લેસરના મૂળભૂત કાર્ય સિદ્ધાંત

લેસરનો મૂળભૂત કાર્ય સિદ્ધાંત (કિરણોત્સર્ગના ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશ એમ્પ્લીફિકેશન) પ્રકાશના ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની ઘટના પર આધારિત છે. ચોક્કસ ડિઝાઇન્સ અને સ્ટ્રક્ચર્સની શ્રેણી દ્વારા, લેસરો ઉચ્ચ સુસંગતતા, મોનોક્રોમેટિટી અને તેજ સાથે બીમ પેદા કરે છે. લેસરોનો ઉપયોગ આધુનિક ટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે થાય છે, જેમાં સંચાર, 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 કામના સિદ્ધાંતો અને વિવિધ પ્રકારના લેસરોની મિકેનિઝમ્સનું વિગતવાર વર્ણન છે.

1. ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન

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

સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન: અણુઓ, પરમાણુઓ અથવા અન્ય સૂક્ષ્મ કણોમાં, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય ઊર્જા (જેમ કે વિદ્યુત અથવા ઓપ્ટિકલ ઊર્જા)ને શોષી શકે છે અને ઉચ્ચ ઊર્જા સ્તર પર સંક્રમણ કરી શકે છે, જેને ઉત્તેજિત સ્થિતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જો કે, ઉત્તેજિત-સ્થિતિના ઇલેક્ટ્રોન અસ્થિર હોય છે અને તે ટૂંકા ગાળા પછી ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ તરીકે ઓળખાતા નીચા ઉર્જા સ્તર પર પાછા ફરશે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોન એક ફોટોન છોડે છે, જે સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન છે. આવા ફોટોન આવર્તન, તબક્કો અને દિશાની દ્રષ્ટિએ રેન્ડમ હોય છે અને તેથી સુસંગતતાનો અભાવ હોય છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન: ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની ચાવી એ છે કે જ્યારે ઉત્તેજિત-સ્થિતિ ઇલેક્ટ્રોન તેની સંક્રમણ ઉર્જા સાથે મેળ ખાતી ઉર્જા સાથે ફોટોનનો સામનો કરે છે, ત્યારે ફોટોન નવો ફોટોન છોડતી વખતે ઇલેક્ટ્રોનને ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ પર પાછા આવવા માટે પ્રોમ્પ્ટ કરી શકે છે. નવો ફોટોન આવર્તન, તબક્કો અને પ્રચાર દિશાના સંદર્ભમાં મૂળ ફોટોન જેવો જ છે, જે સુસંગત પ્રકાશમાં પરિણમે છે. આ ઘટના ફોટોનની સંખ્યા અને ઊર્જાને નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તૃત કરે છે અને તે લેસરોની મુખ્ય પદ્ધતિ છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનની હકારાત્મક પ્રતિસાદ અસર: લેસરોની રચનામાં, ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન પ્રક્રિયાને ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે, અને આ હકારાત્મક પ્રતિસાદની અસર ફોટોનની સંખ્યાને ઝડપથી વધારી શકે છે. રેઝોનન્ટ પોલાણની 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 લેસરની એપ્લિકેશન અને કામગીરીને સીધી અસર કરે છે.

ઉત્તેજના મિકેનિઝમ: ગેઇન મિડીયમમાં ઈલેક્ટ્રોનને બાહ્ય ઉર્જા સ્ત્રોત દ્વારા ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તર સુધી ઉત્તેજિત કરવાની જરૂર છે. આ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે બાહ્ય ઊર્જા પુરવઠા પ્રણાલીઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. સામાન્ય ઉત્તેજના મિકેનિઝમ્સમાં શામેલ છે:

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

ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ: પ્રકાશ સ્ત્રોત (જેમ કે ફ્લેશ લેમ્પ અથવા અન્ય લેસર) સાથે માધ્યમને ઉત્તેજક.

એનર્જી લેવલ સિસ્ટમ: ગેઇન મિડિયમમાં ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ઉર્જા સ્તરોમાં વિતરિત થાય છે. સૌથી સામાન્ય છેબે-સ્તરની સિસ્ટમોઅનેચાર-સ્તરની સિસ્ટમો. એક સરળ બે-સ્તરની સિસ્ટમમાં, ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાંથી ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં સંક્રમણ કરે છે અને પછી ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા જમીનની સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે. ચાર-સ્તરની સિસ્ટમમાં, ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ ઊર્જા સ્તરો વચ્ચે વધુ જટિલ સંક્રમણોમાંથી પસાર થાય છે, જે ઘણીવાર ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા તરફ દોરી જાય છે.

ગેઇન મીડિયાના પ્રકાર:

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 સ્ત્રોત તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

પ્રવાહી ગેઇન માધ્યમ: ઉદાહરણ તરીકે, ડાઇ લેસરો. રંગના પરમાણુઓ વિવિધ તરંગલંબાઇઓમાં સારી ઉત્તેજના ગુણધર્મો ધરાવે છે, જે તેમને ટ્યુનેબલ લેસરો માટે આદર્શ બનાવે છે.

સોલિડ ગેઇન મિડિયમ: ઉદાહરણ તરીકે, Nd(neodymium-doped yttrium એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ) લેસરો. આ લેસરો અત્યંત કાર્યક્ષમ અને શક્તિશાળી છે, અને ઔદ્યોગિક કટીંગ, વેલ્ડીંગ અને તબીબી કાર્યક્રમોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન મિડિયમ: ઉદાહરણ તરીકે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) સામગ્રીનો વ્યાપકપણે કોમ્યુનિકેશન અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઉપયોગ થાય છે જેમ કે લેસર ડાયોડ.

3. રિઝોનેટર કેવિટી

આરેઝોનેટર પોલાણપ્રતિસાદ અને એમ્પ્લીફિકેશન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા લેસરમાં એક માળખાકીય ઘટક છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા ઉત્પાદિત ફોટોનની સંખ્યાને પોલાણની અંદર પ્રતિબિંબિત અને વિસ્તૃત કરીને વધારવાનું છે, આમ મજબૂત અને કેન્દ્રિત લેસર આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે.

રેઝોનેટર કેવિટીનું માળખું: તેમાં સામાન્ય રીતે બે સમાંતર અરીસાઓ હોય છે. એક સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબિત અરીસો છે, જે તરીકે ઓળખાય છેપાછળનો અરીસો, અને અન્ય આંશિક રીતે પ્રતિબિંબીત અરીસો છે, જેને તરીકે ઓળખવામાં આવે છેઆઉટપુટ મિરર. ફોટોન પોલાણની અંદર આગળ અને પાછળ પ્રતિબિંબિત થાય છે અને ગેઇન માધ્યમ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા વિસ્તૃત થાય છે.

રેઝોનન્સ સ્થિતિ: રેઝોનેટર કેવિટીની ડિઝાઈન ચોક્કસ શરતોને પૂરી કરવી જોઈએ, જેમ કે ફોટોન પોલાણની અંદર સ્ટેન્ડિંગ તરંગો બનાવે છે તેની ખાતરી કરવી. આ માટે પોલાણની લંબાઈ લેસર તરંગલંબાઈના ગુણાંકમાં હોવી જરૂરી છે. માત્ર પ્રકાશ તરંગો જે આ શરતોને પૂર્ણ કરે છે તે પોલાણની અંદર અસરકારક રીતે વિસ્તૃત થઈ શકે છે.

આઉટપુટ બીમ: આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત અરીસો એમ્પ્લીફાઇડ લાઇટ બીમના એક ભાગને પસાર થવા દે છે, જે લેસરનું આઉટપુટ બીમ બનાવે છે. આ બીમમાં ઉચ્ચ દિશાસૂચકતા, સુસંગતતા અને મોનોક્રોમેટિટી છે.

જો તમે વધુ જાણવા માંગતા હો અથવા લેસર્સમાં રસ ધરાવો છો, તો કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરો:

લ્યુમિસ્પોટ

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

ટેલિફોન: + 86-0510 87381808.

મોબાઈલ: +86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

વેબસાઇટ: www.lumispot-tech.com