बारे में सोचते हैं तो आप क्या सोचते हैं? ए  लेजर तलवार लहराई स्टार वार्स में जनरल ग्रिवियस द्वारा? या रेजिडेंट ईविल के उन घातक लेजर चैनलों में से एक? या एक्स-मेन से स्कॉट की लेजर आंखें जो सब कुछ जला सकती हैं? ये "लेज़र", जैसा कि वे जाने जाते हैं, अक्सर कुछ विज्ञान कथा कार्यों में उच्च शक्ति और उच्च ऊर्जा के रूप में दिखाई देते हैं, जो महान शक्ति दिखाते हैं (चित्र 1 देखें)।

वास्तविक जीवन में, लेज़रों ने कई उद्योगों में भी प्रवेश कर लिया है, जिनमें चिकित्सा क्षेत्र जैसे लेज़र कॉस्मेटोलॉजी और मायोपिया उपचार से लेकर लेज़र मार्किंग, कटिंग और वेल्डिंग जैसे औद्योगिक विनिर्माण क्षेत्र, साथ ही रडार डिटेक्शन, माइक्रोस्कोपिक जैसे अत्याधुनिक वैज्ञानिक क्षेत्र शामिल हैं। इमेजिंग, और क्वांटम संचार जो हाल के वर्षों में उभरे हैं। वर्तमान में, लेजर तकनीक ने राष्ट्रीय रक्षा सुरक्षा, बायोमेडिकल, बुद्धिमान विनिर्माण और सूचना के विकास को बढ़ावा देने में उत्कृष्ट योगदान दिया है।

हालाँकि, क्या हमें जिन लेज़रों की आवश्यकता है उनमें उच्च शक्ति और महान "घातक क्षमता" होनी चाहिए जैसा कि फिल्म में दिखाया गया है?

सबसे पहले, हमें पारंपरिक प्रकाश स्रोत से अलग लेजर की बुनियादी विशेषताओं को देखना होगा, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, हमने पहले फिल्म और टेलीविजन कार्यों में उल्लेख किया है कि लेजर में शक्तिशाली विशेषताएं हैं, जो आमतौर पर चमक (शक्ति) के समानुपाती होती हैं ) लेज़र का, लेकिन यह भी दर्शाता है कि लेज़र में अच्छी दिशात्मक विशेषताएँ हैं।

इसके अलावा, एकवर्णीता और सुसंगतता भी ध्यान का केंद्र है। सामान्य प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश आमतौर पर आवृत्ति में भिन्न होता है, इसलिए इसमें विभिन्न प्रकार के रंग होते हैं, और लेजर द्वारा उत्सर्जित विभिन्न फोटॉन की आवृत्ति समान होती है, इसलिए यह एक बहुत ही उत्कृष्ट मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत है। इतना ही नहीं, क्योंकि लेज़र के उत्तेजित विकिरण फोटॉन चरण में सुसंगत होते हैं, अनुनादक की क्रिया के तहत लेज़र बीम के क्रॉस-सेक्शन पर बिंदुओं के बीच एक निश्चित चरण संबंध होता है, इसलिए सामान्य प्रकाश स्रोत की तुलना में, सुसंगतता लेज़र का भी उत्कृष्ट है. लेज़र की उत्कृष्ट मोनोक्रोमैटिकिटी और सुसंगतता विशेषताओं के साथ संयुक्त, भले ही किलोवाट और 10, 000 वॉट की कोई उच्च शक्ति "हेलो" न हो, फिर भी लेज़रों का उपयोग वर्णक्रमीय प्रौद्योगिकी, ऑप्टिकल माप और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जा सकता है।

लेज़र की विशेषताएँ पारंपरिक प्रकाश स्रोतों से भिन्न हैं

आज, हम चरम-संकीर्ण लिनिविथ लेजर के लिए एक "मोनोक्रोमैटिक" लेजर पेश करेंगे। इसका उद्भव लेजर के कई अनुप्रयोग क्षेत्रों में अंतराल को भरता है, और हाल के वर्षों में गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगाने, liDAR, वितरित सेंसिंग, उच्च गति सुसंगत ऑप्टिकल संचार और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, जो एक "मिशन" है जो नहीं हो सकता है लेज़र शक्ति में सुधार करके ही पूरा किया जा सकता है।

नैरो लिनिविथ लेजर का एहसास और अनुप्रयोग

लेजर के कार्यशील पदार्थ के अंतर्निहित लाभ लाइनविड्थ द्वारा सीमित, पारंपरिक ऑसिलेटर पर भरोसा करके संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर के आउटपुट को सीधे महसूस करना लगभग असंभव है। संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर के संचालन का एहसास करने के लिए, आमतौर पर लाभ स्पेक्ट्रम में अनुदैर्ध्य मापांक को सीमित करने या चयन करने और अनुदैर्ध्य मोड के बीच शुद्ध लाभ अंतर को बढ़ाने के लिए फिल्टर, झंझरी और अन्य उपकरणों का उपयोग करना आवश्यक होता है, ताकि वहाँ हो लेजर अनुनादक में कुछ या यहां तक ​​कि केवल एक अनुदैर्ध्य मोड दोलन। इस प्रक्रिया में, लेजर आउटपुट पर शोर के प्रभाव को नियंत्रित करना और बाहरी वातावरण के कंपन और तापमान परिवर्तन के कारण वर्णक्रमीय रेखाओं के चौड़ीकरण को कम करना अक्सर आवश्यक होता है; साथ ही, इसे शोर के स्रोत को समझने और लेजर के डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए चरण या आवृत्ति शोर वर्णक्रमीय घनत्व के विश्लेषण के साथ भी जोड़ा जा सकता है, ताकि संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर के स्थिर आउटपुट को प्राप्त किया जा सके।

आइए लेज़रों की कई अलग-अलग श्रेणियों के संकीर्ण लाइनविड्थ ऑपरेशन के कार्यान्वयन पर एक नज़र डालें।

1) सेमीकंडक्टर लेजर

सेमीकंडक्टर लेजर में कॉम्पैक्ट आकार, उच्च दक्षता, लंबे जीवन और आर्थिक लाभ के फायदे हैं।

पारंपरिक सेमीकंडक्टर लेजर में उपयोग किया जाने वाला फैब्री-पेरोट (एफपी) ऑप्टिकल रेज़ोनेटर आम तौर पर बहु-अनुदैर्ध्य मोड में दोलन करता है, और आउटपुट लाइन की चौड़ाई अपेक्षाकृत चौड़ी होती है, इसलिए संकीर्ण लाइन चौड़ाई का आउटपुट प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल फीडबैक को बढ़ाना आवश्यक है।

वितरित फीडबैक (डीएफबी) और वितरित ब्रैग प्रतिबिंब (डीबीआर) दो विशिष्ट आंतरिक ऑप्टिकल फीडबैक सेमीकंडक्टर लेजर हैं। उनकी संरचनाएं और आउटपुट स्पेक्ट्रा चित्र में दिखाए गए हैं। 5. छोटी झंझरी पिच और अच्छी तरंग दैर्ध्य चयनात्मकता के कारण, स्थिर एकल-आवृत्ति संकीर्ण लाइन-चौड़ाई आउटपुट प्राप्त करना आसान है। दो संरचनाओं के बीच मुख्य अंतर झंझरी की स्थिति है: डीएफबी संरचना आम तौर पर पूरे अनुनादक में ब्रैग झंझरी की आवधिक संरचना को वितरित करती है, और डीबीआर का अनुनादक आमतौर पर प्रतिबिंब झंझरी संरचना और लाभ क्षेत्र से बना होता है जिसमें एकीकृत होता है अंतिम सतह. इसके अलावा, डीएफबी लेज़र कम अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट और कम परावर्तनशीलता के साथ एम्बेडेड झंझरी का उपयोग करते हैं। डीबीआर लेजर उच्च अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट और उच्च परावर्तनशीलता के साथ सतह झंझरी का उपयोग करते हैं। दोनों संरचनाओं में एक बड़ी मुक्त वर्णक्रमीय सीमा होती है और कुछ नैनोमीटर की सीमा में मोड जंप के बिना तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग कर सकती है, जहां डीबीआर लेजर में डीएफबी लेजर की तुलना में व्यापक ट्यूनिंग रेंज होती है।

इसके अलावा, बाहरी कैविटी ऑप्टिकल फीडबैक तकनीक, जो सेमीकंडक्टर लेजर चिप के आउटगोइंग लाइट को फीडबैक देने और आवृत्ति का चयन करने के लिए बाहरी ऑप्टिकल तत्वों का उपयोग करती है, सेमीकंडक्टर लेजर के संकीर्ण लाइनविड्थ ऑपरेशन का भी एहसास कर सकती है।

2) फाइबर लेजर

फाइबर लेजर में उच्च पंप रूपांतरण दक्षता, अच्छी बीम गुणवत्ता और उच्च युग्मन दक्षता होती है, जो लेजर क्षेत्र में गर्म शोध विषय हैं। सूचना युग के संदर्भ में, फ़ाइबर लेज़रों की बाज़ार में मौजूदा ऑप्टिकल फ़ाइबर संचार प्रणालियों के साथ अच्छी अनुकूलता है। संकीर्ण रेखा की चौड़ाई, कम शोर और अच्छी सुसंगतता के फायदे के साथ एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर इसके विकास की महत्वपूर्ण दिशाओं में से एक बन गया है।

एकल अनुदैर्ध्य मोड ऑपरेशन संकीर्ण लाइन-चौड़ाई आउटपुट प्राप्त करने के लिए फाइबर लेजर का मूल है, आमतौर पर एकल आवृत्ति फाइबर लेजर के अनुनादक की संरचना के अनुसार डीएफबी प्रकार, डीबीआर प्रकार और रिंग प्रकार में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से, डीएफबी और डीबीआर एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर का कार्य सिद्धांत डीएफबी और डीबीआर सेमीकंडक्टर लेजर के समान है।

डीएफबी फाइबर लेजर वितरित ब्रैग ग्रेटिंग को फाइबर में लिखना है। क्योंकि थरथरानवाला की कामकाजी तरंग दैर्ध्य फाइबर अवधि से प्रभावित होती है, अनुदैर्ध्य मोड को झंझरी की वितरित प्रतिक्रिया द्वारा चुना जा सकता है। डीबीआर लेजर का लेजर रेज़ोनेटर आमतौर पर फाइबर ब्रैग झंझरी की एक जोड़ी द्वारा बनता है, और एकल अनुदैर्ध्य मोड मुख्य रूप से संकीर्ण बैंड और कम परावर्तन फाइबर ब्रैग झंझरी द्वारा चुना जाता है। हालाँकि, इसके लंबे अनुनादक, जटिल संरचना और प्रभावी आवृत्ति भेदभाव तंत्र की कमी के कारण, रिंग के आकार की गुहा में मोड हॉपिंग का खतरा होता है, और लंबे समय तक निरंतर अनुदैर्ध्य मोड में स्थिर रूप से काम करना मुश्किल होता है।

3) सॉलिड-स्टेट लेजर

1960 में, दुनिया का पहला रूबी लेजर एक सॉलिड-स्टेट लेजर था, जिसकी विशेषता उच्च आउटपुट ऊर्जा और व्यापक तरंग दैर्ध्य कवरेज थी। सॉलिड-स्टेट लेजर की अनूठी स्थानिक संरचना इसे संकीर्ण लाइनविड्थ आउटपुट के डिजाइन में अधिक लचीला बनाती है। वर्तमान में, लागू की गई मुख्य विधियों में शॉर्ट कैविटी विधि, वन-वे रिंग कैविटी विधि, इंट्राकैविटी मानक विधि, टोरसन पेंडुलम मोड कैविटी विधि, वॉल्यूम ब्रैग ग्रेटिंग विधि और बीज इंजेक्शन विधि शामिल हैं।

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