कितने लेजर जेनरेटर हैं? (भाग ---- पहला)

के सिद्धांत के विश्लेषण के अनुसारलेजर पीढ़ी, यह ज्ञात है कि लेजर "उत्तेजना स्रोत" की क्रिया के तहत है, परमाणु के उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, और बहुत कम समय तक रहने के बाद निम्न स्तर पर संक्रमण होता है, और लेजर उत्सर्जित होता है एक ही समय पर। यह जानना मुश्किल नहीं है कि पदार्थ के कई, कई परमाणु होने चाहिए जो "उत्तेजना स्रोत" की कार्रवाई के तहत लेजर प्रकाश उत्सर्जित कर सकते हैं।

मोटे तौर पर, लेजर जनरेटर बनाने के लिए चार तत्व होते हैं:

①लेज़र उत्पन्न करने के लिए कार्यशील माध्यम का चयन करें। यह गैस, तरल, ठोस या अर्धचालक हो सकता है, जब तक माध्यम में कण जनसंख्या व्युत्क्रम प्राप्त किया जा सकता है, लेजर प्राप्त किया जा सकता है।

② "प्रेरक" चुनना महत्वपूर्ण है। "उत्तेजना स्रोत" माध्यम के निम्न-स्तर के इलेक्ट्रॉनों को प्रभावी ढंग से उच्च स्तर पर परिवर्तित करता है, जिससे तथाकथित इलेक्ट्रॉन संख्या उत्क्रमण प्राप्त होता है। गैस डिस्चार्ज की विधि का उपयोग ढांकता हुआ परमाणुओं को उत्तेजित करने के लिए गतिज ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करने के लिए किया जा सकता है, जिसे विद्युत उत्तेजना कहा जाता है; एक पल्स प्रकाश स्रोत का उपयोग कार्यशील माध्यम को विकिरणित करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसे प्रकाश उत्तेजना कहा जाता है; थर्मल प्रोत्साहन, और रासायनिक प्रोत्साहन इत्यादि हैं। उत्तेजना के विभिन्न तरीकों को पम्पिंग या पम्पिंग के रूप में देखा जाता है। "पम्पिंग" का उद्देश्य उच्च ऊर्जा स्तर में कणों की संख्या को निम्न ऊर्जा स्तर से अधिक बनाना है।

③ अनुनादक का निर्माण करना भी महत्वपूर्ण है। क्योंकि "पंप" द्वारा उत्पन्न लेजर की तीव्रता बहुत कमजोर है और इसे व्यावहारिक रूप से लागू नहीं किया जा सकता है, कमजोर लेजर को लेजर के साथ प्रतिध्वनित करने की आवश्यकता होती है, ताकि व्यावहारिक अनुप्रयोग की डिग्री प्राप्त करने के लिए आउटपुट लेजर को बढ़ाया जा सके।

④ उच्च-ऊर्जा लेज़रों को शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है। रेज़ोनेटर के अंदर तेज़ रोशनी के कारण, रेज़ोनेटर को ठंडा करने की आवश्यकता होती है।

लेज़र के कार्यशील माध्यम के अनुसार, ठोस लेज़र, गैस लेज़र, अर्धचालक लेज़र, रासायनिक लेज़र होते हैं, और अब एक "पारदर्शी सिरेमिक लेज़र" है।

लेज़र के आउटपुट मोड के अनुसार, निरंतर लेज़र और पल्स लेज़र होते हैं।

लेज़र के प्रदर्शन संकेतक मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं पर केंद्रित हैं: सबसे पहले, लेज़र बीम की आवृत्ति रेंज, क्योंकि लेज़र "उत्तेजना स्रोत" कर सकता है, लेकिन प्रकाश स्रोत का स्पेक्ट्रम विश्लेषण भी कर सकता है, इसलिए यह जानना आवश्यक है लेजर का स्पेक्ट्रम; दूसरा लेज़र बीम की शक्ति है, विशेष रूप से अधिकतम शक्ति क्योंकि शक्ति का आकार लेज़र की अनुप्रयोग सीमा को चित्रित करता है; तीसरा लेजर बीम ऊर्जा एकाग्रता का विकिरण क्षेत्र है, क्योंकि विभिन्न अनुप्रयोगों में विकिरण क्षेत्र अलग-अलग होता है।

Ⅰ. सॉलिड-स्टेट लेज़र

लेजर को कई ठोस सामग्रियों से बनाया जा सकता है। विशेष रूप से, सिंथेटिक तरीकों से, सिरेमिक के निर्माण की प्रक्रिया में, आप विभिन्न घटकों वाले क्रिस्टल बना सकते हैं, जिन्हें "पारदर्शी सिरेमिक लेजर माध्यम" कहा जाता है, अब, कृत्रिम क्रिस्टल से बना लेजर बहुत सुविधाजनक और व्यावहारिक है। यहां तीन सामान्य सॉलिड-स्टेट लेजर हैं।

1. रूबी लेजर

पहला लेज़र रूबी लेज़र था। जुलाई 1960 में, मैमन ने सफलतापूर्वक दुनिया का पहला रूबी लेजर बनाया, उन्होंने रूबी क्रिस्टल में एक फ्लैश की रोशनी चमकाई, जिससे एक सुसंगत पल्स लेजर बीम का निर्माण हुआ, जिसने दुनिया को चौंका दिया और लेजर के विकास में तेजी आई।

विश्लेषण से पता चलता है कि माणिक एक क्रिस्टल है, और इसका मैट्रिक्स Al2O3 (एल्यूमीनियम ऑक्साइड) है, जिसमें Cr2O3 (क्रोमियम ट्राइऑक्साइड) का 0.03-0.4 प्रतिशत (वजन अनुपात) होता है, इसलिए आप दबा सकते हैं इन सामग्रियों को पाउडर बनाने, वैक्यूम सिंटरिंग, आप कृत्रिम रूबी क्रिस्टल का उत्पादन कर सकते हैं, कृत्रिम रूबी रॉड उत्पादन लेजर प्रदर्शन के साथ बेहतर, व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इस तरह के लेजर माध्यम का भी पूरी तरह से अध्ययन किया गया है; विशेष रूप से, "पंप स्रोत" मजबूत स्पंदित क्सीनन लैंप को अपनाता है; अनुनादक अभी भी पुराना तरीका है, लेजर के दोनों सिरों पर, दो उच्च परावर्तन दर्पणों के साथ एक दूसरे का सामना करना पड़ता है, एक प्रतिध्वनि में भाग लेने के लिए लेजर को लगभग पूरी तरह से कार्य माध्यम में प्रतिबिंबित करेगा, दूसरा अधिकांश प्रकाश को वापस प्रतिबिंबित करेगा प्रतिध्वनि के लिए, और लेजर की एक छोटी मात्रा को दर्पण के माध्यम से उत्सर्जित होने दें, उत्सर्जित एक मजबूत लेजर है, जिसका उपयोग व्यावहारिक लेजर के लिए किया जाता है।

अब, रूबी लेजर की आउटपुट ऊर्जा हजारों जूल तक विभिन्न स्तरों पर बनाई जा सकती है।

2. नियोडिमियम-डोप्ड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट क्रिस्टल लेजर

नियोडिमियम-डॉप्ड येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट क्रिस्टल 3:5 निगमन (Nd2O3) के अनुपात के अनुसार येट्रियम (Y2O3) और एल्यूमीनियम (Al2O3) से बना है, दबाव मोल्डिंग, 1700 डिग्री पर वैक्यूम में क्रिस्टल सिंटरिंग, अक्सर निकट और दूर अवरक्त में उपयोग किया जाता है सॉलिड-स्टेट लेजर, बेहतर प्रदर्शन। एक सतत क्रिप्टन लैंप या टंगस्टन आयोडाइड लैंप का उपयोग पंप प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता है, जो कि 3-वैलेंट एनडी आयन के अवशोषण बैंड से मेल खाता है। नियोडिमियम-डोप्ड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट लेजर दसियों से सैकड़ों वाट तक हो सकते हैं, और उच्च शक्ति भी बना सकते हैं।

3. एनडी ग्लास लेजर

नियोडिमियम को सब्सट्रेट के रूप में उच्च शुद्धता वाले सिलिकेट ग्लास में शामिल किया जाता है, और इस नियोडिमियम ग्लास का उपयोग लेजर बनाने के लिए किया जाता है, फॉस्फेट का उपयोग नियोडिमियम को शामिल करने के लिए सब्सट्रेट के रूप में भी किया जाता है।

नियोडिमियम ग्लास लेजर उपरोक्त क्रिस्टल लेजर के समान ही काम करते हैं।

ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए कम-शक्ति वाले नियोडिमियम ग्लास लेजर का प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाता है, और ऑप्टिकल फाइबर संचार के विकास के लिए दो सबसे महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियां हैं सेमीकंडक्टर लेजर के साथ ऑप्टिकल सिग्नल का मॉड्यूलेशन, और रिपीटर्स के रूप में नियोडिमियम ग्लास लेजर का उपयोग (लोकप्रिय विज्ञान देखें) लेख शृंखला, क्रमांक 61). सिग्नल लाइट को रिपीटर्स द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, और ऑप्टिकल सिग्नल को लंबी दूरी पर प्रसारित किया जा सकता है।

हाई-पावर नियोडिमियम ग्लास लेजर बनाना भी आसान है। क्योंकि नियोडिमियम ग्लास की ऑप्टिकल एकरूपता अच्छी है, इसे बड़ी मात्रा में सामग्री में तैयार करना आसान है, जिसे क्रिस्टल की तुलना में संसाधित करना आसान है, और नियोडिमियम ग्लास की उत्पादन लागत बहुत कम है। नियोडिमियम ग्लास रॉड का आयतन जितना बड़ा होगा, आउटपुट लेजर ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी; इसलिए, नियोडिमियम ग्लास लेजर व्यवहार में पसंदीदा सॉलिड-स्टेट लेजर हैं, जो कम शक्ति या उच्च शक्ति हो सकते हैं।

परमाणु संलयन प्रयोगों में उच्च शक्ति वाले नियोडिमियम ग्लास लेजर का उपयोग किया गया है। 1974 में, शंघाई ऑप्टिकल मशीनरी इंस्टीट्यूट ने 100,{4}} मेगावाट के नैनोसेकंड स्तर पर छह उच्च-शक्ति नियोडिमियम ग्लास लेजर सिस्टम सफलतापूर्वक विकसित किए, जिससे उच्च तापमान और उच्च-घनत्व प्लाज्मा उत्पन्न करने के लिए लेजर के उपयोग को सफलतापूर्वक महसूस किया गया। परमाणु संलयन "इग्निशन" उपकरण में एक महान योगदान दे रहा है।

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