लेजर का सिद्धांत और कार्य क्या है?

कैसेलेजरकाम

मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़रों को छोड़कर, सभी प्रकार के लेज़रों का मूल कार्य सिद्धांत समान है। लेजर पीढ़ी के लिए आवश्यक शर्तें कण संख्या उलटा और हानि से अधिक लाभ हैं, इसलिए डिवाइस में आवश्यक घटकों में उत्तेजना (या पंपिंग) स्रोत और मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर के साथ काम करने वाला माध्यम शामिल है। उत्तेजना बाहरी ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद एक उत्तेजित अवस्था में काम करने वाले माध्यम की उत्तेजना है, जिससे कण आबादी के व्युत्क्रम की प्राप्ति और रखरखाव के लिए स्थितियां बनती हैं। उत्तेजना विधियों में ऑप्टिकल उत्तेजना, विद्युत उत्तेजना, रासायनिक उत्तेजना और परमाणु ऊर्जा उत्तेजना शामिल हैं।

कामकाजी माध्यम का मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर उत्तेजित विकिरण को प्रभावी बनाता है, जिससे प्रकाश प्रवर्धन का एहसास होता है। लेज़र में सामान्य घटक रेज़ोनेटर है, लेकिन रेज़ोनेटर (ऑप्टिकल रेज़ोनेटर देखें) एक आवश्यक भाग नहीं है। गुंजयमान यंत्र फोटॉनों को गुहा में एक सुसंगत आवृत्ति, चरण और चलने की दिशा बना सकता है, ताकि लेजर में अच्छी दिशा और सुसंगतता हो। इसके अलावा, यह काम करने वाले पदार्थ की लंबाई को बहुत अच्छी तरह से छोटा कर सकता है, और गुंजयमान गुहा (यानी, मोड चयन) की लंबाई को बदलकर उत्पन्न लेजर प्रकाश के मोड को भी समायोजित कर सकता है, इसलिए आमतौर पर लेज़रों में एक गुंजयमान गुहा होती है।

एक लेज़र में आम तौर पर तीन भाग होते हैं:

1. काम करने वाला पदार्थ:लेज़र का मूल, केवल वह पदार्थ जो ऊर्जा स्तर के संक्रमण को प्राप्त कर सकता है, लेज़र के कार्यशील पदार्थ के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

2. उत्साहवर्धक ऊर्जा:इसका कार्य काम करने वाले पदार्थ को ऊर्जा देना और परमाणुओं को कम ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर की बाहरी ऊर्जा में उत्तेजित करना है। आमतौर पर प्रकाश ऊर्जा, तापीय ऊर्जा, विद्युत ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा आदि हो सकती हैं।

3. ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा:पहला कार्य काम करने वाले पदार्थ के उत्तेजित विकिरण को जारी रखना है; दूसरा फोटॉन को लगातार तेज करना है; तीसरा लेजर आउटपुट की दिशा को सीमित करना है। सबसे सरल ऑप्टिकल अनुनादक में हेने लेजर के दोनों सिरों पर रखे दो समांतर दर्पण होते हैं। जब कुछ नियॉन परमाणु कण संख्या व्युत्क्रम प्राप्त करने वाले दो ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण करते हैं, और लेज़र की दिशा के समानांतर फोटॉनों को विकीर्ण करते हैं, तो ये फोटॉन दो दर्पणों के बीच आगे और पीछे परावर्तित होंगे, इस प्रकार लगातार उत्तेजित विकिरण उत्पन्न करेंगे, बहुत जल्दी ए काफी शक्तिशाली लेजर का उत्पादन होता है।

लेजर द्वारा उत्सर्जित शुद्ध और वर्णक्रमीय रूप से स्थिर प्रकाश का कई तरह से उपयोग किया जा सकता है

रूबी लेजर:मूल लेज़र एक माणिक था जो एक चमकदार चमकती लाइट बल्ब से उत्तेजित था, और उत्पादित लेज़र एक निरंतर स्थिर बीम के बजाय एक "स्पंदित लेज़र" था। इस लेज़र द्वारा उत्पादित प्रकाश की गति की गुणवत्ता आज के उपयोग किए जाने वाले लेज़र डायोड द्वारा उत्पादित लेज़र से मौलिक रूप से भिन्न है। यह तीव्र प्रकाश उत्सर्जन, जो केवल कुछ नैनोसेकंड तक रहता है, लोगों के होलोग्राफिक पोर्ट्रेट जैसे आसानी से चलने वाली वस्तुओं को कैप्चर करने के लिए आदर्श है। पहला लेज़र चित्र 1967 में पैदा हुआ था। रूबी लेज़रों को महंगे माणिकों की आवश्यकता होती है और वे प्रकाश की केवल संक्षिप्त दालों का उत्पादन करते हैं।

हे-ने लेजर:1960 में वैज्ञानिकों अली जावन, विलियम आर.ब्रेनेट जूनियर और डोनाल्ड हेरियट ने हे-ने लेजर को डिजाइन किया। यह पहला गैस लेजर था, एक प्रकार का उपकरण जो आमतौर पर होलोग्राफिक फोटोग्राफरों द्वारा उपयोग किया जाता था। दो फायदे: 1. निरंतर लेजर आउटपुट उत्पन्न होता है; 2. प्रकाश उत्तेजना के लिए किसी फ्लैश बल्ब की आवश्यकता नहीं होती है, और बिजली से गैस उत्तेजित होती है।

लेज़र डायोड:लेजर डायोड वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले लेजर में से एक है। प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए डायोड के पीएन जंक्शन के दोनों किनारों पर इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के सहज पुनर्संयोजन की घटना को सहज उत्सर्जन कहा जाता है। जब स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन से उत्पन्न फोटोन सेमीकंडक्टर से गुजरते हैं, एक बार जब वे उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े के पास से गुजरते हैं, तो उन्हें नए फोटॉन उत्पन्न करने के लिए पुनः संयोजित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है, जो नए फोटॉनों को उत्सर्जित करने के लिए उत्तेजित वाहकों के पुनर्संयोजन को प्रेरित करता है। इस घटना को उत्तेजित कहा जाता है। उत्सर्जन।

यदि इंजेक्ट किया गया करंट काफी बड़ा है, तो थर्मल संतुलन राज्य के विपरीत वाहक वितरण का गठन किया जाएगा, अर्थात कणों की आबादी उलट जाती है। जब सक्रिय परत में बड़ी संख्या में वाहक उलट जाते हैं, तो सहज विकिरण द्वारा उत्पन्न फोटॉन की एक छोटी मात्रा गुंजयमान यंत्र के दोनों सिरों पर पारस्परिक प्रतिबिंब के कारण प्रेरित विकिरण उत्पन्न करेगी, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति-चयनात्मक अनुनाद की सकारात्मक प्रतिक्रिया होती है, या एक एक निश्चित आवृत्ति के लिए लाभ। जब लाभ अवशोषण हानि से अधिक होता है, तो पीएन जंक्शन-लेजर से अच्छी वर्णक्रमीय रेखाओं के साथ सुसंगत प्रकाश उत्सर्जित किया जा सकता है। लेजर डायोड के आविष्कार ने लेजर अनुप्रयोगों को तेजी से लोकप्रिय बना दिया है, और सूचना स्कैनिंग, ऑप्टिकल फाइबर संचार, लेजर रेंजिंग, लेजर रडार, लेजर डिस्क, लेजर पॉइंटर्स, सुपरमार्केट भुगतान संग्रह आदि जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों को लगातार विकसित और लोकप्रिय बनाया जा रहा है।

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