લેસરના કાર્યનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત

લેસરનો મૂળભૂત કાર્ય સિદ્ધાંત (રેડિયેશનના ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશ પ્રવર્ધન) પ્રકાશના ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની ઘટના પર આધારિત છે. ચોક્કસ ડિઝાઇન અને માળખાની શ્રેણી દ્વારા, લેસર ઉચ્ચ સુસંગતતા, મોનોક્રોમેટિકિટી અને તેજ સાથે બીમ ઉત્પન્ન કરે છે. આધુનિક ટેકનોલોજીમાં લેસરનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, જેમાં સંદેશાવ્યવહાર, દવા, ઉત્પાદન, માપન અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન જેવા ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે. તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ચોક્કસ નિયંત્રણ લાક્ષણિકતાઓ તેમને ઘણી તકનીકોનો મુખ્ય ઘટક બનાવે છે. નીચે લેસરોના કાર્યકારી સિદ્ધાંતો અને વિવિધ પ્રકારના લેસરોની પદ્ધતિઓનું વિગતવાર વર્ણન છે.

1. ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનલેસર જનરેશન પાછળનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત છે, જે સૌપ્રથમ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા 1917 માં પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. આ ઘટના વર્ણવે છે કે પ્રકાશ અને ઉત્તેજિત-અવસ્થાના દ્રવ્ય વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા વધુ સુસંગત ફોટોન કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે. ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, ચાલો સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જનથી શરૂઆત કરીએ:

સ્વયંભૂ ઉત્સર્જન: અણુઓ, પરમાણુઓ અથવા અન્ય સૂક્ષ્મ કણોમાં, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય ઊર્જા (જેમ કે વિદ્યુત અથવા પ્રકાશીય ઊર્જા) શોષી શકે છે અને ઉચ્ચ ઊર્જા સ્તરમાં સંક્રમણ કરી શકે છે, જેને ઉત્તેજિત સ્થિતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જોકે, ઉત્તેજિત-અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન અસ્થિર હોય છે અને ટૂંકા ગાળા પછી નીચલા ઊર્જા સ્તર પર પાછા ફરે છે, જેને ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોન એક ફોટોન મુક્ત કરે છે, જે સ્વયંભૂ ઉત્સર્જન છે. આવા ફોટોન આવર્તન, તબક્કા અને દિશાની દ્રષ્ટિએ રેન્ડમ હોય છે, અને તેથી સુસંગતતાનો અભાવ હોય છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન: ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની ચાવી એ છે કે જ્યારે ઉત્તેજિત-અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન તેની સંક્રમણ ઊર્જા સાથે મેળ ખાતી ઊર્જા ધરાવતા ફોટોનનો સામનો કરે છે, ત્યારે ફોટોન ઇલેક્ટ્રોનને ભૂમિ સ્થિતિમાં પાછા ફરવા માટે પ્રોત્સાહિત કરી શકે છે જ્યારે એક નવો ફોટોન મુક્ત કરે છે. આ નવો ફોટોન ફ્રીક્વન્સી, ફેઝ અને પ્રસાર દિશાની દ્રષ્ટિએ મૂળ ફોટોન જેવો જ છે, જેના પરિણામે સુસંગત પ્રકાશ મળે છે. આ ઘટના ફોટોનની સંખ્યા અને ઊર્જાને નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે અને તે લેસરોની મુખ્ય પદ્ધતિ છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની હકારાત્મક પ્રતિક્રિયા અસર: લેસરોની ડિઝાઇનમાં, ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન પ્રક્રિયાને ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે, અને આ હકારાત્મક પ્રતિસાદ અસર ફોટોનની સંખ્યામાં ઘાતાંકીય વધારો કરી શકે છે. રેઝોનન્ટ કેવિટીની મદદથી, ફોટોનની સુસંગતતા જાળવવામાં આવે છે, અને પ્રકાશ બીમની તીવ્રતા સતત વધે છે.

2. માધ્યમ મેળવો

આમાધ્યમ મેળવોલેસરમાં મુખ્ય સામગ્રી છે જે ફોટોનનું એમ્પ્લીફિકેશન અને લેસર આઉટપુટ નક્કી કરે છે. તે ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન માટે ભૌતિક આધાર છે, અને તેના ગુણધર્મો લેસરની આવર્તન, તરંગલંબાઇ અને આઉટપુટ પાવર નક્કી કરે છે. ગેઇન માધ્યમનો પ્રકાર અને લાક્ષણિકતાઓ લેસરના ઉપયોગ અને કામગીરીને સીધી અસર કરે છે.

ઉત્તેજના પદ્ધતિ: ગેઇન માધ્યમમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનને બાહ્ય ઉર્જા સ્ત્રોત દ્વારા ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તર સુધી ઉત્તેજિત કરવાની જરૂર છે. આ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે બાહ્ય ઉર્જા પુરવઠા પ્રણાલીઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. સામાન્ય ઉત્તેજના પદ્ધતિઓમાં શામેલ છે:

ઇલેક્ટ્રિકલ પમ્પિંગ: વિદ્યુત પ્રવાહ લાગુ કરીને ગેઇન માધ્યમમાં ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવું.

ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ: પ્રકાશ સ્ત્રોત (જેમ કે ફ્લેશ લેમ્પ અથવા અન્ય લેસર) વડે માધ્યમને ઉત્તેજિત કરવું.

ઊર્જા સ્તર સિસ્ટમ: ગેઇન માધ્યમમાં ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ઉર્જા સ્તરોમાં વિતરિત થાય છે. સૌથી સામાન્ય છેબે-સ્તરીય સિસ્ટમોઅનેચાર-સ્તરીય સિસ્ટમો. એક સરળ બે-સ્તરીય પ્રણાલીમાં, ઇલેક્ટ્રોન ભૂમિ અવસ્થાથી ઉત્તેજિત અવસ્થામાં સંક્રમણ કરે છે અને પછી ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા ભૂમિ અવસ્થામાં પાછા ફરે છે. ચાર-સ્તરીય પ્રણાલીમાં, ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ ઉર્જા સ્તરો વચ્ચે વધુ જટિલ સંક્રમણોમાંથી પસાર થાય છે, જે ઘણીવાર ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતામાં પરિણમે છે.

ગેઇન મીડિયાના પ્રકારો:

ગેસ ગેઇન માધ્યમ: ઉદાહરણ તરીકે, હિલીયમ-નિયોન (He-Ne) લેસરો. ગેસ ગેઇન મીડિયા તેમના સ્થિર આઉટપુટ અને નિશ્ચિત તરંગલંબાઇ માટે જાણીતા છે, અને પ્રયોગશાળાઓમાં પ્રમાણભૂત પ્રકાશ સ્ત્રોતો તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

લિક્વિડ ગેઇન મીડીયમ: ઉદાહરણ તરીકે, ડાઇ લેસરો. ડાઇ અણુઓમાં વિવિધ તરંગલંબાઇમાં સારા ઉત્તેજના ગુણધર્મો હોય છે, જે તેમને ટ્યુનેબલ લેસરો માટે આદર્શ બનાવે છે.

સોલિડ ગેઇન મીડીયમ: ઉદાહરણ તરીકે, Nd(નિયોડીમિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ) લેસરો. આ લેસરો અત્યંત કાર્યક્ષમ અને શક્તિશાળી છે, અને ઔદ્યોગિક કટીંગ, વેલ્ડીંગ અને તબીબી એપ્લિકેશનોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન મીડિયમ: ઉદાહરણ તરીકે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) સામગ્રીનો વ્યાપકપણે સંદેશાવ્યવહાર અને લેસર ડાયોડ જેવા ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઉપયોગ થાય છે.

3. રેઝોનેટર કેવિટી

આરેઝોનેટર પોલાણલેસરમાં એક માળખાકીય ઘટક છે જેનો ઉપયોગ પ્રતિસાદ અને પ્રવર્ધન માટે થાય છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા ઉત્પાદિત ફોટોનની સંખ્યા વધારવાનું છે, તેમને પોલાણની અંદર પ્રતિબિંબિત અને પ્રવર્ધન કરીને, આમ મજબૂત અને કેન્દ્રિત લેસર આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે.

રેઝોનેટર પોલાણની રચના: તેમાં સામાન્ય રીતે બે સમાંતર અરીસાઓ હોય છે. એક સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબિત અરીસો છે, જેનેપાછળનો અરીસો, અને બીજો એક આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત અરીસો છે, જેનેઆઉટપુટ મિરર. ફોટોન પોલાણની અંદર આગળ પાછળ પ્રતિબિંબિત થાય છે અને ગેઇન માધ્યમ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા વિસ્તૃત થાય છે.

રેઝોનન્સ સ્થિતિ: રેઝોનેટર પોલાણની ડિઝાઇન ચોક્કસ શરતો પૂરી કરવી આવશ્યક છે, જેમ કે ખાતરી કરવી કે ફોટોન પોલાણની અંદર સ્થાયી તરંગો બનાવે છે. આ માટે પોલાણની લંબાઈ લેસર તરંગલંબાઇના ગુણાંક જેટલી હોવી જરૂરી છે. ફક્ત આ શરતોને પૂર્ણ કરતા પ્રકાશ તરંગોને જ પોલાણની અંદર અસરકારક રીતે વિસ્તૃત કરી શકાય છે.

આઉટપુટ બીમ: આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત અરીસો એમ્પ્લીફાઇડ પ્રકાશ બીમના એક ભાગને પસાર થવા દે છે, જે લેસરનો આઉટપુટ બીમ બનાવે છે. આ બીમમાં ઉચ્ચ દિશાત્મકતા, સુસંગતતા અને મોનોક્રોમેટિકિટી છે..

જો તમે વધુ જાણવા માંગતા હો અથવા લેસરોમાં રસ ધરાવતા હો, તો કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરો:

લ્યુમિસ્પોટ

સરનામું: બિલ્ડીંગ 4 #, નં.99 ફુરોંગ 3જી રોડ, ઝીશાન જિલ્લો વુક્સી, 214000, ચીન

ટેલિફોન: + ૮૬-૦૫૧૦ ૮૭૩૮૧૮૦૮.

મોબાઇલ: + ૮૬-૧૫૦૭૨૩૨૦૯૨૨

Email: sales@lumispot.cn

વેબસાઇટ: www.lumispot-tech.com