પ્રોમ્પ્ટ પોસ્ટ માટે અમારા સોશિયલ મીડિયા પર સબ્સ્ક્રાઇબ કરો
તેના સારમાં, લેસર પંમ્પિંગ એ એવી સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે માધ્યમને શક્તિ આપવાની પ્રક્રિયા છે જ્યાં તે લેસર પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે.આ સામાન્ય રીતે માધ્યમમાં પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત પ્રવાહ દાખલ કરીને, તેના અણુઓને ઉત્તેજિત કરીને અને સુસંગત પ્રકાશના ઉત્સર્જન તરફ દોરીને કરવામાં આવે છે.20મી સદીના મધ્યમાં પ્રથમ લેસરોના આગમનથી આ પાયાની પ્રક્રિયા નોંધપાત્ર રીતે વિકસિત થઈ છે.
જ્યારે ઘણીવાર દર સમીકરણો દ્વારા મોડેલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે લેસર પમ્પિંગ એ મૂળભૂત રીતે ક્વોન્ટમ યાંત્રિક પ્રક્રિયા છે.તેમાં ફોટોન અને ગેઇન માધ્યમની અણુ અથવા પરમાણુ રચના વચ્ચેની જટિલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.અદ્યતન મોડલ રબી ઓસિલેશન જેવી ઘટનાઓને ધ્યાનમાં લે છે, જે આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની વધુ ઝીણવટભરી સમજ પૂરી પાડે છે.
લેસર પંમ્પિંગ એ એવી પ્રક્રિયા છે જ્યાં ઊર્જા, સામાન્ય રીતે પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત પ્રવાહના સ્વરૂપમાં, તેના પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં લાવવા માટે લેસરના ગેઇન માધ્યમને પૂરી પાડવામાં આવે છે.આ ઉર્જા સ્થાનાંતરણ વસ્તી વ્યુત્ક્રમ હાંસલ કરવા માટે નિર્ણાયક છે, એક રાજ્ય જ્યાં ઓછી ઉર્જા સ્થિતિ કરતાં વધુ કણો ઉત્સાહિત હોય છે, જે માધ્યમને ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશને વિસ્તૃત કરવા સક્ષમ બનાવે છે.પ્રક્રિયામાં જટિલ ક્વોન્ટમ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે, ઘણીવાર દર સમીકરણો અથવા વધુ અદ્યતન ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ ફ્રેમવર્ક દ્વારા મોડેલ કરવામાં આવે છે.મુખ્ય પાસાઓમાં પંપ સ્ત્રોતની પસંદગી (જેમ કે લેસર ડાયોડ અથવા ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ), પંપની ભૂમિતિ (બાજુ અથવા છેડાનું પંમ્પિંગ), અને પંપની વિશિષ્ટ આવશ્યકતાઓને મેચ કરવા માટે પંપ લાઇટ લાક્ષણિકતાઓ (સ્પેક્ટ્રમ, તીવ્રતા, બીમની ગુણવત્તા, ધ્રુવીકરણ)નું ઑપ્ટિમાઇઝેશન શામેલ છે. માધ્યમ મેળવો.સોલિડ-સ્ટેટ, સેમિકન્ડક્ટર અને ગેસ લેસરો સહિત વિવિધ લેસર પ્રકારોમાં લેસર પમ્પિંગ મૂળભૂત છે અને લેસરની કાર્યક્ષમ અને અસરકારક કામગીરી માટે જરૂરી છે.
ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ લેસરોની વિવિધતા
1. ડોપેડ ઇન્સ્યુલેટર સાથે સોલિડ-સ્ટેટ લેસર
· ઝાંખી:આ લેસરો ઇલેક્ટ્રિકલી ઇન્સ્યુલેટીંગ હોસ્ટ માધ્યમનો ઉપયોગ કરે છે અને લેસર-સક્રિય આયનોને શક્તિ આપવા માટે ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ પર આધાર રાખે છે.એક સામાન્ય ઉદાહરણ YAG લેસરોમાં નિયોડીમિયમ છે.
·તાજેતરનું સંશોધન:એ. એન્ટિપોવ એટ અલ દ્વારા એક અભ્યાસ.સ્પિન-એક્સચેન્જ ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સોલિડ-સ્ટેટ નજીક-આઈઆર લેસરની ચર્ચા કરે છે.આ સંશોધન સોલિડ-સ્ટેટ લેસર ટેક્નોલૉજીની પ્રગતિને હાઇલાઇટ કરે છે, ખાસ કરીને નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં, જે મેડિકલ ઇમેજિંગ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન્સ જેવી એપ્લિકેશનો માટે નિર્ણાયક છે.
વધુ વાંચન:સ્પિન-એક્સચેન્જ ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સોલિડ-સ્ટેટ નીયર-આઈઆર લેસર
2. સેમિકન્ડક્ટર લેસરો
·સામાન્ય માહિતી: સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રીકલી પમ્પ્ડ, સેમિકન્ડક્ટર લેસરો પણ ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગથી લાભ મેળવી શકે છે, ખાસ કરીને વર્ટિકલ એક્સટર્નલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર્સ (VECSELs) જેવા ઉચ્ચ બ્રાઇટનેસની જરૂર હોય તેવા એપ્લિકેશન્સમાં.
·તાજેતરના વિકાસ: અલ્ટ્રાફાસ્ટ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી ઓપ્ટિકલ ફ્રિક્વન્સી કોમ્બ્સ પર યુ. કેલરનું કાર્ય ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી સ્થિર આવર્તન કોમ્બ્સ બનાવવાની આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે.ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી મેટ્રોલોજીમાં એપ્લિકેશન માટે આ પ્રગતિ નોંધપાત્ર છે.
વધુ વાંચન:અલ્ટ્રાફાસ્ટ સોલિડ-સ્ટેટ અને સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાંથી ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ
3. ગેસ લેસરો
·ગેસ લેસરોમાં ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ: અમુક પ્રકારના ગેસ લેસર, જેમ કે આલ્કલી વેપર લેસર, ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગનો ઉપયોગ કરે છે.આ લેસરોનો ઉપયોગ ઘણીવાર એવા કાર્યક્રમોમાં થાય છે જેમાં ચોક્કસ ગુણધર્મો સાથે સુસંગત પ્રકાશ સ્ત્રોતની જરૂર હોય છે.
ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે સ્ત્રોતો
ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ: લેમ્પ-પમ્પ્ડ લેસરોમાં સામાન્ય, ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સનો ઉપયોગ તેમની ઉચ્ચ શક્તિ અને વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ માટે થાય છે.YA મેન્ડ્રીકો એટ અલ.સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોના સક્રિય મીડિયા ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ ઝેનોન લેમ્પ્સમાં ઇમ્પલ્સ આર્ક ડિસ્ચાર્જ જનરેશનનું પાવર મોડલ વિકસાવ્યું.આ મોડેલ ઇમ્પલ્સ પમ્પિંગ લેમ્પના પ્રભાવને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં મદદ કરે છે, જે કાર્યક્ષમ લેસર કામગીરી માટે નિર્ણાયક છે.
લેસર ડાયોડ્સ:ડાયોડ-પમ્પ્ડ લેસરોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા, લેસર ડાયોડ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, કોમ્પેક્ટ કદ અને બારીક ટ્યુન કરવાની ક્ષમતા જેવા ફાયદા આપે છે.
વધુ વાંચન:લેસર ડાયોડ શું છે?
ફ્લેશ લેમ્પ્સ: ફ્લેશ લેમ્પ એ તીવ્ર, વ્યાપક-સ્પેક્ટ્રમ પ્રકાશ સ્ત્રોતો છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને પમ્પ કરવા માટે થાય છે, જેમ કે રૂબી અથવા Nd:YAG લેસર.તેઓ ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશનો વિસ્ફોટ પૂરો પાડે છે જે લેસર માધ્યમને ઉત્તેજિત કરે છે.
આર્ક લેમ્પ્સ: ફ્લેશ લેમ્પની જેમ જ પરંતુ સતત કામગીરી માટે રચાયેલ, આર્ક લેમ્પ તીવ્ર પ્રકાશનો સ્થિર સ્ત્રોત પ્રદાન કરે છે.તેનો ઉપયોગ એપ્લીકેશનમાં થાય છે જ્યાં સતત વેવ (CW) લેસર ઓપરેશન જરૂરી હોય છે.
એલઈડી (પ્રકાશ ઉત્સર્જિત ડાયોડ): લેસર ડાયોડ જેટલો સામાન્ય ન હોવા છતાં, અમુક ઓછી-પાવર એપ્લિકેશન્સમાં ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ માટે LED નો ઉપયોગ કરી શકાય છે.તેઓ તેમના લાંબા આયુષ્ય, ઓછી કિંમત અને વિવિધ તરંગલંબાઇમાં ઉપલબ્ધતાને કારણે ફાયદાકારક છે.
સૂર્યપ્રકાશ: કેટલાક પ્રાયોગિક સેટઅપ્સમાં, સોલાર-પમ્પ લેસરોના પંપ સ્ત્રોત તરીકે કેન્દ્રિત સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.આ પદ્ધતિ સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, તેને નવીનીકરણીય અને ખર્ચ-અસરકારક સ્ત્રોત બનાવે છે, જો કે તે કૃત્રિમ પ્રકાશ સ્ત્રોતોની તુલનામાં ઓછી નિયંત્રણક્ષમ અને ઓછી તીવ્ર હોય છે.
ફાઇબર-કમ્પલ્ડ લેસર ડાયોડ્સ: આ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સાથે જોડાયેલા લેસર ડાયોડ છે, જે લેસર માધ્યમમાં પંપ લાઇટને વધુ અસરકારક રીતે પહોંચાડે છે.આ પદ્ધતિ ખાસ કરીને ફાઈબર લેસરોમાં અને પંપ લાઇટની ચોક્કસ ડિલિવરી નિર્ણાયક હોય તેવી પરિસ્થિતિઓમાં ઉપયોગી છે.
અન્ય લેસરો: કેટલીકવાર, એક લેસરનો ઉપયોગ બીજાને પંપ કરવા માટે થાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, ડાઈ લેસરને પંપ કરવા માટે ફ્રીક્વન્સી-ડબલ Nd: YAG લેસરનો ઉપયોગ થઈ શકે છે.આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે જ્યારે પંમ્પિંગ પ્રક્રિયા માટે ચોક્કસ તરંગલંબાઇની આવશ્યકતા હોય છે જે પરંપરાગત પ્રકાશ સ્ત્રોતો સાથે સરળતાથી પ્રાપ્ત થતી નથી.
ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસર
પ્રારંભિક ઉર્જા સ્ત્રોત: પ્રક્રિયા ડાયોડ લેસરથી શરૂ થાય છે, જે પંપ સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે.ડાયોડ લેસરો તેમની કાર્યક્ષમતા, કોમ્પેક્ટ કદ અને ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરવાની ક્ષમતા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે.
પંપ લાઇટ:ડાયોડ લેસર પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે જે સોલિડ-સ્ટેટ ગેઇન માધ્યમ દ્વારા શોષાય છે.ડાયોડ લેસરની તરંગલંબાઇ ગેઇન માધ્યમની શોષણ લાક્ષણિકતાઓ સાથે મેળ ખાતી હોય છે.
ઘન સ્થિતિમધ્યમ મેળવો
સામગ્રી:DPSS લેસરોમાં ગેઇન માધ્યમ સામાન્ય રીતે Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), અથવા Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Garnetum Aluminium) જેવી ઘન-સ્થિતિ સામગ્રી છે.
ડોપિંગ:આ સામગ્રીઓ દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો (જેમ કે Nd અથવા Yb) સાથે ડોપેડ છે, જે સક્રિય લેસર આયનો છે.
ઊર્જા શોષણ અને ઉત્તેજના:જ્યારે ડાયોડ લેસરમાંથી પંપ લાઇટ ગેઇન માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો આ ઊર્જાને શોષી લે છે અને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થાઓ માટે ઉત્સાહિત થાય છે.
વસ્તી વ્યુત્ક્રમ
વસ્તી વ્યુત્ક્રમ હાંસલ:લેસર ક્રિયાની ચાવી એ ગેઇન માધ્યમમાં વસ્તી વ્યુત્ક્રમ હાંસલ કરવી છે.આનો અર્થ એ છે કે જમીનની સ્થિતિ કરતાં વધુ આયનો ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં છે.
ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન:એકવાર વસ્તી વ્યુત્ક્રમણ પ્રાપ્ત થઈ જાય, ઉત્તેજિત અને ભૂમિ અવસ્થાઓ વચ્ચેના ઉર્જા તફાવતને અનુરૂપ ફોટોનનો પરિચય ઉત્તેજિત આયનોને જમીનની સ્થિતિમાં પાછા આવવા માટે ઉત્તેજિત કરી શકે છે, પ્રક્રિયામાં ફોટોન ઉત્સર્જન કરે છે.
ઓપ્ટિકલ રિઝોનેટર
મિરર્સ: ગેઇન માધ્યમ ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરની અંદર મૂકવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે માધ્યમના દરેક છેડે બે મિરર્સ દ્વારા રચાય છે.
પ્રતિસાદ અને એમ્પ્લીફિકેશન: અરીસાઓમાંથી એક અત્યંત પ્રતિબિંબિત છે, અને બીજો આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત છે.ફોટોન આ અરીસાઓ વચ્ચે આગળ અને પાછળ ઉછળે છે, વધુ ઉત્સર્જનને ઉત્તેજીત કરે છે અને પ્રકાશને વિસ્તૃત કરે છે.
લેસર ઉત્સર્જન
સુસંગત પ્રકાશ: જે ફોટોન ઉત્સર્જિત થાય છે તે સુસંગત છે, એટલે કે તે તબક્કામાં છે અને સમાન તરંગલંબાઇ ધરાવે છે.
આઉટપુટ: આંશિક રીતે પ્રતિબિંબીત અરીસો આમાંથી કેટલાક પ્રકાશને પસાર થવા દે છે, જે લેસર બીમ બનાવે છે જે DPSS લેસરમાંથી બહાર નીકળે છે.
પમ્પિંગ ભૂમિતિ: સાઇડ વિ. એન્ડ પમ્પિંગ
| પમ્પિંગ પદ્ધતિ | વર્ણન | અરજીઓ | ફાયદા | પડકારો |
|---|---|---|---|---|
| સાઇડ પમ્પિંગ | પંપ લાઇટ લેસર માધ્યમ માટે કાટખૂણે રજૂ કરવામાં આવી | લાકડી અથવા ફાઇબર લેસરો | પંપ લાઇટનું સમાન વિતરણ, ઉચ્ચ-પાવર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય | બિન-યુનિફોર્મ ગેઇન વિતરણ, બીમ ગુણવત્તા ઓછી |
| પંમ્પિંગ સમાપ્ત કરો | લેસર બીમ જેવી જ ધરી સાથે નિર્દેશિત પમ્પ લાઇટ | Nd:YAG જેવા સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો | સમાન લાભ વિતરણ, ઉચ્ચ બીમ ગુણવત્તા | જટિલ સંરેખણ, હાઇ-પાવર લેસરોમાં ઓછી કાર્યક્ષમ ગરમીનું વિસર્જન |
અસરકારક પંપ લાઇટ માટે જરૂરીયાતો
| જરૂરિયાત | મહત્વ | અસર/સંતુલન | વધારાની નોંધો |
|---|---|---|---|
| સ્પેક્ટ્રમ યોગ્યતા | તરંગલંબાઇ લેસર માધ્યમના શોષણ સ્પેક્ટ્રમ સાથે મેળ ખાતી હોવી જોઈએ | કાર્યક્ષમ શોષણ અને અસરકારક વસ્તી વ્યુત્ક્રમની ખાતરી કરે છે | - |
| તીવ્રતા | ઇચ્છિત ઉત્તેજના સ્તર માટે પૂરતું ઊંચું હોવું જોઈએ | વધુ પડતી ઊંચી તીવ્રતા થર્મલ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે;ખૂબ ઓછી વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરશે નહીં | - |
| બીમ ગુણવત્તા | ખાસ કરીને એન્ડ-પમ્પ લેસરોમાં મહત્વપૂર્ણ | કાર્યક્ષમ જોડાણની ખાતરી કરે છે અને ઉત્સર્જિત લેસર બીમની ગુણવત્તામાં ફાળો આપે છે | પંપ લાઇટ અને લેસર મોડ વોલ્યુમના ચોક્કસ ઓવરલેપ માટે ઉચ્ચ બીમની ગુણવત્તા નિર્ણાયક છે |
| ધ્રુવીકરણ | એનિસોટ્રોપિક ગુણધર્મો સાથે મીડિયા માટે જરૂરી છે | શોષણ કાર્યક્ષમતા વધારે છે અને ઉત્સર્જિત લેસર પ્રકાશ ધ્રુવીકરણને અસર કરી શકે છે | ચોક્કસ ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ જરૂરી હોઈ શકે છે |
| તીવ્રતાનો અવાજ | નીચા અવાજનું સ્તર નિર્ણાયક છે | પંપ પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધઘટ લેસર આઉટપુટ ગુણવત્તા અને સ્થિરતાને અસર કરી શકે છે | ઉચ્ચ સ્થિરતા અને ચોકસાઇની જરૂર હોય તેવી એપ્લિકેશનો માટે મહત્વપૂર્ણ |
પોસ્ટ સમય: ડિસેમ્બર-01-2023