ઝડપી પોસ્ટ માટે અમારા સોશિયલ મીડિયા પર સબ્સ્ક્રાઇબ કરો
તેના મૂળમાં, લેસર પમ્પિંગ એ માધ્યમને એવી સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉર્જા આપવાની પ્રક્રિયા છે જ્યાં તે લેસર પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે. આ સામાન્ય રીતે માધ્યમમાં પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત પ્રવાહ દાખલ કરીને કરવામાં આવે છે, જે તેના અણુઓને ઉત્તેજિત કરે છે અને સુસંગત પ્રકાશના ઉત્સર્જન તરફ દોરી જાય છે. 20મી સદીના મધ્યમાં પ્રથમ લેસરોના આગમન પછી આ પાયાની પ્રક્રિયા નોંધપાત્ર રીતે વિકસિત થઈ છે.
ઘણીવાર દર સમીકરણો દ્વારા મોડેલ કરવામાં આવે છે, પરંતુ લેસર પમ્પિંગ મૂળભૂત રીતે એક ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ પ્રક્રિયા છે. તેમાં ફોટોન અને ગેઇન માધ્યમના અણુ અથવા પરમાણુ માળખા વચ્ચે જટિલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. અદ્યતન મોડેલો રબી ઓસિલેશન જેવી ઘટનાઓને ધ્યાનમાં લે છે, જે આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની વધુ સૂક્ષ્મ સમજ પૂરી પાડે છે.
લેસર પમ્પિંગ એ એક પ્રક્રિયા છે જેમાં ઊર્જા, સામાન્ય રીતે પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત પ્રવાહના સ્વરૂપમાં, લેસરના ગેઇન માધ્યમમાં તેના અણુઓ અથવા પરમાણુઓને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં ઉન્નત કરવા માટે પૂરી પાડવામાં આવે છે. આ ઊર્જા ટ્રાન્સફર વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, એક એવી સ્થિતિ જ્યાં ઓછી ઉર્જા અવસ્થા કરતાં વધુ કણો ઉત્સાહિત થાય છે, જે માધ્યમને ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશને વિસ્તૃત કરવા સક્ષમ બનાવે છે. આ પ્રક્રિયામાં જટિલ ક્વોન્ટમ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે, જે ઘણીવાર દર સમીકરણો અથવા વધુ અદ્યતન ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ ફ્રેમવર્ક દ્વારા મોડેલ કરવામાં આવે છે. મુખ્ય પાસાઓમાં પંપ સ્ત્રોત (જેમ કે લેસર ડાયોડ્સ અથવા ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ), પંપ ભૂમિતિ (બાજુ અથવા અંત પમ્પિંગ), અને ગેઇન માધ્યમની ચોક્કસ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે પંપ પ્રકાશ લાક્ષણિકતાઓ (સ્પેક્ટ્રમ, તીવ્રતા, બીમ ગુણવત્તા, ધ્રુવીકરણ) નું ઑપ્ટિમાઇઝેશન શામેલ છે. લેસર પમ્પિંગ વિવિધ લેસર પ્રકારોમાં મૂળભૂત છે, જેમાં સોલિડ-સ્ટેટ, સેમિકન્ડક્ટર અને ગેસ લેસરો શામેલ છે, અને લેસરના કાર્યક્ષમ અને અસરકારક કામગીરી માટે જરૂરી છે.
ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ લેસરોની વિવિધતાઓ
1. ડોપ્ડ ઇન્સ્યુલેટર સાથે સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો
· ઝાંખી:આ લેસરો ઇલેક્ટ્રિકલી ઇન્સ્યુલેટીંગ હોસ્ટ માધ્યમનો ઉપયોગ કરે છે અને લેસર-સક્રિય આયનોને ઉર્જા આપવા માટે ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ પર આધાર રાખે છે. એક સામાન્ય ઉદાહરણ YAG લેસરોમાં નિયોડીમિયમ છે.
·તાજેતરના સંશોધન:એ. એન્ટિપોવ અને અન્ય દ્વારા કરવામાં આવેલા એક અભ્યાસમાં સ્પિન-એક્સચેન્જ ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સોલિડ-સ્ટેટ નીયર-આઈઆર લેસરની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. આ સંશોધન સોલિડ-સ્ટેટ લેસર ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ પર પ્રકાશ પાડે છે, ખાસ કરીને નીયર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં, જે મેડિકલ ઇમેજિંગ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન જેવા કાર્યક્રમો માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
વધુ વાંચન:સ્પિન-એક્સચેન્જ ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સોલિડ-સ્ટેટ નીયર-આઈઆર લેસર
2. સેમિકન્ડક્ટર લેસરો
·સામાન્ય માહિતી: સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રિકલી પમ્પ્ડ, સેમિકન્ડક્ટર લેસરો ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગથી પણ લાભ મેળવી શકે છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ તેજની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમોમાં, જેમ કે વર્ટિકલ એક્સટર્નલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર્સ (VECSELs).
·તાજેતરના વિકાસ: અલ્ટ્રાફાસ્ટ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ પર યુ. કેલરનું કાર્ય ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી સ્થિર ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સના ઉત્પાદનમાં આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે. ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી મેટ્રોલોજીમાં એપ્લિકેશનો માટે આ પ્રગતિ મહત્વપૂર્ણ છે.
વધુ વાંચન:અલ્ટ્રાફાસ્ટ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ
3. ગેસ લેસરો
·ગેસ લેસરોમાં ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ: ચોક્કસ પ્રકારના ગેસ લેસરો, જેમ કે આલ્કલી વેપર લેસરો, ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગનો ઉપયોગ કરે છે. આ લેસરો ઘણીવાર એવા કાર્યક્રમોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે જેમાં ચોક્કસ ગુણધર્મો ધરાવતા સુસંગત પ્રકાશ સ્ત્રોતોની જરૂર હોય છે.
ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સ્ત્રોતો
ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ: લેમ્પ-પમ્પ્ડ લેસરોમાં સામાન્ય રીતે, ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સનો ઉપયોગ તેમની ઉચ્ચ શક્તિ અને વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ માટે થાય છે. YA મેન્ડ્રીકો અને અન્ય લોકોએ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોના સક્રિય મીડિયા ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ ઝેનોન લેમ્પ્સમાં ઇમ્પલ્સ આર્ક ડિસ્ચાર્જ જનરેશનનું પાવર મોડેલ વિકસાવ્યું. આ મોડેલ ઇમ્પલ્સ પમ્પિંગ લેમ્પ્સના પ્રદર્શનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં મદદ કરે છે, જે કાર્યક્ષમ લેસર કામગીરી માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
લેસર ડાયોડ્સ:ડાયોડ-પમ્પ્ડ લેસરોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા, લેસર ડાયોડ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, કોમ્પેક્ટ કદ અને બારીકાઈથી ટ્યુન કરવાની ક્ષમતા જેવા ફાયદા પ્રદાન કરે છે.
વધુ વાંચન:લેસર ડાયોડ શું છે?
ફ્લેશ લેમ્પ્સ: ફ્લેશ લેમ્પ્સ એ તીવ્ર, બ્રોડ-સ્પેક્ટ્રમ પ્રકાશ સ્ત્રોત છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે રૂબી અથવા Nd:YAG લેસર જેવા સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને પમ્પ કરવા માટે થાય છે. તેઓ ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશનો વિસ્ફોટ પ્રદાન કરે છે જે લેસર માધ્યમને ઉત્તેજિત કરે છે.
આર્ક લેમ્પ્સ: ફ્લેશ લેમ્પ્સની જેમ, પરંતુ સતત કામગીરી માટે રચાયેલ, આર્ક લેમ્પ્સ તીવ્ર પ્રકાશનો સ્થિર સ્ત્રોત પ્રદાન કરે છે. તેનો ઉપયોગ એવા કાર્યક્રમોમાં થાય છે જ્યાં સતત તરંગ (CW) લેસર કામગીરી જરૂરી હોય છે.
એલઈડી (પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ): લેસર ડાયોડ જેટલા સામાન્ય ન હોવા છતાં, LED નો ઉપયોગ અમુક ઓછી શક્તિવાળા કાર્યક્રમોમાં ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે થઈ શકે છે. તે તેમના લાંબા જીવનકાળ, ઓછી કિંમત અને વિવિધ તરંગલંબાઇમાં ઉપલબ્ધતાને કારણે ફાયદાકારક છે.
સૂર્યપ્રકાશ: કેટલાક પ્રાયોગિક સેટઅપ્સમાં, સૌર-પમ્પ્ડ લેસરો માટે પંપ સ્ત્રોત તરીકે કેન્દ્રિત સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ પદ્ધતિ સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, જે તેને નવીનીકરણીય અને ખર્ચ-અસરકારક સ્ત્રોત બનાવે છે, જોકે તે કૃત્રિમ પ્રકાશ સ્ત્રોતોની તુલનામાં ઓછું નિયંત્રિત અને ઓછું તીવ્ર છે.
ફાઇબર-કપ્લ્ડ લેસર ડાયોડ્સ: આ લેસર ડાયોડ છે જે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સાથે જોડાયેલા છે, જે પંપ લાઇટને લેસર માધ્યમ સુધી વધુ કાર્યક્ષમ રીતે પહોંચાડે છે. આ પદ્ધતિ ખાસ કરીને ફાઇબર લેસરોમાં અને એવી પરિસ્થિતિઓમાં ઉપયોગી છે જ્યાં પંપ લાઇટની ચોક્કસ ડિલિવરી મહત્વપૂર્ણ હોય છે.
અન્ય લેસરો: ક્યારેક, એક લેસરનો ઉપયોગ બીજા લેસરને પંપ કરવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડાય લેસરને પંપ કરવા માટે ફ્રીક્વન્સી-ડબલ Nd: YAG લેસરનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર ત્યારે થાય છે જ્યારે પંપીંગ પ્રક્રિયા માટે ચોક્કસ તરંગલંબાઇની જરૂર હોય છે જે પરંપરાગત પ્રકાશ સ્ત્રોતો સાથે સરળતાથી પ્રાપ્ત થઈ શકતી નથી.
ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસર
પ્રારંભિક ઉર્જા સ્ત્રોત: આ પ્રક્રિયા ડાયોડ લેસરથી શરૂ થાય છે, જે પંપ સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે. ડાયોડ લેસર તેમની કાર્યક્ષમતા, કોમ્પેક્ટ કદ અને ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરવાની ક્ષમતા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે.
પંપ લાઈટ:ડાયોડ લેસર પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે જે ઘન-અવસ્થા ગેઇન માધ્યમ દ્વારા શોષાય છે. ડાયોડ લેસરની તરંગલંબાઇ ગેઇન માધ્યમની શોષણ લાક્ષણિકતાઓ સાથે મેળ ખાતી હોય તે રીતે બનાવવામાં આવે છે.
ઘન સ્થિતિગેઇન મીડીયમ
સામગ્રી:DPSS લેસરોમાં ગેઇન માધ્યમ સામાન્ય રીતે Nd:YAG (નિયોડીમિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ), Nd:YVO4 (નિયોડીમિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ ઓર્થોવાનાડેટ), અથવા Yb:YAG (યટરબિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ) જેવા ઘન-અવસ્થાવાળા પદાર્થો હોય છે.
ડોપિંગ:આ સામગ્રીઓ રેર-અર્થ આયનો (જેમ કે Nd અથવા Yb) થી ભરેલી હોય છે, જે સક્રિય લેસર આયનો છે.
ઊર્જા શોષણ અને ઉત્તેજના:જ્યારે ડાયોડ લેસરમાંથી પંપ પ્રકાશ ગેઇન માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે રેર-અર્થ આયનો આ ઊર્જાને શોષી લે છે અને ઉચ્ચ ઊર્જા સ્થિતિઓ તરફ ઉત્તેજિત થાય છે.
વસ્તી વ્યુત્ક્રમ
વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવો:લેસર ક્રિયાની ચાવી એ ગેઇન માધ્યમમાં વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવાનું છે. આનો અર્થ એ છે કે ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ કરતાં વધુ આયનો ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં છે.
ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન:એકવાર વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત થઈ જાય, પછી ઉત્તેજિત અને ભૂમિ અવસ્થા વચ્ચેના ઉર્જા તફાવતને અનુરૂપ ફોટોનનો પરિચય ઉત્તેજિત આયનોને ભૂમિ અવસ્થામાં પાછા ફરવા માટે ઉત્તેજીત કરી શકે છે, જે પ્રક્રિયામાં ફોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે.
ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટર
અરીસાઓ: ગેઇન માધ્યમ એક ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરની અંદર મૂકવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે માધ્યમના દરેક છેડે બે અરીસાઓ દ્વારા રચાય છે.
પ્રતિભાવ અને પ્રવર્ધન: એક અરીસો ખૂબ જ પ્રતિબિંબિત છે, અને બીજો આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત છે. આ અરીસાઓ વચ્ચે ફોટોન આગળ પાછળ ઉછળે છે, વધુ ઉત્સર્જન ઉત્તેજીત કરે છે અને પ્રકાશને પ્રબળ બનાવે છે.
લેસર ઉત્સર્જન
સુસંગત પ્રકાશ: ઉત્સર્જિત ફોટોન સુસંગત હોય છે, એટલે કે તેઓ તબક્કામાં હોય છે અને તેમની તરંગલંબાઇ સમાન હોય છે.
આઉટપુટ: આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત અરીસો આ પ્રકાશનો કેટલોક ભાગ પસાર થવા દે છે, જે લેસર બીમ બનાવે છે જે DPSS લેસરમાંથી બહાર નીકળે છે.
પમ્પિંગ ભૂમિતિ: બાજુ વિરુદ્ધ અંત પમ્પિંગ
| પમ્પિંગ પદ્ધતિ | વર્ણન | અરજીઓ | ફાયદા | પડકારો |
|---|---|---|---|---|
| સાઇડ પમ્પિંગ | લેસર માધ્યમને કાટખૂણે પંપ પ્રકાશ દાખલ કરવામાં આવ્યો | રોડ અથવા ફાઇબર લેસરો | ઉચ્ચ-શક્તિના ઉપયોગ માટે યોગ્ય, પંપ પ્રકાશનું એકસમાન વિતરણ | બિન-સમાન ગેઇન વિતરણ, ઓછી બીમ ગુણવત્તા |
| પમ્પિંગ સમાપ્ત કરો | લેસર બીમ જેવા જ ધરી પર નિર્દેશિત પમ્પ લાઇટ | Nd:YAG જેવા સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો | સમાન ગેઇન ડિસ્ટ્રિબ્યુશન, ઉચ્ચ બીમ ગુણવત્તા | હાઇ-પાવર લેસરોમાં જટિલ ગોઠવણી, ઓછી કાર્યક્ષમ ગરમીનું વિસર્જન |
અસરકારક પંપ લાઇટ માટેની આવશ્યકતાઓ
| જરૂરિયાત | મહત્વ | અસર/સંતુલન | વધારાની નોંધો |
|---|---|---|---|
| સ્પેક્ટ્રમ યોગ્યતા | તરંગલંબાઇ લેસર માધ્યમના શોષણ સ્પેક્ટ્રમ સાથે મેળ ખાતી હોવી જોઈએ. | કાર્યક્ષમ શોષણ અને અસરકારક વસ્તી વ્યુત્ક્રમ સુનિશ્ચિત કરે છે | - |
| તીવ્રતા | ઇચ્છિત ઉત્તેજના સ્તર માટે પૂરતું ઊંચું હોવું જોઈએ | વધુ પડતી ઊંચી તીવ્રતા થર્મલ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે; ખૂબ ઓછી તીવ્રતા વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરશે નહીં | - |
| બીમ ગુણવત્તા | ખાસ કરીને એન્ડ-પમ્પ્ડ લેસરોમાં મહત્વપૂર્ણ | કાર્યક્ષમ જોડાણ સુનિશ્ચિત કરે છે અને ઉત્સર્જિત લેસર બીમની ગુણવત્તામાં ફાળો આપે છે | પંપ લાઇટ અને લેસર મોડ વોલ્યુમના ચોક્કસ ઓવરલેપ માટે ઉચ્ચ બીમ ગુણવત્તા મહત્વપૂર્ણ છે. |
| ધ્રુવીકરણ | એનિસોટ્રોપિક ગુણધર્મો ધરાવતા માધ્યમો માટે જરૂરી | શોષણ કાર્યક્ષમતા વધારે છે અને ઉત્સર્જિત લેસર પ્રકાશ ધ્રુવીકરણને અસર કરી શકે છે | ચોક્કસ ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ જરૂરી હોઈ શકે છે |
| તીવ્રતાનો અવાજ | ઓછો અવાજ સ્તર મહત્વપૂર્ણ છે | પંપ પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધઘટ લેસર આઉટપુટ ગુણવત્તા અને સ્થિરતાને અસર કરી શકે છે. | ઉચ્ચ સ્થિરતા અને ચોકસાઇની જરૂર હોય તેવા એપ્લિકેશનો માટે મહત્વપૂર્ણ |
પોસ્ટ સમય: ડિસેમ્બર-01-2023