लेझर तत्त्व

लेसरचे तत्त्व उत्तेजित उत्सर्जनावर आधारित आहे, ही संकल्पना 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीला आइन्स्टाईनने मांडली होती. मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

- इलेक्ट्रॉन संक्रमण: कार्यरत माध्यमातील अणू किंवा रेणू पंप स्त्रोताच्या प्रभावाखाली ऊर्जा मिळवतात (जसे की विद्युत ऊर्जा, प्रकाश ऊर्जा इ.), कमी ऊर्जा पातळीपासून उच्च ऊर्जा पातळीपर्यंत संक्रमण, उत्तेजित स्थितीत प्रवेश करतात. उच्च ऊर्जा पातळी अस्थिर असल्यामुळे, अणू किंवा रेणू उत्स्फूर्तपणे कमी उर्जेच्या पातळीवर परत जातात, प्रक्रियेत फोटॉन सोडतात.

- रेझोनंट कॅव्हिटी रिफ्लेक्शन: हे फोटॉन रेझोनंट पोकळीमध्ये मागे-पुढे परावर्तित करतात, कार्यरत माध्यमातील इतर उत्तेजित-स्थिती अणू किंवा रेणूंशी संवाद साधतात, अधिक उत्तेजित उत्सर्जन सुरू करतात. यामुळे फोटॉनची संख्या अचानक वाढते, परिणामी उच्च-तीव्रता, अत्यंत मोनोक्रोमॅटिक आणि अत्यंत दिशात्मक लेसर प्रकाश होतो.

लेसर घटक

लेसरमध्ये प्रामुख्याने तीन भाग असतात: कार्यरत माध्यम, पंप स्त्रोत आणि अनुनाद पोकळी.

- कामकाजाचे माध्यम: हा लेझर निर्मितीचा पाया आहे. हे सक्रिय माध्यमाने बनलेले आहे जे लोकसंख्या उलथापालथ करण्यास सक्षम करते, जसे की रुबी, निओडीमियम ग्लास किंवा कार्बन डायऑक्साइड वायू.

- पंप स्त्रोत: कार्यरत माध्यमाला ऊर्जा प्रदान करते, उत्तेजित उत्सर्जन प्रेरित करते. सामान्य पद्धतींमध्ये विद्युत उत्तेजना आणि ऑप्टिकल उत्तेजना यांचा समावेश होतो.

- रेझोनंट गुहा: एकूण अंतर्गत परावर्तन मिरर आणि आंशिक अंतर्गत परावर्तन मिरर यांनी बनलेले, ते फीडबॅक आणि फोटॉनसाठी एक दोलन वातावरण प्रदान करते, ज्यामुळे त्यांना पोकळीमध्ये अनेक वेळा पुढे-मागे प्रवास करता येतो, उत्तेजित उत्सर्जन प्रभाव वाढतो आणि शेवटी लेसर आउटपुट तयार होतो.

सिंगल-मोड आणि मल्टी-मोड लेसरमधील फरक

सिंगल-मोड आणि मल्टी-मोड लेसरमधील मुख्य फरक आउटपुट बीममधील मोडच्या संख्येमध्ये आहे.

- सिंगल-मोड लेसर: प्रकाश प्रसाराच्या फक्त एका मोडला समर्थन देते. यात उच्च बीम गुणवत्ता, चांगली दिशा आणि सुसंगतता, एक मानक गोलाकार बीम स्पॉट आणि एक लहान विचलन कोन आहे. हे लेसर इंटरफेरोमीटर आणि फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशन सारख्या उच्च-परिशुद्धता अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे.

- मल्टी-मोड लेसर: प्रकाश प्रसाराच्या अनेक पद्धतींना समर्थन देते. यात मोठा आउटपुट बीम डायव्हर्जन कोन, जटिल बीम आकार आणि तीव्रता वितरण आणि एक लहान सुसंगत लांबी, परंतु उच्च आउटपुट पॉवर आहे. सामग्री प्रक्रिया आणि लेसर प्रदीपन यासारख्या कमी मागणी असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी हे योग्य आहे.

लेसर - गॉसियन बीम

लेसरांना गॉसियन बीम म्हणतात कारण त्यांच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये त्यांची तीव्रता वितरण अंदाजे गॉसियन फंक्शनशी सुसंगत आहे, याचा अर्थ तीव्रता मध्यभागी जास्त आहे आणि हळूहळू कडाकडे कमी होते, घंटा-आकाराचे वक्र प्रदर्शित करते.

हे वितरण वैशिष्ट्य रेझोनंट पोकळीमध्ये त्याच्या निर्मिती दरम्यान लेसरच्या स्वयं-पुनरुत्पादकतेमुळे उद्भवते; विवर्तन आणि प्रसारानंतरही, त्याचे तीव्रतेचे वितरण गौसियन स्वरूप राखते. गॉसियन बीममध्ये उत्कृष्ट फोकसिंग कार्यप्रदर्शन आणि मोनोक्रोमॅटिकता असते, प्रभावीपणे मोड स्पर्धा कमी करते आणि बीमची गुणवत्ता सुधारते, ज्यामुळे ते ऑप्टिकल सिस्टम डिझाइन, लेसर प्रक्रिया आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

लेझर वर्गीकरण लेझरचे अनेक प्रकारे वर्गीकरण केले जाऊ शकते, त्यापैकी एक कार्यरत माध्यम आहे:

- सॉलिड-स्टेट लेझर: हे कार्यरत माध्यम म्हणून घन पदार्थांचा वापर करतात, जसे की निओडीमियम-डोपड ॲल्युमिनियम गार्नेट (Nd:YAG) लेसर. या लेसरमध्ये सामान्यत: उच्च पॉवर आउटपुट आणि चांगली स्थिरता असते आणि औद्योगिक प्रक्रिया, औषध आणि वैज्ञानिक संशोधनात त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

- गॅस लेसर: हे वायूंचा वापर कार्यरत माध्यम म्हणून करतात, जसे की हेलियम-निऑन लेसर (He-Ne) आणि कार्बन डायऑक्साइड लेसर (CO2). गॅस लेसर दृश्यमान आणि अवरक्त वर्णक्रमीय क्षेत्रांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग आहेत.

- लिक्विड लेसर: डाई लेसर म्हणूनही ओळखले जाते, हे कार्य माध्यम म्हणून सेंद्रीय डाई सोल्यूशन वापरतात. त्यांची तरंगलांबी ट्युनेबिलिटी त्यांना वैज्ञानिक संशोधन आणि बायोमेडिसिनमध्ये अद्वितीय फायदे देते.

- सेमीकंडक्टर लेसर: हे सेमीकंडक्टर सामग्री कार्यरत माध्यम म्हणून वापरतात, जसे की लेसर डायोड. हे लेसर सूक्ष्मीकरण आणि एकत्रीकरणामध्ये फायदे देतात आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, लेसर प्रिंटिंग आणि इतर फील्डमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

- फ्री-इलेक्ट्रॉन लेसर: हे हाय-स्पीड फ्री इलेक्ट्रॉन बीम कार्यरत माध्यम म्हणून वापरतात. ते आउटपुट पॉवर आणि तरंगलांबीची विस्तृत श्रेणी देतात, ज्यामुळे ते उच्च-ऊर्जा भौतिकशास्त्र आणि एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीसाठी योग्य बनतात.