ലേസറിൻ്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ: ഗെയിൻ മീഡിയം, പമ്പ് സോഴ്സ്, ദി ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി.

പ്രോംപ്റ്റ് പോസ്റ്റിനായി ഞങ്ങളുടെ സോഷ്യൽ മീഡിയയിലേക്ക് സബ്‌സ്‌ക്രൈബ് ചെയ്യുക

ആധുനിക സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ മൂലക്കല്ലായ ലേസർ, സങ്കീർണ്ണമായത് പോലെ തന്നെ ആകർഷകവുമാണ്.യോജിച്ച, ആംപ്ലിഫൈഡ് പ്രകാശം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഏകീകൃതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ ഒരു സിംഫണി അവരുടെ ഹൃദയത്തിലുണ്ട്.ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യയെക്കുറിച്ച് ആഴത്തിലുള്ള ധാരണ നൽകുന്നതിന് ശാസ്ത്രീയ തത്വങ്ങളും സമവാക്യങ്ങളും പിന്തുണയ്ക്കുന്ന ഈ ഘടകങ്ങളുടെ സങ്കീർണതകളിലേക്ക് ഈ ബ്ലോഗ് പരിശോധിക്കുന്നു.

 

ലേസർ സിസ്റ്റം ഘടകങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള വിപുലമായ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകൾ: പ്രൊഫഷണലുകൾക്കുള്ള ഒരു സാങ്കേതിക വീക്ഷണം

 

ഘടകം

ഫംഗ്ഷൻ

ഉദാഹരണങ്ങൾ

ഇടത്തരം നേടുക പ്രകാശം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലേസറിലെ പദാർത്ഥമാണ് നേട്ട മാധ്യമം.ജനസംഖ്യാ വിപരീത പ്രക്രിയയിലൂടെയും ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനത്തിലൂടെയും പ്രകാശം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.ഗെയിൻ മീഡിയം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് ലേസറിൻ്റെ റേഡിയേഷൻ സവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ: ഉദാ, Nd:YAG (നിയോഡൈമിയം-ഡോപ്പഡ് Yttrium അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ്), മെഡിക്കൽ, വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഗ്യാസ് ലേസറുകൾ: ഉദാ, CO2 ലേസർ, കട്ടിംഗിനും വെൽഡിങ്ങിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾ:ഉദാ, ലേസർ ഡയോഡുകൾ, ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്‌സ് ആശയവിനിമയത്തിലും ലേസർ പോയിൻ്ററുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പമ്പിംഗ് ഉറവിടം പമ്പിംഗ് സ്രോതസ്സ് ജനസംഖ്യാ വിപരീതം (ജനസംഖ്യ വിപരീതമാക്കുന്നതിനുള്ള ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ്) കൈവരിക്കുന്നതിന്, ലേസർ പ്രവർത്തനം സാധ്യമാക്കുന്നതിന്, ലാഭ മാധ്യമത്തിന് ഊർജ്ജം നൽകുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗ്: സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ പമ്പ് ചെയ്യാൻ ഫ്ലാഷ്‌ലാമ്പുകൾ പോലുള്ള തീവ്രമായ പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഇലക്ട്രിക്കൽ പമ്പിംഗ്: വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിലൂടെ ഗ്യാസ് ലേസറുകളിലെ വാതകത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു.അർദ്ധചാലക പമ്പിംഗ്: സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ മീഡിയം പമ്പ് ചെയ്യാൻ ലേസർ ഡയോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി രണ്ട് കണ്ണാടികൾ അടങ്ങുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയിൽ പ്രകാശത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയും പ്രകാശത്തിൻ്റെ പാത നീളം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അതുവഴി പ്രകാശം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.പ്രകാശത്തിൻ്റെ സ്പെക്ട്രൽ, സ്പേഷ്യൽ സവിശേഷതകൾ തിരഞ്ഞെടുത്ത് ലേസർ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനായി ഇത് ഒരു ഫീഡ്ബാക്ക് സംവിധാനം നൽകുന്നു. പ്ലാനർ-പ്ലാനർ കാവിറ്റി: ലബോറട്ടറി ഗവേഷണം, ലളിതമായ ഘടന ഉപയോഗിക്കുന്നു.പ്ലാനർ-കോൺകേവ് കാവിറ്റി: വ്യാവസായിക ലേസറുകളിൽ സാധാരണമാണ്, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ബീമുകൾ നൽകുന്നു. റിംഗ് കാവിറ്റി: റിംഗ് ഗ്യാസ് ലേസറുകൾ പോലെയുള്ള റിംഗ് ലേസറുകളുടെ പ്രത്യേക ഡിസൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

 

ദ ഗെയിൻ മീഡിയം: ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൻ്റെയും ഒപ്റ്റിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിൻ്റെയും ഒരു നെക്സസ്

ഗെയിൻ മീഡിയത്തിലെ ക്വാണ്ടം ഡൈനാമിക്സ്

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ ആഴത്തിൽ വേരൂന്നിയ ഒരു പ്രതിഭാസമായ ലൈറ്റ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ്റെ അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയ നടക്കുന്നിടത്താണ് നേട്ട മാധ്യമം.ഊർജ്ജ നിലകളും മാധ്യമത്തിനുള്ളിലെ കണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനത്തിൻ്റെയും ജനസംഖ്യാ വിപരീതത്തിൻ്റെയും തത്വങ്ങളാൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു.പ്രകാശ തീവ്രത (I), പ്രാരംഭ തീവ്രത (I0), സംക്രമണ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ (σ21), രണ്ട് ഊർജ്ജ തലങ്ങളിലെ (N2, N1) കണികാ സംഖ്യകൾ എന്നിവ തമ്മിലുള്ള നിർണായക ബന്ധം I = I0e^ എന്ന സമവാക്യം വിവരിക്കുന്നു. (σ21(N2-N1)L).ഒരു ജനസംഖ്യാ വിപരീതം കൈവരിക്കുക, ഇവിടെ N2 > N1, ആംപ്ലിഫിക്കേഷന് അത്യന്താപേക്ഷിതവും ലേസർ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ മൂലക്കല്ലുമാണ്[1].

 

ത്രീ-ലെവൽ വേഴ്സസ്. ഫോർ-ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ

പ്രായോഗിക ലേസർ ഡിസൈനുകളിൽ, ത്രീ-ലെവൽ, ഫോർ-ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.ത്രീ-ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക്, ലളിതമാണെങ്കിലും, താഴ്ന്ന ലേസർ ലെവൽ ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റ് ആയതിനാൽ ജനസംഖ്യാ വിപരീതം കൈവരിക്കാൻ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്.നാല്-ലെവൽ സംവിധാനങ്ങൾ, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ തലത്തിൽ നിന്നുള്ള ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികിരണേതര ക്ഷയം മൂലം ജനസംഖ്യാ വിപരീതത്തിലേക്ക് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ വഴി വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഇത് ആധുനിക ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ കൂടുതൽ വ്യാപകമാക്കുന്നു[2].

 

Is എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഗ്ലാസ്ഒരു നേട്ട മാധ്യമം?

അതെ, ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു തരം ഗെയിൻ മീഡിയമാണ് എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഗ്ലാസ്.ഈ സന്ദർഭത്തിൽ, "ഡോപ്പിംഗ്" എന്നത് ഗ്ലാസിലേക്ക് ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ എർബിയം അയോണുകൾ (Er³⁺) ചേർക്കുന്ന പ്രക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.എർബിയം ഒരു അപൂർവ ഭൂമി മൂലകമാണ്, അത് ഒരു ഗ്ലാസ് ഹോസ്റ്റിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലേസർ പ്രവർത്തനത്തിലെ അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയയായ ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനത്തിലൂടെ പ്രകാശത്തെ ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.

ഫൈബർ ലേസറുകളിലും ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകളിലും, പ്രത്യേകിച്ച് ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ വ്യവസായത്തിൽ, എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഗ്ലാസ് അതിൻ്റെ ഉപയോഗത്തിന് പ്രത്യേകിച്ചും ശ്രദ്ധേയമാണ്.1550 nm ചുറ്റളവിൽ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ പ്രകാശത്തെ കാര്യക്ഷമമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ, സാധാരണ സിലിക്ക ഫൈബറുകളിലെ കുറഞ്ഞ നഷ്ടം കാരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയത്തിനുള്ള ഒരു പ്രധാന തരംഗദൈർഘ്യമാണിത്.

ദിഎർബിയംഅയോണുകൾ പമ്പ് ലൈറ്റ് ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു (പലപ്പോഴും aലേസർ ഡയോഡ്) കൂടാതെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലകളിലേക്ക് ആവേശഭരിതരാകുന്നു.അവ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജാവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുമ്പോൾ, ലേസിംഗ് തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ ഫോട്ടോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ലേസർ പ്രക്രിയയ്ക്ക് സംഭാവന നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.ഇത് വിവിധ ലേസർ, ആംപ്ലിഫയർ ഡിസൈനുകളിൽ എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഗ്ലാസിനെ ഫലപ്രദവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ഒരു മാധ്യമമാക്കി മാറ്റുന്നു.

അനുബന്ധ ബ്ലോഗുകൾ: വാർത്ത - എർബിയം-ഡോപ്പ്ഡ് ഗ്ലാസ്: സയൻസ് & ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

പമ്പിംഗ് മെക്കാനിസങ്ങൾ: ലേസറുകൾക്ക് പിന്നിലെ ഡ്രൈവിംഗ് ഫോഴ്സ്

ജനസംഖ്യാ വിപരീതം കൈവരിക്കുന്നതിനുള്ള വൈവിധ്യമാർന്ന സമീപനങ്ങൾ

പമ്പിംഗ് മെക്കാനിസത്തിൻ്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് ലേസർ ഡിസൈനിൽ സുപ്രധാനമാണ്, കാര്യക്ഷമത മുതൽ ഔട്ട്പുട്ട് തരംഗദൈർഘ്യം വരെയുള്ള എല്ലാറ്റിനെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു.ഫ്ലാഷ്‌ലാമ്പുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് ലേസറുകൾ പോലുള്ള ബാഹ്യ പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ്, ഡൈ ലേസർ എന്നിവയിൽ സാധാരണമാണ്.ഇലക്ട്രിക്കൽ ഡിസ്ചാർജ് രീതികൾ സാധാരണയായി ഗ്യാസ് ലേസറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾ പലപ്പോഴും ഇലക്ട്രോൺ ഇഞ്ചക്ഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഈ പമ്പിംഗ് മെക്കാനിസങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത, പ്രത്യേകിച്ച് ഡയോഡ്-പമ്പ് ചെയ്ത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകളിൽ, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും ഒതുക്കവും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന സമീപകാല ഗവേഷണങ്ങളിൽ കാര്യമായ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.3].

 

പമ്പിംഗ് കാര്യക്ഷമതയിലെ സാങ്കേതിക പരിഗണനകൾ

പമ്പിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ കാര്യക്ഷമത ലേസർ രൂപകൽപ്പനയുടെ ഒരു നിർണായക വശമാണ്, ഇത് മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടനത്തെയും ആപ്ലിക്കേഷൻ അനുയോജ്യതയെയും ബാധിക്കുന്നു.സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകളിൽ, ഫ്ലാഷ്‌ലാമ്പുകളും ലേസർ ഡയോഡുകളും ഒരു പമ്പ് ഉറവിടമായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത, തെർമൽ ലോഡ്, ബീം ഗുണനിലവാരം എന്നിവയെ സാരമായി ബാധിക്കും.ഉയർന്ന ശക്തിയും കാര്യക്ഷമതയും ഉള്ള ലേസർ ഡയോഡുകളുടെ വികസനം DPSS ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു, കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ളതും കാര്യക്ഷമവുമായ ഡിസൈനുകൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു[4].

 

ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി: ലേസർ ബീം എഞ്ചിനീയറിംഗ്

 

കാവിറ്റി ഡിസൈൻ: എ ബാലൻസിങ് ആക്ട് ഓഫ് ഫിസിക്‌സ് ആൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗ്

ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി, അല്ലെങ്കിൽ റെസൊണേറ്റർ, ഒരു നിഷ്ക്രിയ ഘടകം മാത്രമല്ല, ലേസർ ബീം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിൽ സജീവ പങ്കാളിയാണ്.കണ്ണാടികളുടെ വക്രതയും വിന്യാസവും ഉൾപ്പെടെയുള്ള അറയുടെ രൂപകൽപ്പന, ലേസറിൻ്റെ സ്ഥിരത, മോഡ് ഘടന, ഔട്ട്പുട്ട് എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.ഒപ്റ്റിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിനെ വേവ് ഒപ്റ്റിക്‌സുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്ന വെല്ലുവിളിയായ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുമ്പോൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ നേട്ടം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അറ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കണം.5.

ആന്ദോളന വ്യവസ്ഥകളും മോഡ് തിരഞ്ഞെടുക്കലും

ലേസർ ആന്ദോളനം സംഭവിക്കുന്നതിന്, മാധ്യമം നൽകുന്ന നേട്ടം അറയ്ക്കുള്ളിലെ നഷ്ടത്തെക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കണം.ഈ അവസ്ഥ, യോജിച്ച തരംഗ സൂപ്പർപോസിഷൻ്റെ ആവശ്യകതയ്‌ക്കൊപ്പം, ചില രേഖാംശ മോഡുകൾ മാത്രമേ പിന്തുണയ്ക്കൂ എന്ന് നിർദ്ദേശിക്കുന്നു.മോഡ് സ്‌പെയ്‌സിംഗും മൊത്തത്തിലുള്ള മോഡ് ഘടനയും അറയുടെ ഭൗതിക ദൈർഘ്യവും ലാഭ മാധ്യമത്തിൻ്റെ റിഫ്രാക്‌റ്റീവ് സൂചികയും സ്വാധീനിക്കുന്നു[6].

 

ഉപസംഹാരം

ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ രൂപകൽപ്പനയും പ്രവർത്തനവും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെയും എഞ്ചിനീയറിംഗ് തത്വങ്ങളുടെയും വിശാലമായ സ്പെക്ട്രം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.നേട്ട മാധ്യമത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് മുതൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയുടെ സങ്കീർണ്ണമായ എഞ്ചിനീയറിംഗ് വരെ, ലേസർ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഓരോ ഘടകങ്ങളും അതിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രവർത്തനത്തിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.ഈ ലേഖനം ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ സങ്കീർണ്ണമായ ലോകത്തിലേക്ക് ഒരു കാഴ്ച്ച നൽകി, ഈ മേഖലയിലെ പ്രൊഫസർമാരുടെയും ഒപ്റ്റിക്കൽ എഞ്ചിനീയർമാരുടെയും വിപുലമായ ധാരണയുമായി പ്രതിധ്വനിക്കുന്ന സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

ബന്ധപ്പെട്ട ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷൻ
ബന്ധപ്പെട്ട ഉല്പന്നങ്ങൾ

റഫറൻസുകൾ

  • 1. സീഗ്മാൻ, എഇ (1986).ലേസറുകൾ.യൂണിവേഴ്സിറ്റി സയൻസ് പുസ്തകങ്ങൾ.
  • 2. സ്വെൽറ്റോ, ഒ. (2010).ലേസറുകളുടെ തത്വങ്ങൾ.സ്പ്രിംഗർ.
  • 3. Koechner, W. (2006).സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ എഞ്ചിനീയറിംഗ്.സ്പ്രിംഗർ.
  • 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014).ഡയോഡ് പമ്പ് ചെയ്ത സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾ.ലേസർ ടെക്നോളജി ആൻഡ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ ഹാൻഡ്ബുക്കിൽ (വാല്യം III).CRC പ്രസ്സ്.
  • 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010).ലേസർ ഫിസിക്സ്.വൈലി.
  • 6. Silfvast, WT (2004).ലേസർ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ.കേംബ്രിഡ്ജ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി പ്രസ്സ്.

പോസ്റ്റ് സമയം: നവംബർ-27-2023