लेजर सिद्धान्त र यसको प्रयोग

लेजरले उत्तेजित विकिरण प्रवर्द्धन र आवश्यक प्रतिक्रिया मार्फत कलिमेटेड, मोनोक्रोमेटिक, सुसंगत प्रकाश बीमहरू उत्पन्न गर्ने प्रक्रिया र उपकरणलाई बुझाउँछ। सामान्यतया, लेजर उत्पादनलाई तीन तत्वहरू चाहिन्छ: एक "रेजोनेटर," एक "गेन मिडियम," र "पम्पिङ स्रोत।"

A. सिद्धान्त

परमाणुको गति अवस्थालाई विभिन्न ऊर्जा स्तरहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, र जब परमाणु उच्च ऊर्जा स्तरबाट न्यून ऊर्जा स्तरमा ट्रान्जिसन हुन्छ, यसले सम्बन्धित ऊर्जा (तथाकथित सहज विकिरण) को फोटोनहरू जारी गर्दछ। त्यसैगरी, जब फोटान ऊर्जा स्तर प्रणालीमा घट्छ र त्यसले अवशोषित गर्छ, यसले परमाणुलाई न्यून ऊर्जा स्तरबाट उच्च ऊर्जा स्तर (तथाकथित उत्तेजित अवशोषण) मा परिवर्तन गराउनेछ; त्यसपछि, उच्च ऊर्जा स्तरहरूमा संक्रमण गर्ने केही परमाणुहरू तल्लो ऊर्जा स्तरहरूमा परिवर्तन हुनेछन् र फोटानहरू उत्सर्जन गर्नेछन् (तथाकथित उत्तेजित विकिरण)। यी आन्दोलनहरू अलगावमा हुँदैनन्, तर प्रायः समानान्तरमा हुन्छन्। जब हामीले एउटा अवस्था सिर्जना गर्छौं, जस्तै उपयुक्त माध्यम, रेजोनेटर, पर्याप्त बाह्य विद्युतीय क्षेत्र प्रयोग गरेर, उत्तेजित विकिरणलाई बढाइन्छ ताकि उत्तेजित अवशोषण भन्दा बढी हुन्छ, त्यसपछि सामान्यतया, त्यहाँ फोटनहरू उत्सर्जित हुन्छन्, जसको परिणामस्वरूप लेजर प्रकाश हुन्छ।

B. वर्गीकरण

लेजर उत्पादन गर्ने माध्यम अनुसार, लेजरलाई तरल लेजर, ग्यास लेजर र ठोस लेजरमा विभाजन गर्न सकिन्छ। अब सबैभन्दा सामान्य अर्धचालक लेजर ठोस राज्य लेजर को एक प्रकार हो।

C. रचना

धेरै लेजरहरू तीन भागहरू मिलेर बनेका हुन्छन्: उत्तेजना प्रणाली, लेजर सामग्री र अप्टिकल रेजोनेटर। उत्तेजना प्रणालीहरू प्रकाश, विद्युत वा रासायनिक ऊर्जा उत्पादन गर्ने उपकरणहरू हुन्। वर्तमानमा, प्रयोग गरिने मुख्य प्रोत्साहन माध्यमहरू प्रकाश, बिजुली वा रासायनिक प्रतिक्रिया हुन्। लेजर पदार्थहरू लेजर प्रकाश उत्पादन गर्न सक्ने पदार्थहरू हुन्, जस्तै माणिक, बेरिलियम गिलास, नियोन ग्यास, सेमीकन्डक्टरहरू, जैविक रङहरू, इत्यादि। अप्टिकल अनुनाद नियन्त्रणको भूमिका भनेको आउटपुट लेजरको चमक बढाउन, तरंग लम्बाइ र दिशा समायोजन गर्नु हो। लेजर को।

D. आवेदन

लेजर व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, मुख्यतया फाइबर संचार, लेजर दायरा, लेजर काटन, लेजर हतियार, लेजर डिस्क र यति।

ई इतिहास

1958 मा, अमेरिकी वैज्ञानिकहरू Xiaoluo र Townes ले एक जादुई घटना पत्ता लगाए: जब तिनीहरूले दुर्लभ पृथ्वी क्रिस्टलमा आन्तरिक प्रकाश बल्ब द्वारा उत्सर्जित प्रकाश राख्छन्, क्रिस्टलको अणुहरू उज्ज्वल, सधैं एकसाथ बलियो प्रकाश उत्सर्जन गर्नेछ। यस घटनाका अनुसार, तिनीहरूले "लेजर सिद्धान्त" प्रस्ताव गरे, त्यो हो, जब पदार्थ यसको अणुहरूको प्राकृतिक दोलन आवृत्ति जस्तै ऊर्जा द्वारा उत्तेजित हुन्छ, यसले यो बलियो प्रकाश उत्पन्न गर्दछ जुन भिन्न हुँदैन - लेजर। उनीहरूले यसका लागि महत्त्वपूर्ण कागजपत्रहरू फेला पारे।

स्कियोलो र टाउन्सको अनुसन्धान नतिजा प्रकाशित भएपछि, विभिन्न देशका वैज्ञानिकहरूले विभिन्न प्रयोगात्मक योजनाहरू प्रस्ताव गरे, तर तिनीहरू सफल भएनन्। 15 मई, 1960 मा, क्यालिफोर्नियाको ह्युजेस प्रयोगशालाका एक वैज्ञानिक मेम्यानले घोषणा गरे कि उनले 0.6943 माइक्रोनको तरंग लम्बाइको लेजर प्राप्त गरेको छ, जुन मानवले प्राप्त गरेको पहिलो लेजर थियो, र यसरी मेम्यान संसारको पहिलो वैज्ञानिक बने। लेजरहरूलाई व्यावहारिक क्षेत्रमा परिचय गराउन।

जुलाई 7, 1960 मा, मेम्यानले संसारको पहिलो लेजरको जन्मको घोषणा गर्‍यो, मेम्यानको योजना रूबी क्रिस्टलमा क्रोमियम परमाणुहरूलाई उत्तेजित गर्न उच्च-तीव्रता फ्ल्यास ट्यूब प्रयोग गर्ने हो, जसले गर्दा धेरै केन्द्रित पातलो रातो बत्ती स्तम्भ उत्पादन हुन्छ, जब यो फायर हुन्छ। एक निश्चित बिन्दुमा, यो सूर्यको सतह भन्दा उच्च तापक्रममा पुग्न सक्छ।

सोभियत वैज्ञानिक H.Γ Basov ले 1960 मा अर्धचालक लेजर आविष्कार गरे। अर्धचालक लेजर को संरचना सामान्यतया P लेयर, N लेयर र एक्टिभ लेयर मिलेर बनेको हुन्छ जसले डबल हेटेरोजंक्शन बनाउँछ। यसको विशेषताहरू हुन्: सानो आकार, उच्च युग्मन दक्षता, छिटो प्रतिक्रिया गति, तरंगदैर्ध्य र आकार अप्टिकल फाइबर साइजसँग फिट, सीधा मोड्युलेट गर्न सकिन्छ, राम्रो संगतता।

छ, लेजर को केहि मुख्य आवेदन निर्देशनहरू

F. लेजर संचार

जानकारी प्रसारण गर्न प्रकाश प्रयोग आज धेरै सामान्य छ। उदाहरणका लागि, जहाजहरूले सञ्चार गर्न बत्तीहरू प्रयोग गर्छन्, र ट्राफिक लाइटहरूले रातो, पहेंलो र हरियो प्रयोग गर्छन्। तर सामान्य प्रकाश प्रयोग गरेर सूचना प्रसारण गर्ने यी सबै तरिकाहरू छोटो दूरीमा मात्र सीमित हुन सक्छन्। यदि तपाइँ प्रकाशको माध्यमबाट टाढाको स्थानहरूमा सीधा जानकारी पठाउन चाहनुहुन्छ भने, तपाइँ सामान्य प्रकाश प्रयोग गर्न सक्नुहुन्न, तर लेजरहरू मात्र प्रयोग गर्नुहोस्।

त्यसोभए तपाइँ लेजर कसरी डेलिभर गर्नुहुन्छ? हामीलाई थाहा छ कि तामाको तारमा बिजुली बोक्न सकिन्छ, तर सामान्य धातुको तारमा प्रकाश बोक्न सकिँदैन। यस उद्देश्यका लागि, वैज्ञानिकहरूले प्रकाश प्रसारण गर्न सक्ने फिलामेन्ट विकास गरेका छन्, जसलाई अप्टिकल फाइबर भनिन्छ, जसलाई फाइबर भनिन्छ। अप्टिकल फाइबर विशेष गिलास सामग्रीबाट बनेको हुन्छ, व्यास मानव कपाल भन्दा पातलो हुन्छ, सामान्यतया 50 देखि 150 माइक्रोन, र धेरै नरम हुन्छ।

वास्तवमा, फाइबरको भित्री भाग पारदर्शी अप्टिकल गिलासको उच्च अपवर्तक सूचकांक हो, र बाहिरी कोटिंग कम अपवर्तक सूचकांक गिलास वा प्लास्टिकबाट बनेको हुन्छ। यस्तो संरचनाले एकातिर, पानीको पाइपमा अगाडि बग्ने पानी, तारमा अगाडि सर्ने बिजुली, हजारौं ट्विस्ट र टर्नको कुनै प्रभाव नपर्ने जस्तै, भित्री कोरमा प्रकाश अपवर्तित गर्न सक्छ। अर्कोतर्फ, कम अपवर्तक सूचकांक कोटिंगले प्रकाशलाई बाहिर निस्कनबाट रोक्न सक्छ, जसरी पानीको पाइप झर्दैन र तारको इन्सुलेशन तहले बिजुली सञ्चालन गर्दैन।

अप्टिकल फाइबरको उपस्थितिले प्रकाश प्रसारण गर्ने तरिकालाई समाधान गर्छ, तर यसको मतलब यो होइन कि यसको साथ, कुनै पनि प्रकाश धेरै टाढासम्म पठाउन सकिन्छ। केवल उच्च चमक, शुद्ध रंग, राम्रो दिशात्मक लेजर, जानकारी प्रसारण गर्नको लागि सबैभन्दा आदर्श प्रकाश स्रोत हो, यो फाइबरको एक छेउबाट इनपुट हो, लगभग कुनै नोक्सान र अर्को छेउबाट आउटपुट। तसर्थ, अप्टिकल कम्युनिकेशन अनिवार्य रूपमा लेजर सञ्चार हो, जसमा ठूलो क्षमता, उच्च गुणस्तर, सामग्रीको फराकिलो स्रोत, बलियो गोपनीयता, स्थायित्व, इत्यादिका फाइदाहरू छन्, र यसलाई वैज्ञानिकहरूले सञ्चारको क्षेत्रमा एउटा क्रान्तिको रूपमा स्वागत गरेका छन्। प्राविधिक क्रान्तिमा सबैभन्दा उत्कृष्ट उपलब्धिहरू।