लेज़रों के बारे में आपको जो कुछ जानने की ज़रूरत है वह सब एक तस्वीर में

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परिचय: एक तस्वीर आपको लेजर के बारे में क्या सिखा सकती है?

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया आरेख दशकों के लेज़र विज्ञान को तुरंत समझने योग्य दृश्य में बदल सकता है, और वायरल "एक तस्वीर में लेज़रों के बारे में आपको जो कुछ भी जानने की ज़रूरत है" अवधारणा बिल्कुल यही हासिल करती है। एक एनोटेटेड छवि पर उत्तेजित उत्सर्जन, ऑप्टिकल गुहाओं और बीम विशेषताओं को मैप करके, शिक्षार्थी और पेशेवर समान रूप से एक संदर्भ बिंदु प्राप्त करते हैं जो पाठ्यपुस्तक पढ़ने के घंटों को प्रतिस्थापित करता है।

लेजर - विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश प्रवर्धन - बारकोड स्कैनर और फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क से लेकर सर्जिकल उपकरणों और स्वायत्त वाहनों तक सब कुछ शक्ति प्रदान करता है। यह समझना कि वे कैसे काम करते हैं, अब प्रौद्योगिकी-संचालित व्यवसायों का निर्माण या प्रबंधन करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए वैकल्पिक नहीं है। नीचे, हम उस एकल फोटो में कैप्चर किए गए मुख्य तंत्रों को तोड़ते हैं और बताते हैं कि वे वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में क्यों मायने रखते हैं।

उत्तेजित उत्सर्जन वास्तव में कैसे काम करता है?

प्रत्येक लेजर के केंद्र में एक क्वांटम-मैकेनिकल प्रक्रिया होती है जिसे उत्तेजित उत्सर्जन कहा जाता है। जब एक आने वाला फोटॉन एक उत्तेजित परमाणु से टकराता है, तो यह परमाणु को एक समान फोटॉन - समान तरंग दैर्ध्य, चरण और दिशा - छोड़ने के लिए मजबूर करता है। यह सुसंगत प्रकाश का एक झरना बनाता है जिसे असाधारण रूप से संकीर्ण किरण में केंद्रित किया जा सकता है।

"एक तस्वीर" आम तौर पर एक लाभ माध्यम के अंदर इस श्रृंखला प्रतिक्रिया को दर्शाती है, जो एक गैस (जैसे हीलियम-नियॉन), एक ठोस क्रिस्टल (जैसे एनडी: वाईएजी), एक अर्धचालक डायोड, या यहां तक ​​​​कि एक तरल डाई भी हो सकती है। माध्यम को दो दर्पणों के बीच रखा जाता है जिससे एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर बनता है। एक दर्पण पूर्णतः परावर्तक है; दूसरा आंशिक रूप से संचारणीय है, जो प्रवर्धित प्रकाश को प्रयोग करने योग्य लेजर बीम के रूप में बाहर निकलने की अनुमति देता है।

लेज़िंग होने के लिए तीन शर्तों को पूरा करना होगा: जनसंख्या उलटा (जमीनी स्थिति की तुलना में उत्तेजित अवस्था में अधिक परमाणु), ऑप्टिकल फीडबैक (गुंजयमान यंत्र दर्पण), और एक पंप स्रोत जो बाहरी ऊर्जा की आपूर्ति करता है - चाहे विद्युत प्रवाह, फ्लैशलैम्प प्रकाश, या कोई अन्य लेजर। जब तीनों संरेखित होते हैं, तो लाभ माध्यम सुसंगत, मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की एक सतत या स्पंदित किरण उत्सर्जित करता है।

लेज़रों के मुख्य प्रकार क्या हैं और उनका उपयोग कहाँ किया जाता है?

सभी लेजर समान नहीं बनाए गए हैं। लाभ माध्यम तरंग दैर्ध्य, बिजली उत्पादन और आदर्श अनुप्रयोग निर्धारित करता है। यहां सबसे सामान्य श्रेणियों की त्वरित-संदर्भ सूची दी गई है:

गैस लेजर (CO₂, HeNe, Excimer) - औद्योगिक कटिंग, उत्कीर्णन और LASIK नेत्र शल्य चिकित्सा में उपयोग किया जाता है। CO₂ लेज़र अकेले विनिर्माण क्षेत्र में बहु-अरब डॉलर के खंड का प्रतिनिधित्व करते हैं।

सॉलिड-स्टेट लेजर (एनडी: वाईएजी, टीआई: सैफायर, फाइबर लेजर) - उनकी उच्च शिखर शक्ति और ट्यूनेबिलिटी के कारण सटीक वेल्डिंग, सैन्य रेंज-फाइंडिंग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए पसंदीदा।

सेमीकंडक्टर डायोड लेजर - ऑप्टिकल डिस्क ड्राइव, लेजर पॉइंटर्स, बारकोड रीडर और फाइबर-ऑप्टिक दूरसंचार के पीछे काम करने वाले घोड़े। वे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए कॉम्पैक्ट, कुशल और सस्ते हैं।

डाई लेज़र - व्यापक स्पेक्ट्रम में ट्यून करने योग्य, जो उन्हें स्पेक्ट्रोस्कोपी, त्वचाविज्ञान और वायुमंडलीय सेंसिंग में मूल्यवान बनाता है।

फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर (एफईएल) - पूर्ण विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में अत्यधिक उच्च-शक्ति बीम का उत्पादन करने में सक्षम, मुख्य रूप से उन्नत भौतिकी अनुसंधान और रक्षा प्रोटोटाइप में उपयोग किया जाता है।

प्रत्येक प्रकार विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के एक अलग क्षेत्र से मेल खाता है - पराबैंगनी से दृश्य प्रकाश के माध्यम से दूर अवरक्त तक - यही कारण है कि एक एकल एनोटेटेड फोटो किसी दिए गए कार्य के लिए सही लेजर चुनने के लिए निर्णय वृक्ष के रूप में काम कर सकता है।

आधुनिक व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए लेजर सुसंगतता क्यों मायने रखती है?

सुसंगतता वह है जो लेज़र को सामान्य प्रकाश स्रोत से अलग करती है। क्योंकि प्रत्येक फोटॉन समान चरण और तरंग दैर्ध्य साझा करता है, किरण महत्वपूर्ण विचलन के बिना लंबी दूरी की यात्रा कर सकती है, बड़ी मात्रा में एन्कोडेड डेटा ले जा सकती है, या मानव बाल से भी छोटे स्थान पर केंद्रित हो सकती है।

"लेजर सुसंगतता केवल एक भौतिकी अवधारणा नहीं है - यह फाइबर-ऑप्टिक इंटरनेट, परिशुद्धता मीटर के पीछे सक्षम सिद्धांत है

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Frequently Asked Questions

लेजर कैसे काम करते हैं?

लेजर (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) एक तसवीर के रूप में बृहत् रूप से डिज़ाइन किया गया है, जो एक ऑप्टिकल गुहा, एक गैस/तत्‍व या अर्धचालक पदार्थ, और एक पम्प स्रोत को समाहित करता है। जब ऊर्जा पम्प की जाती है, तो इलेक्ट्रॉन्स उत्तेजित होते हैं और उत्सर्जन के दौरान फोटॉन निकलते हैं। ऑप्टिकल दर्पण इन फोटॉन्स को गुहा में बंधा रखते हैं, जिससे कोहेरेन्ट, एकल-तरणग लेजर बीम बनता है। यह एकल-तरणग स्वरूप लेजर को अन्य लाइट स्रोत्स से अलग बनाता है। मूलभूत प्रक्रिया उत्तेजित उत्सर्जन पर आधारित है, जहाँ एक फोटॉन एक उत्तेजित इलेक्ट्रॉन से एक और फोटॉन उत्सर्जित करने का कारण बनता है।

लेजर और सामान्य प्रकाश में क्या अंतर है?

लेजर लाइट को समान्तर और कोहेरेन्ट (एकल-तरणग) बनाता है, ज्‍हिसे एक्सट्रीम रूप से फोकस किया जा सकता है, जबकि सामान्य प्रकाश (जैसे बत्ती या सूरज की लाइट) बहु-तरणग और अव्यवस्थित होता है। लेजर बीम चपटी और तंग रहती है, लंबी दूरी तक यात्रा कर सकती है, और अत्‍यंत सांख्यिकीय बिंदु पर फोकस कर सकती है। यह विशेषता लेजर को सर्जरी, कटिंग, वेल्डिंग, कम्युनिकेशन, और मापन इत्यादि अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है। सामान्य प्रकाश फैलती है और फोकस नहीं कराती, इसलिए इसे वि‍शेष