ലേസറിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന തത്വം

ലേസറിന്റെ അടിസ്ഥാന പ്രവർത്തന തത്വം (ഉത്തേജിത പ്രകാശ ഉദ്‌വമനം വഴി പ്രകാശ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ) പ്രകാശത്തിന്റെ ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനത്തിന്റെ പ്രതിഭാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. കൃത്യമായ രൂപകൽപ്പനകളുടെയും ഘടനകളുടെയും ഒരു പരമ്പരയിലൂടെ, ലേസറുകൾ ഉയർന്ന കോഹറൻസ്, മോണോക്രോമാറ്റിറ്റി, തെളിച്ചം എന്നിവയുള്ള ബീമുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ആശയവിനിമയം, വൈദ്യശാസ്ത്രം, നിർമ്മാണം, അളവ്, ശാസ്ത്രീയ ഗവേഷണം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ ഉൾപ്പെടെ ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ലേസറുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവയുടെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും കൃത്യമായ നിയന്ത്രണ സവിശേഷതകളും അവയെ പല സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെയും കാതലായ ഘടകമാക്കുന്നു. ലേസറുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വങ്ങളുടെയും വ്യത്യസ്ത തരം ലേസറുകളുടെ സംവിധാനങ്ങളുടെയും വിശദമായ വിശദീകരണം ചുവടെയുണ്ട്.

1. ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനം

ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനംലേസർ ജനറേഷന് പിന്നിലെ അടിസ്ഥാന തത്വം 1917-ൽ ഐൻസ്റ്റീൻ ആദ്യമായി നിർദ്ദേശിച്ചു. പ്രകാശവും ഉത്തേജിതാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ കൂടുതൽ യോജിച്ച ഫോട്ടോണുകൾ എങ്ങനെ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഈ പ്രതിഭാസം വിവരിക്കുന്നു. ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനം നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ, നമുക്ക് സ്വയമേവയുള്ള ഉദ്‌വമനത്തിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കാം:

സ്വയമേവയുള്ള ഉദ്‌വമനം: ആറ്റങ്ങൾ, തന്മാത്രകൾ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് സൂക്ഷ്മ കണികകളിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ബാഹ്യ ഊർജ്ജം (വൈദ്യുത അല്ലെങ്കിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഊർജ്ജം പോലുള്ളവ) ആഗിരണം ചെയ്യാനും ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക്, ഉത്തേജിത അവസ്ഥയിലേക്ക്, പരിവർത്തനം ചെയ്യാനും കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഉത്തേജിത അവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ അസ്ഥിരമാണ്, കൂടാതെ ഒരു ചെറിയ കാലയളവിനുശേഷം ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് മടങ്ങും. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഇലക്ട്രോൺ ഒരു ഫോട്ടോൺ പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് സ്വയമേവയുള്ള ഉദ്‌വമനമാണ്. അത്തരം ഫോട്ടോണുകൾ ആവൃത്തി, ഘട്ടം, ദിശ എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ ക്രമരഹിതമാണ്, അതിനാൽ യോജിപ്പില്ല.

ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനം: ഉത്തേജിതമായ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ അതിന്റെ സംക്രമണ ഊർജ്ജവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു ഊർജ്ജമുള്ള ഒരു ഫോട്ടോണിനെ കണ്ടുമുട്ടുമ്പോൾ, ഫോട്ടോണിന് ഒരു പുതിയ ഫോട്ടോൺ പുറത്തുവിടുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണിനെ നിലത്തേക്ക് മടങ്ങാൻ പ്രേരിപ്പിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ് ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനത്തിന്റെ താക്കോൽ. ആവൃത്തി, ഘട്ടം, പ്രചാരണ ദിശ എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ പുതിയ ഫോട്ടോൺ യഥാർത്ഥമായതിന് സമാനമാണ്, ഇത് യോജിച്ച പ്രകാശത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസം ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണവും ഊർജ്ജവും ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ലേസറുകളുടെ പ്രധാന സംവിധാനവുമാണ്.

ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനത്തിന്റെ പോസിറ്റീവ് ഫീഡ്‌ബാക്ക് പ്രഭാവം: ലേസറുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ, ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമന പ്രക്രിയ ഒന്നിലധികം തവണ ആവർത്തിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഈ പോസിറ്റീവ് ഫീഡ്‌ബാക്ക് പ്രഭാവം ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം ക്രമാതീതമായി വർദ്ധിപ്പിക്കും. ഒരു അനുരണന അറയുടെ സഹായത്തോടെ, ഫോട്ടോണുകളുടെ സമന്വയം നിലനിർത്തുകയും പ്രകാശകിരണത്തിന്റെ തീവ്രത തുടർച്ചയായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

2. മീഡിയം ഗെയിൻ ചെയ്യുക

ദിമീഡിയം നേടുകഫോട്ടോണുകളുടെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും ലേസർ ഔട്ട്‌പുട്ടും നിർണ്ണയിക്കുന്ന ലേസറിലെ പ്രധാന വസ്തുവാണ് ഇത്. ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനത്തിനുള്ള ഭൗതിക അടിസ്ഥാനമാണിത്, കൂടാതെ അതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ ലേസറിന്റെ ആവൃത്തി, തരംഗദൈർഘ്യം, ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഗെയിൻ മീഡിയത്തിന്റെ തരവും സവിശേഷതകളും ലേസറിന്റെ പ്രയോഗത്തെയും പ്രകടനത്തെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

ആവേശ സംവിധാനം: ഗെയിൻ മീഡിയത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഒരു ബാഹ്യ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് വഴി ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് ഉത്തേജിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഈ പ്രക്രിയ സാധാരണയായി ബാഹ്യ ഊർജ്ജ വിതരണ സംവിധാനങ്ങളിലൂടെയാണ് നേടുന്നത്. സാധാരണ ഉത്തേജക സംവിധാനങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ഇലക്ട്രിക്കൽ പമ്പിംഗ്: ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം പ്രയോഗിച്ച് ഗെയിൻ മീഡിയത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗ്: ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് (ഫ്ലാഷ് ലാമ്പ് അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു ലേസർ പോലുള്ളവ) ഉപയോഗിച്ച് മാധ്യമത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു.

എനർജി ലെവൽ സിസ്റ്റം: ഗെയിൻ മീഡിയത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ സാധാരണയായി നിർദ്ദിഷ്ട ഊർജ്ജ തലങ്ങളിലാണ് വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. ഏറ്റവും സാധാരണമായത്രണ്ട് ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങൾഒപ്പംനാല് ലെവൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ. ലളിതമായ ഒരു രണ്ട്-ലെവൽ സിസ്റ്റത്തിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ഗ്രൗണ്ട് അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഉത്തേജിത അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുകയും പിന്നീട് ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനം വഴി ഗ്രൗണ്ട് അവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. നാല്-ലെവൽ സിസ്റ്റത്തിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകൾക്കിടയിൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ പരിവർത്തനങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു, ഇത് പലപ്പോഴും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.

ഗെയിൻ മീഡിയയുടെ തരങ്ങൾ:

മീഡിയം ഗ്യാസ് ഗെയിൻ: ഉദാഹരണത്തിന്, ഹീലിയം-നിയോൺ (He-Ne) ലേസറുകൾ. ഗ്യാസ് ഗെയിൻ മീഡിയ അവയുടെ സ്ഥിരതയുള്ള ഔട്ട്‌പുട്ടിനും നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യത്തിനും പേരുകേട്ടതാണ്, കൂടാതെ ലബോറട്ടറികളിൽ സ്റ്റാൻഡേർഡ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളായി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഇടത്തരം ദ്രാവക വർദ്ധനവ്: ഉദാഹരണത്തിന്, ഡൈ ലേസറുകൾ. വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ ഡൈ തന്മാത്രകൾക്ക് നല്ല ഉത്തേജന ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് ട്യൂണബിൾ ലേസറുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

സോളിഡ് ഗെയിൻ മീഡിയം: ഉദാഹരണത്തിന്, Nd(നിയോഡൈമിയം-ഡോപ്പഡ് യിട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ്) ലേസറുകൾ. ഈ ലേസറുകൾ വളരെ കാര്യക്ഷമവും ശക്തവുമാണ്, കൂടാതെ വ്യാവസായിക കട്ടിംഗ്, വെൽഡിംഗ്, മെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സെമികണ്ടക്ടർ ഗെയിൻ മീഡിയം: ഉദാഹരണത്തിന്, ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs) വസ്തുക്കൾ ആശയവിനിമയത്തിലും ലേസർ ഡയോഡുകൾ പോലുള്ള ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

3. റെസൊണേറ്റർ കാവിറ്റി

ദിറെസൊണേറ്റർ കാവിറ്റിഫീഡ്‌ബാക്കിനും ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും ഉപയോഗിക്കുന്ന ലേസറിലെ ഒരു ഘടനാപരമായ ഘടകമാണ്. ഉത്തേജിത ഉദ്‌വമനം വഴി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അവയെ അറയ്ക്കുള്ളിൽ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയും ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന ധർമ്മം, അങ്ങനെ ശക്തവും കേന്ദ്രീകൃതവുമായ ലേസർ ഔട്ട്‌പുട്ട് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

റെസൊണേറ്റർ കാവിറ്റിയുടെ ഘടന: ഇതിൽ സാധാരണയായി രണ്ട് സമാന്തര ദർപ്പണങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒന്ന് പൂർണ്ണമായും പ്രതിഫലിക്കുന്ന ദർപ്പണമാണ്, ഇതിനെപിൻ കണ്ണാടി, മറ്റൊന്ന് ഭാഗികമായി പ്രതിഫലിക്കുന്ന ഒരു കണ്ണാടിയാണ്, ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്ഔട്ട്പുട്ട് മിറർ. ഫോട്ടോണുകൾ അറയ്ക്കുള്ളിൽ മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും പ്രതിഫലിക്കുകയും ഗെയിൻ മീഡിയവുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

അനുരണന അവസ്ഥ: റെസൊണേറ്റർ കാവിറ്റിയുടെ രൂപകൽപ്പന ചില വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കണം, ഉദാഹരണത്തിന് ഫോട്ടോണുകൾ കാവിറ്റിക്കുള്ളിൽ സ്റ്റാൻഡിംഗ് തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക. ഇതിന് കാവിറ്റിയുടെ നീളം ലേസർ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ ഗുണിതമായിരിക്കണം. ഈ വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കുന്ന പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ മാത്രമേ കാവിറ്റിക്കുള്ളിൽ ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയൂ.

ഔട്ട്പുട്ട് ബീം: ഭാഗികമായി പ്രതിഫലിക്കുന്ന കണ്ണാടി, ആംപ്ലിഫൈഡ് ലൈറ്റ് ബീമിന്റെ ഒരു ഭാഗം കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ലേസറിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ബീം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ ബീമിന് ഉയർന്ന ദിശാബോധം, സഹവർത്തിത്വം, മോണോക്രോമാറ്റിറ്റി എന്നിവയുണ്ട്..

നിങ്ങൾക്ക് കൂടുതലറിയാൻ താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ അല്ലെങ്കിൽ ലേസറുകളിൽ താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ, ദയവായി ഞങ്ങളെ ബന്ധപ്പെടാൻ മടിക്കേണ്ടതില്ല:

ലൂമിസ്‌പോട്ട്

വിലാസം: ബിൽഡിംഗ് 4 #, നമ്പർ 99 ഫുറോങ് 3-ാം റോഡ്, സിഷാൻ ജില്ല. വുക്സി, 214000, ചൈന.

ഫോൺ: + 86-0510 87381808.

മൊബൈൽ: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

വെബ്സൈറ്റ്: www.lumispot-tech.com