लेजर सिद्धान्त

लेजरहरूको सिद्धान्त उत्तेजित उत्सर्जनमा आधारित छ, यो अवधारणा पहिलो पटक २० औं शताब्दीको सुरुमा आइन्स्टाइनले प्रस्ताव गरेको थियो। मुख्य प्रक्रिया निम्नानुसार छ:

- इलेक्ट्रोन ट्रान्जिसन: काम गर्ने माध्यममा परमाणुहरू वा अणुहरूले पम्प स्रोत (जस्तै विद्युत ऊर्जा, प्रकाश ऊर्जा, आदि) को प्रभाव अन्तर्गत ऊर्जा प्राप्त गर्छन्, कम ऊर्जा स्तरबाट उच्च ऊर्जा स्तरमा संक्रमण, उत्साहित अवस्थामा प्रवेश गर्दछ। किनभने उच्च ऊर्जा स्तर अस्थिर छ, परमाणुहरू वा अणुहरू सहज रूपमा कम ऊर्जा स्तरमा फर्किन्छन्, प्रक्रियामा फोटानहरू जारी गर्छन्।

- रेजोनन्ट क्याभिटी रिफ्लेक्शन: यी फोटनहरूले रेजोनन्ट गुहा भित्र पछाडि र पछाडि प्रतिबिम्बित गर्दछ, अन्य उत्तेजित-स्थिति परमाणुहरू वा कार्य माध्यममा अणुहरूसँग अन्तरक्रिया गर्दै, अधिक उत्तेजित उत्सर्जन ट्रिगर गर्दछ। यसले फोटनको संख्या अचानक बढ्छ, उच्च तीव्रता, अत्यधिक मोनोक्रोमेटिक, र अत्यधिक दिशात्मक लेजर प्रकाशको परिणामस्वरूप।

लेजर कम्पोनेन्टहरू

लेजर मुख्यतया तीन भागहरू समावेश गर्दछ: काम गर्ने माध्यम, पम्प स्रोत, र अनुनाद गुहा।

- काम गर्ने माध्यम: यो लेजर उत्पादन को आधार हो। यो एक सक्रिय माध्यमबाट बनेको हुन्छ जसले जनसंख्या उल्टोपन सक्षम गर्दछ, जस्तै रुबी, नियोडिमियम ग्लास, वा कार्बन डाइअक्साइड ग्यास।

- पम्प स्रोत: काम गर्ने माध्यमलाई ऊर्जा प्रदान गर्दछ, उत्तेजित उत्सर्जन प्रेरित गर्दछ। सामान्य विधिहरूमा विद्युतीय उत्तेजना र अप्टिकल उत्तेजना समावेश छ।

- रेजोनन्ट गुहा: कुल आन्तरिक प्रतिबिम्ब मिरर र आंशिक आन्तरिक प्रतिबिम्ब मिररहरू मिलेर बनेको, यसले फोटोनहरूको लागि प्रतिक्रिया र एक दोलन वातावरण प्रदान गर्दछ, तिनीहरूलाई गुहा भित्र धेरै पटक अगाडि र पछाडि यात्रा गर्न अनुमति दिन्छ, उत्तेजित उत्सर्जन प्रभाव बढाउँछ र अन्ततः लेजर आउटपुट बनाउँछ।

एकल-मोड र बहु-मोड लेजरहरू बीचको भिन्नता

एकल-मोड र बहु-मोड लेजरहरू बीचको मुख्य भिन्नता आउटपुट बीममा मोडहरूको संख्यामा हुन्छ।

- एकल-मोड लेजर: प्रकाश प्रसार को एक मात्र मोड समर्थन गर्दछ। यसमा उच्च बीम गुणस्तर, राम्रो दिशात्मकता र सुसंगतता, एक मानक गोलाकार बीम स्थान, र एक सानो विचलन कोण छ। यो लेजर इन्टरफेरोमिटर र फाइबर अप्टिक संचार जस्ता उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त छ।

- बहु-मोड लेजर: प्रकाश प्रसार को धेरै मोड समर्थन गर्दछ। यसमा ठूलो आउटपुट बीम विचलन कोण, जटिल बीम आकार र तीव्रता वितरण, र छोटो सुसंगत लम्बाइ, तर उच्च उत्पादन शक्ति छ। यो सामग्री प्रशोधन र लेजर रोशनी जस्ता कम मांग अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त छ।

लेजरहरू - गाउसियन बीमहरू

लेजरहरूलाई गौसियन बीमहरू भनिन्छ किनभने तिनीहरूको क्रस-सेक्शनमा तिनीहरूको तीव्रता वितरण लगभग गाउसियन प्रकार्य अनुरूप हुन्छ, जसको अर्थ केन्द्रमा तीव्रता उच्च हुन्छ र घण्टी-आकारको वक्र प्रदर्शन गर्दै किनाराहरूमा बिस्तारै घट्दै जान्छ।

यो वितरण विशेषता लेजरको स्व-प्रजनन क्षमताबाट उत्पन्न हुन्छ यसको गठनको क्रममा रेजोनन्ट गुहा भित्र; विवर्तन र प्रसार पछि पनि, यसको तीव्रता वितरणले गौसियन रूप कायम राख्छ। गौसियन बीमहरूमा उत्कृष्ट फोकस प्रदर्शन र मोनोक्रोमेटिकता छ, प्रभावकारी रूपमा मोड प्रतिस्पर्धा घटाउँछ र बीम गुणस्तर सुधार गर्दछ, तिनीहरूलाई अप्टिकल प्रणाली डिजाइन, लेजर प्रशोधन, र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

लेजर वर्गीकरण लेजरहरूलाई धेरै तरिकामा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ, जसमध्ये एउटा काम गर्ने माध्यम हो:

- ठोस-स्टेट लेजरहरू: यसले ठोस सामग्रीहरू काम गर्ने माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दछ, जस्तै neodymium-doped एल्युमिनियम गार्नेट (Nd:YAG) लेजरहरू। यी लेजरहरूसँग सामान्यतया उच्च शक्ति उत्पादन र राम्रो स्थिरता छ, र व्यापक रूपमा औद्योगिक प्रशोधन, औषधि, र वैज्ञानिक अनुसन्धानमा प्रयोग गरिन्छ।

- ग्यास लेजरहरू: यसले काम गर्ने माध्यमको रूपमा ग्यासहरू प्रयोग गर्दछ, जस्तै हेलियम-नियोन लेजरहरू (He-Ne) र कार्बन डाइअक्साइड लेजरहरू (CO2)। ग्यास लेजरहरू देखिने र इन्फ्रारेड वर्णक्रमीय क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुप्रयोगहरू छन्।

- तरल लेजरहरू: डाई लेजरहरू पनि भनिन्छ, यसले काम गर्ने माध्यमको रूपमा जैविक डाई समाधानहरू प्रयोग गर्दछ। तिनीहरूको तरंगदैर्ध्य ट्युनेबिलिटीले तिनीहरूलाई वैज्ञानिक अनुसन्धान र बायोमेडिसिनमा अद्वितीय फाइदाहरू दिन्छ।

- सेमीकन्डक्टर लेजरहरू: यसले सेमीकन्डक्टर सामग्रीहरू काम गर्ने माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दछ, जस्तै लेजर डायोडहरू। यी लेजरहरूले लघुकरण र एकीकरणमा फाइदाहरू प्रदान गर्छन्, र व्यापक रूपमा अप्टिकल संचार, लेजर मुद्रण, र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

- फ्री-इलेक्ट्रोन लेजरहरू: यसले काम गर्ने माध्यमको रूपमा उच्च-गति मुक्त इलेक्ट्रोन बीमहरू प्रयोग गर्दछ। तिनीहरूले आउटपुट पावर र तरंग लम्बाइको एक विस्तृत श्रृंखला प्रस्ताव गर्छन्, तिनीहरूलाई उच्च-ऊर्जा भौतिकी र एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीको लागि उपयुक्त बनाउँछ।