सिद्धांत और 589nm लेज़रों का अनुप्रयोग

589nm पीला लेज़र्स589 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ ऑप्टोजेनेटिक्स में उपयोग किया जा सकता है, सोडियम लेजर बीकन, तापमान और पवन लेजर रडार, लेजर रमन, गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण, शहरी परिदृश्य, वैज्ञानिक अनुसंधान, और राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य क्षेत्रों {{1} {

589nm लेजर के भौतिक सिद्धांत

1. सोडियम डी लाइन और 589nm तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध

589nm लेजर का मुख्य भौतिक आधार सोडियम परमाणुओं का ऊर्जा स्तर संक्रमण है . सोडियम परमाणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉनों (3S → 3P) दो विशेषता वर्णक्रमीय रेखाओं का उत्पादन करेंगे जब deexcited, अर्थात् सोडियम D लाइनें:

D लाइन: 589.6nm (3p¹p₁/→ → 3S¹s/₂ ₂))

D लाइन: 589.0nm (3p¹p₃/→ → 3S¹s/₂ ₂))

चूंकि ये दो वर्णक्रमीय रेखाएँ बहुत करीब हैं (केवल 0 . 6nm अंतर), उन्हें आमतौर पर सामूहिक रूप से 589nm सोडियम येलो लाइट . के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो सोडियम परमाणुओं के साथ इस तरंग दैर्ध्य की प्रतिध्वनि विशेषताओं को लेसर गाइड सितारों (एलजीएस) और ठंडे प्रयोगों जैसे अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है।

2. लेजर पीढ़ी के लिए बुनियादी शर्तें

स्थिर 589nm लेजर उत्पन्न करने के लिए, लेजर के तीन तत्वों को पूरा किया जाना चाहिए:

उत्तेजित उत्सर्जन: लाभ मीडिया में सोडियम परमाणु या इलेक्ट्रॉनों (जैसे कि एनडी: YAG) बाहरी पंपिंग (जैसे प्रकाश या वर्तमान) के माध्यम से उच्च ऊर्जा स्तरों पर कूदने के लिए बनाए जाते हैं .

कण उलटा: उच्च-ऊर्जा स्तर के कणों की संख्या लेजर माध्यम (जैसे कि नियोडिमियम-डोपेड क्रिस्टल या डाई) में कम-ऊर्जा स्तरों की संख्या से अधिक है, जो एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को बढ़ाने के लिए .} {

गुंजयमान गुहा: एक ऑप्टिकल फीडबैक सिस्टम रिफ्लेक्टर्स (जैसे डीपीएसएस लेजर या डाई लेजर) से बना है जो स्क्रीन और 589nm . के पास मोड को बढ़ाता है

3. आवृत्ति रूपांतरण प्रौद्योगिकी (nonlinear ऑप्टिकल विधि)

चूंकि सीधे 589nm लेजर उत्पन्न करना मुश्किल है, नॉनलाइनर फ्रीक्वेंसी रूपांतरण तकनीक का उपयोग आमतौर पर किया जाता है:

ND: YAG LASER 1064NM मौलिक आवृत्ति प्रकाश . का उत्सर्जन करता है

फ़्रीक्वेंसी डबलिंग (SHG): नॉनलाइनियर क्रिस्टल (जैसे LBO) . के माध्यम से 532nm (दूसरा हार्मोनिक) में परिवर्तित

रमन शिफ्ट: 532nm प्रकाश आवृत्ति को 589nm . में स्थानांतरित करने के लिए रमन मीडिया (जैसे उच्च दबाव हाइड्रोजन या ठोस क्रिस्टल) का उपयोग करें

589nm लेजर की तकनीकी प्राप्ति

वर्तमान में, 589nm लेजर मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन तकनीकी समाधानों द्वारा महसूस किया जाता है, प्रत्येक अपने स्वयं के फायदे और नुकसान के साथ:

(1) सॉलिड-स्टेट लेजर (एनडी: YAG + NONLINEAR फ्रीक्वेंसी रूपांतरण)

सिद्धांत:
सबसे पहले, एनडी: YAG लेजर 1064NM मौलिक आवृत्ति प्रकाश . उत्पन्न करता है

यह एक आवृत्ति दोहरीकरण क्रिस्टल (जैसे LBO, BBO) . के माध्यम से 532nm हरी बत्ती में परिवर्तित हो जाता है

फिर 532nm को 589nm . में परिवर्तित करने के लिए रमन फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट (जैसे उच्च दबाव हाइड्रोजन सेल या ठोस-राज्य रमन क्रिस्टल) का उपयोग करें

लाभ:

उच्च शक्ति (दसियों वाट तक), अच्छी स्थिरता, उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त जैसे सोडियम गाइड स्टार .

प्रौद्योगिकी परिपक्व और व्यापक रूप से वेधशालाओं में उपयोग की जाती है (जैसे कि केक और वीएलटी टेलीस्कोप्स) .

नुकसान:

सिस्टम जटिल है और सटीक तापमान नियंत्रण और ऑप्टिकल संरेखण . की आवश्यकता है

रमन आवृत्ति शिफ्ट दक्षता कम है (आमतौर पर<50%) and the energy loss is large.

(2) डाई लेजर (589nm के लिए ट्यून करने योग्य)

सिद्धांत:

लाभ के माध्यम के रूप में कार्बनिक डाई (जैसे कि रोडामाइन 6 जी) का उपयोग करें, और आउटपुट 589nm के माध्यम से झंझरी ट्यूनिंग . के माध्यम से

लाभ:

तरंग दैर्ध्य लगातार समायोज्य है, प्रयोगशाला वर्णक्रमीय अनुसंधान के लिए उपयुक्त है .

सोडियम डी लाइन (589 . 0/589.6nm) से सटीक रूप से मेल खा सकते हैं।

नुकसान:

डाई को नीचा दिखाना आसान है और इसे नियमित रूप से बदलने की आवश्यकता है, और रखरखाव की लागत उच्च . है

आउटपुट पावर कम है (आमतौर पर<1W), and the stability is greatly affected by the pump source.

(3) अर्धचालक लेजर (प्रत्यक्ष उत्सर्जन या बाहरी गुहा प्रतिक्रिया)

सिद्धांत:

589nm . के तरंग दैर्ध्य को लॉक करने के लिए वॉल्यूम ब्रैग ग्रेटिंग (VBG) के साथ संयुक्त रूप से विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सेमीकंडक्टर गेन चिप्स (जैसे GainP/AlgAinp) का उपयोग करें

लाभ:

छोटे आकार, उच्च दक्षता, पोर्टेबल अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त (जैसे चिकित्सा उपकरण) .

कोई जटिल आवृत्ति रूपांतरण की आवश्यकता नहीं है, और बिजली की खपत कम . है

नुकसान:

तरंग दैर्ध्य तापमान से आसानी से प्रभावित होता है और सक्रिय आवृत्ति स्थिरीकरण की आवश्यकता होती है (जैसे कि संतृप्ति अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक) .

एकल ट्यूब की शक्ति सीमित है (आमतौर पर<500mW), and high power requires multiple tubes to be combined.

589nm लेजर के अनुप्रयोग फ़ील्ड

1. अनुकूली ऑप्टिक्स और खगोलीय अवलोकन

(1) सोडियम गाइड स्टार (एलजीएस)

सिद्धांत:

589nm लेजर सोडियम परमाणु परत (मध्य वातावरण) 90-100} किमी ऊपर पृथ्वी की सतह से कृत्रिम गाइड सितारों . का उत्पादन करने के लिए उत्तेजित करता है

समारोह:

वायुमंडलीय टर्बुलेंस . के प्रभाव को ऑफसेट करने के लिए बड़े जमीन-आधारित दूरबीनों (जैसे कि केक और वीएलटी) के लिए वास्तविक समय वेवफ्रंट सुधार प्रदान करें

अवलोकन संकल्प में महत्वपूर्ण सुधार (विवर्तन सीमा के करीब) .

लाभ:

प्राकृतिक गाइड सितारों के साथ तुलना में, सोडियम गाइड सितारों को मांग पर उत्पन्न किया जा सकता है और लचीली स्थिति . है

उज्ज्वल सितारों के बिना अवलोकन क्षेत्रों पर लागू होता है (जैसे कि मिल्की वे के अंधेरे क्षेत्र) .

(२) विस्तारित अनुप्रयोग

मल्टी-लेजर गाइड स्टार सिस्टम: कई 589NM लेज़र्स एक साथ काम करते हैं ताकि दृश्य विरूपण के बड़े क्षेत्र को सही किया जा सके .}

अंतरिक्ष मलबे ट्रैकिंग: सोडियम परत परिलक्षित लेजर कम-पृथ्वी कक्षा में मलबे की निगरानी में सहायता करता है .

2. बायोमेडिकल एप्लिकेशन

(1) फोटोडायनामिक थेरेपी (पीडीटी)

सिद्धांत:
589NM को हीमोग्लोबिन जैसे जैविक अणुओं द्वारा चुनिंदा रूप से अवशोषित किया जा सकता है और इसका उपयोग संवहनी रोगों के लक्षित उपचार के लिए किया जाता है .

मामला:

पोर्ट वाइन दाग: लेजर एपिडर्मिस में प्रवेश करता है और हीमोग्लोबिन द्वारा अवशोषित होता है, असामान्य रक्त वाहिकाओं को नष्ट कर देता है .

धब्बेदार अध: पतन: रेटिना रोगों का सहायक उपचार .

(२) प्रतिदीप्ति इमेजिंग

सोडियम आयन लेबलिंग:

589NM सेलुलर सोडियम आयन डायनेमिक्स (जैसे न्यूरोनल विद्युत गतिविधि) . का अध्ययन करने के लिए सोडियम आयन फ्लोरोसेंट जांच को उत्तेजित करता है

लाभ:

कम फोटोटॉक्सिसिटी, विवो . में दीर्घकालिक अवलोकन के लिए उपयुक्त

3. अनुसंधान और उद्योग

(1) कोल्ड एटम फिजिक्स और बोस-आइंस्टीन संघनन (बीईसी)

समारोह:

589NM लेजर का उपयोग सोडियम परमाणु लेजर कूलिंग (डॉपलर कूलिंग) के लिए किया जाता है ताकि μk स्तर . के अल्ट्रा-कम तापमान को प्राप्त किया जा सके

यह BEC (क्वांटम स्टेट मैटर) की तैयारी में एक महत्वपूर्ण कदम है .

मामले:

एमआईटी और हार्वर्ड जैसी प्रयोगशालाएँ सुपरफ्लुएडिटी और क्वांटम सिमुलेशन . का अध्ययन करने के लिए 589nm लेज़रों का उपयोग करती हैं

(२) सटीक माप

वर्णक्रमीय अंशांकन:

स्पेक्ट्रोमीटर (जैसे कि खगोलीय स्पेक्ट्रोमीटर) . को कैलिब्रेट करने के लिए एक मानक तरंग दैर्ध्य के रूप में उपयोग किया जाता है

गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगाना:

इंटरफेरोमीटर के ऑप्टिकल पथ डिबगिंग में सहायता करता है (जैसे कि लिगो) .

4. अन्य एप्लिकेशन

(1) लेजर डिस्प्ले और लाइटिंग

सोडियम लैंप रिप्लेसमेंट:

589nm लेज़रों की उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी का उपयोग उच्च रंग प्रतिपादन प्रकाश या कला प्रक्षेपण . के लिए किया जा सकता है

लेजर सिनेमा:

रंग सरगम कवरेज . का विस्तार करने के लिए RGB लेज़रों के साथ संयुक्त

(२) औद्योगिक प्रसंस्करण

विशेष सामग्री प्रसंस्करण:

कुछ पॉलिमर/फिल्मों की चयनात्मक प्रसंस्करण (जैसे कि OLED मरम्मत) .

अनुप्रयोग सारांश तालिका

भविष्य की रुझान

खगोल: का विकासउच्च शक्ति।

दवाके साथ एकीकरणनैनोप्रोबेसलक्षित चिकित्सा में बढ़ी हुई परिशुद्धता के लिए .

क्वांटम तकनीकमें आवेदनसोडियम परमाणु घड़ियाँया क्वांटम मेमोरी .

589nm लेज़रों की अंतःविषय क्षमता का विस्तार जारी है, विशेष रूप से मेंपरिमाण प्रौद्योगिकीऔरचरम-पर्यावरण संवेदन.

589nm लेजर, लीवरेजिंग सोडियम डी-लाइन उत्सर्जन (589.0/589.6nm), महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के साथ एक बहुमुखी उपकरण हैखगोल(अनुकूली प्रकाशिकी के लिए सोडियम गाइड सितारे),बायोमेडिसिन(फोटोडायनामिक थेरेपी और सेलुलर इमेजिंग),क्वांटम अनुसंधान(कोल्ड एटम कूलिंग और बीईसी अध्ययन), औरउद्योग। अनुशासन .

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