ઝડપી પોસ્ટ માટે અમારા સોશિયલ મીડિયા પર સબ્સ્ક્રાઇબ કરો
આધુનિક ટેકનોલોજીનો પાયાનો પથ્થર, લેસર, જેટલા રસપ્રદ છે તેટલા જ જટિલ પણ છે. તેમના હૃદયમાં સુસંગત, વિસ્તૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે એકસાથે કામ કરતા ઘટકોનો સિમ્ફની રહેલો છે. આ બ્લોગ લેસર ટેકનોલોજીની ઊંડી સમજ પૂરી પાડવા માટે વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંતો અને સમીકરણો દ્વારા સમર્થિત આ ઘટકોની જટિલતાઓમાં ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરે છે.
લેસર સિસ્ટમ ઘટકોમાં અદ્યતન આંતરદૃષ્ટિ: વ્યાવસાયિકો માટે એક ટેકનિકલ પરિપ્રેક્ષ્ય
| ઘટક | કાર્ય | ઉદાહરણો |
| ગેઇન મીડીયમ | ગેઇન માધ્યમ એ લેસરમાં રહેલ સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ પ્રકાશને એમ્પ્લીફાય કરવા માટે થાય છે. તે પોપ્યુલેશન ઇન્વર્ઝન અને ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની પ્રક્રિયા દ્વારા પ્રકાશ એમ્પ્લીફાય કરવાની સુવિધા આપે છે. ગેઇન માધ્યમની પસંદગી લેસરની રેડિયેશન લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરે છે. | સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો: દા.ત., Nd:YAG (નિયોડીમિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ), જેનો ઉપયોગ તબીબી અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં થાય છે.ગેસ લેસરો: દા.ત., CO2 લેસરો, કાપવા અને વેલ્ડીંગ માટે વપરાય છે.સેમિકન્ડક્ટર લેસરો:દા.ત., લેસર ડાયોડ્સ, જેનો ઉપયોગ ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ કોમ્યુનિકેશન અને લેસર પોઇન્ટરમાં થાય છે. |
| પમ્પિંગ સ્ત્રોત | પમ્પિંગ સ્ત્રોત વસ્તી વ્યુત્ક્રમ (વસ્તી વ્યુત્ક્રમ માટે ઉર્જા સ્ત્રોત) પ્રાપ્ત કરવા માટે ગેઇન માધ્યમને ઊર્જા પૂરી પાડે છે, જે લેસર કામગીરીને સક્ષમ બનાવે છે. | ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ: સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને પંપ કરવા માટે ફ્લેશલેમ્પ જેવા તીવ્ર પ્રકાશ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવો.ઇલેક્ટ્રિકલ પમ્પિંગ: ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દ્વારા ગેસ લેસરોમાં ગેસને ઉત્તેજિત કરવું.સેમિકન્ડક્ટર પમ્પિંગ: સોલિડ-સ્ટેટ લેસર માધ્યમને પંપ કરવા માટે લેસર ડાયોડનો ઉપયોગ. |
| ઓપ્ટિકલ કેવિટી | બે અરીસાઓથી બનેલું ઓપ્ટિકલ પોલાણ, ગેઇન માધ્યમમાં પ્રકાશના માર્ગની લંબાઈ વધારવા માટે પ્રકાશને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જેનાથી પ્રકાશ પ્રવર્ધન વધે છે. તે લેસર પ્રવર્ધન માટે પ્રતિસાદ પદ્ધતિ પૂરી પાડે છે, જે પ્રકાશની વર્ણપટીય અને અવકાશી લાક્ષણિકતાઓ પસંદ કરે છે. | પ્લેનર-પ્લેનર પોલાણ: પ્રયોગશાળા સંશોધનમાં વપરાય છે, સરળ રચના.સમતલ-અંતર્મુખ પોલાણ: ઔદ્યોગિક લેસરોમાં સામાન્ય, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા બીમ પ્રદાન કરે છે. રીંગ કેવિટી: રિંગ લેસરની ચોક્કસ ડિઝાઇનમાં વપરાય છે, જેમ કે રિંગ ગેસ લેસર. |
ધ ગેઇન મિડિયમ: ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને ઓપ્ટિકલ એન્જિનિયરિંગનું જોડાણ
ગેઇન માધ્યમમાં ક્વોન્ટમ ડાયનેમિક્સ
ગેઇન માધ્યમ એ છે જ્યાં પ્રકાશ પ્રવર્ધનની મૂળભૂત પ્રક્રિયા થાય છે, જે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં ઊંડા મૂળ ધરાવે છે. માધ્યમની અંદર ઊર્જા સ્થિતિઓ અને કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન અને વસ્તી વ્યુત્ક્રમના સિદ્ધાંતો દ્વારા સંચાલિત થાય છે. પ્રકાશ તીવ્રતા (I), પ્રારંભિક તીવ્રતા (I0), સંક્રમણ ક્રોસ-સેક્શન (σ21), અને બે ઊર્જા સ્તરો (N2 અને N1) પર કણ સંખ્યાઓ વચ્ચેનો મહત્વપૂર્ણ સંબંધ સમીકરણ I = I0e^(σ21(N2-N1)L દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યો છે. વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવો, જ્યાં N2 > N1, પ્રવર્ધન માટે આવશ્યક છે અને લેસર ભૌતિકશાસ્ત્રનો પાયાનો પથ્થર છે[1].
ત્રણ-સ્તરીય વિ. ચાર-સ્તરીય સિસ્ટમો
વ્યવહારુ લેસર ડિઝાઇનમાં, ત્રણ-સ્તર અને ચાર-સ્તર સિસ્ટમોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે. ત્રણ-સ્તર સિસ્ટમો, સરળ હોવા છતાં, વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવા માટે વધુ ઊર્જાની જરૂર પડે છે કારણ કે નીચલું લેસર સ્તર ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ છે. બીજી બાજુ, ચાર-સ્તર સિસ્ટમો, ઉચ્ચ ઊર્જા સ્તરથી ઝડપી બિન-રેડિએટિવ સડોને કારણે વસ્તી વ્યુત્ક્રમ માટે વધુ કાર્યક્ષમ માર્ગ પ્રદાન કરે છે, જે તેમને આધુનિક લેસર એપ્લિકેશનોમાં વધુ પ્રચલિત બનાવે છે[2].
Is એર્બિયમ-ડોપ્ડ કાચલાભનું માધ્યમ?
હા, એર્બિયમ-ડોપેડ ગ્લાસ ખરેખર લેસર સિસ્ટમમાં વપરાતો એક પ્રકારનો ગેઇન માધ્યમ છે. આ સંદર્ભમાં, "ડોપિંગ" એ કાચમાં ચોક્કસ માત્રામાં એર્બિયમ આયનો (Er³⁺) ઉમેરવાની પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે. એર્બિયમ એક દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ છે જે, જ્યારે કાચના યજમાનમાં સમાવિષ્ટ થાય છે, ત્યારે ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશને અસરકારક રીતે વિસ્તૃત કરી શકે છે, જે લેસર કામગીરીમાં એક મૂળભૂત પ્રક્રિયા છે.
એર્બિયમ-ડોપ્ડ ગ્લાસ ખાસ કરીને ફાઇબર લેસરો અને ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર્સમાં તેના ઉપયોગ માટે નોંધપાત્ર છે, ખાસ કરીને ટેલિકોમ્યુનિકેશન ઉદ્યોગમાં. તે આ એપ્લિકેશનો માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે કારણ કે તે 1550 nm ની આસપાસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશને કાર્યક્ષમ રીતે વિસ્તૃત કરે છે, જે પ્રમાણભૂત સિલિકા ફાઇબરમાં તેના ઓછા નુકસાનને કારણે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સંચાર માટે મુખ્ય તરંગલંબાઇ છે.
આએર્બિયમઆયનો પંપ પ્રકાશને શોષી લે છે (ઘણીવાર a માંથીલેસર ડાયોડ) અને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં ઉત્તેજિત થાય છે. જ્યારે તેઓ ઓછી ઉર્જા અવસ્થામાં પાછા ફરે છે, ત્યારે તેઓ લેસિંગ તરંગલંબાઇ પર ફોટોન ઉત્સર્જિત કરે છે, જે લેસર પ્રક્રિયામાં ફાળો આપે છે. આ એર્બિયમ-ડોપેડ ગ્લાસને વિવિધ લેસર અને એમ્પ્લીફાયર ડિઝાઇનમાં અસરકારક અને વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું ગેઇન માધ્યમ બનાવે છે.
સંબંધિત બ્લોગ્સ: સમાચાર - એર્બિયમ-ડોપેડ ગ્લાસ: વિજ્ઞાન અને એપ્લિકેશનો
પમ્પિંગ મિકેનિઝમ્સ: લેસર પાછળનું ચાલક બળ
વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવા માટે વિવિધ અભિગમો
લેસર ડિઝાઇનમાં પમ્પિંગ મિકેનિઝમની પસંદગી મહત્વપૂર્ણ છે, જે કાર્યક્ષમતાથી લઈને આઉટપુટ તરંગલંબાઇ સુધીની દરેક વસ્તુને પ્રભાવિત કરે છે. ફ્લેશલેમ્પ્સ અથવા અન્ય લેસર જેવા બાહ્ય પ્રકાશ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ, સોલિડ-સ્ટેટ અને ડાઇ લેસરોમાં સામાન્ય છે. ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે ગેસ લેસરોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર લેસર ઘણીવાર ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શનનો ઉપયોગ કરે છે. આ પમ્પિંગ મિકેનિઝમ્સની કાર્યક્ષમતા, ખાસ કરીને ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોમાં, તાજેતરના સંશોધનનું એક મહત્વપૂર્ણ કેન્દ્ર રહ્યું છે, જે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને કોમ્પેક્ટનેસ પ્રદાન કરે છે[3].
પમ્પિંગ કાર્યક્ષમતામાં ટેકનિકલ વિચારણાઓ
પમ્પિંગ પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા લેસર ડિઝાઇનનું એક મહત્વપૂર્ણ પાસું છે, જે એકંદર કામગીરી અને એપ્લિકેશન યોગ્યતાને અસર કરે છે. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોમાં, પંપ સ્ત્રોત તરીકે ફ્લેશલેમ્પ્સ અને લેસર ડાયોડ વચ્ચેની પસંદગી સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતા, થર્મલ લોડ અને બીમ ગુણવત્તાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. ઉચ્ચ-શક્તિ, ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા લેસર ડાયોડના વિકાસથી DPSS લેસર સિસ્ટમમાં ક્રાંતિ આવી છે, જે વધુ કોમ્પેક્ટ અને કાર્યક્ષમ ડિઝાઇનને સક્ષમ બનાવે છે[4].
ઓપ્ટિકલ કેવિટી: લેસર બીમનું એન્જિનિયરિંગ
કેવિટી ડિઝાઇન: ભૌતિકશાસ્ત્ર અને એન્જિનિયરિંગનું સંતુલન કાર્ય
ઓપ્ટિકલ કેવિટી, અથવા રેઝોનેટર, ફક્ત એક નિષ્ક્રિય ઘટક નથી પરંતુ લેસર બીમને આકાર આપવામાં સક્રિય ભાગ લેનાર છે. અરીસાઓની વક્રતા અને ગોઠવણી સહિત કેવિટીની ડિઝાઇન, લેસરની સ્થિરતા, મોડ સ્ટ્રક્ચર અને આઉટપુટ નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. કેવિટીને ઓપ્ટિકલ ગેઇન વધારવા માટે ડિઝાઇન કરવી જોઈએ જ્યારે નુકસાન ઓછું કરવું જોઈએ, એક પડકાર જે ઓપ્ટિકલ એન્જિનિયરિંગને વેવ ઓપ્ટિક્સ સાથે જોડે છે.5.
ઓસિલેશન શરતો અને મોડ પસંદગી
લેસર ઓસિલેશન થવા માટે, માધ્યમ દ્વારા આપવામાં આવતો લાભ પોલાણની અંદરના નુકસાન કરતાં વધુ હોવો જોઈએ. આ સ્થિતિ, સુસંગત તરંગ સુપરપોઝિશનની જરૂરિયાત સાથે જોડાયેલી, સૂચવે છે કે ફક્ત ચોક્કસ રેખાંશ સ્થિતિઓ જ સમર્થિત છે. મોડ અંતર અને એકંદર મોડ માળખું પોલાણની ભૌતિક લંબાઈ અને ગેઇન માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સથી પ્રભાવિત થાય છે[6].
નિષ્કર્ષ
લેસર સિસ્ટમ્સની ડિઝાઇન અને કામગીરી ભૌતિકશાસ્ત્ર અને એન્જિનિયરિંગ સિદ્ધાંતોના વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમને આવરી લે છે. ગેઇન માધ્યમને સંચાલિત કરતા ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સથી લઈને ઓપ્ટિકલ કેવિટીના જટિલ એન્જિનિયરિંગ સુધી, લેસર સિસ્ટમના દરેક ઘટક તેની એકંદર કાર્યક્ષમતામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ લેખમાં લેસર ટેકનોલોજીની જટિલ દુનિયામાં એક ઝલક આપવામાં આવી છે, જે આ ક્ષેત્રના પ્રોફેસરો અને ઓપ્ટિકલ એન્જિનિયરોની અદ્યતન સમજ સાથે સુસંગત આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે.
સંદર્ભ
- 1. સિગમેન, એઇ (1986). લેસર. યુનિવર્સિટી વિજ્ઞાન પુસ્તકો.
- 2. સ્વેલ્ટો, ઓ. (2010). લેસરના સિદ્ધાંતો. સ્પ્રિંગર.
- ૩. કોચનર, ડબલ્યુ. (૨૦૦૬). સોલિડ-સ્ટેટ લેસર એન્જિનિયરિંગ. સ્પ્રિંગર.
- ૪. પાઇપર, જેએ, અને મિલ્ડ્રેન, આરપી (૨૦૧૪). ડાયોડ પમ્પ્ડ સોલિડ સ્ટેટ લેસર્સ. હેન્ડબુક ઓફ લેસર ટેકનોલોજી એન્ડ એપ્લિકેશન્સમાં (વોલ્યુમ III). સીઆરસી પ્રેસ.
- ૫. મિલોની, પીડબ્લ્યુ, અને એબર્લી, જેએચ (૨૦૧૦). લેસર ફિઝિક્સ. વિલી.
- ૬. સિલ્ફવાસ્ટ, ડબલ્યુટી (૨૦૦૪). લેસર ફંડામેન્ટલ્સ. કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી પ્રેસ.
પોસ્ટ સમય: નવેમ્બર-27-2023