लेसर तत्त्व आणि त्याचा वापर

लेझर हे उत्तेजित रेडिएशन ॲम्प्लीफिकेशन आणि आवश्यक फीडबॅकद्वारे कोलिमेटेड, मोनोक्रोमॅटिक, सुसंगत प्रकाश बीम तयार करण्याच्या प्रक्रियेचा आणि साधनाचा संदर्भ देते. मूलभूतपणे, लेझर निर्मितीसाठी तीन घटकांची आवश्यकता असते: एक "रेझोनेटर", "गेन मीडियम" आणि "पंपिंग स्रोत."

A. तत्त्व

अणूची गती स्थिती वेगवेगळ्या ऊर्जा स्तरांमध्ये विभागली जाऊ शकते आणि जेव्हा अणू उच्च उर्जेच्या पातळीपासून कमी उर्जेच्या पातळीवर संक्रमण करतो तेव्हा ते संबंधित उर्जेचे फोटॉन (तथाकथित उत्स्फूर्त रेडिएशन) सोडते. त्याचप्रमाणे, जेव्हा एखादा फोटॉन ऊर्जा स्तरावरील प्रणालीवर घडतो आणि त्याद्वारे शोषला जातो, तेव्हा ते अणूला कमी ऊर्जा पातळीपासून उच्च ऊर्जा स्तरावर (तथाकथित उत्तेजित अवशोषण) संक्रमणास कारणीभूत ठरेल; त्यानंतर, काही अणू जे उच्च उर्जा स्तरावर संक्रमण करतात ते कमी उर्जा पातळीत संक्रमण करतात आणि फोटॉन (तथाकथित उत्तेजित रेडिएशन) उत्सर्जित करतात. या हालचाली अलगावमध्ये होत नाहीत, परंतु अनेकदा समांतर होतात. जेव्हा आपण एखादी स्थिती निर्माण करतो, जसे की योग्य माध्यम, रेझोनेटर, पुरेसे बाह्य विद्युत क्षेत्र वापरून, उत्तेजित किरणोत्सर्ग वाढवले ​​जाते जेणेकरून उत्तेजित शोषणापेक्षा जास्त असेल, तेव्हा सर्वसाधारणपणे, फोटॉन उत्सर्जित होतील, परिणामी लेसर प्रकाश.

B. वर्गीकरण

लेसर तयार करणाऱ्या माध्यमानुसार, लेसरला द्रव लेसर, गॅस लेसर आणि घन लेसरमध्ये विभागले जाऊ शकते. आता सर्वात सामान्य सेमीकंडक्टर लेसर हा एक प्रकारचा सॉलिड-स्टेट लेसर आहे.

C. रचना

बहुतेक लेसर तीन भागांनी बनलेले असतात: उत्तेजना प्रणाली, लेसर सामग्री आणि ऑप्टिकल रेझोनेटर. उत्तेजना प्रणाली ही अशी उपकरणे आहेत जी प्रकाश, विद्युत किंवा रासायनिक ऊर्जा निर्माण करतात. सध्या, वापरलेले मुख्य प्रोत्साहन साधन म्हणजे प्रकाश, वीज किंवा रासायनिक प्रतिक्रिया. लेसर पदार्थ हे असे पदार्थ आहेत जे लेसर प्रकाश तयार करू शकतात, जसे की माणिक, बेरीलियम ग्लास, निऑन गॅस, सेमीकंडक्टर, सेंद्रिय रंग इ. ऑप्टिकल रेझोनान्स कंट्रोलची भूमिका आउटपुट लेसरची चमक वाढवणे, तरंगलांबी आणि दिशा समायोजित करणे आणि निवडणे आहे. लेसर च्या.

D. अर्ज

लेसर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, प्रामुख्याने फायबर कम्युनिकेशन, लेसर रेंजिंग, लेसर कटिंग, लेसर शस्त्रे, लेसर डिस्क इत्यादी.

ई. इतिहास

1958 मध्ये, अमेरिकन शास्त्रज्ञ Xiaoluo आणि Townes यांनी एक जादुई घटना शोधून काढली: जेव्हा त्यांनी अंतर्गत प्रकाश बल्बद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश दुर्मिळ पृथ्वीच्या क्रिस्टलवर ठेवला, तेव्हा क्रिस्टलचे रेणू चमकदार, नेहमी एकत्र मजबूत प्रकाश सोडतील. या घटनेनुसार, त्यांनी "लेझर तत्त्व" प्रस्तावित केले, म्हणजेच जेव्हा पदार्थ त्याच्या रेणूंच्या नैसर्गिक दोलन वारंवारता सारख्याच उर्जेने उत्तेजित होतो, तेव्हा तो असा मजबूत प्रकाश तयार करेल जो विचलित होणार नाही - लेसर. त्यासाठी त्यांना महत्त्वाचे कागद सापडले.

स्किओलो आणि टाउन्सच्या संशोधन परिणामांच्या प्रकाशनानंतर, विविध देशांतील शास्त्रज्ञांनी विविध प्रायोगिक योजना प्रस्तावित केल्या, परंतु त्या यशस्वी झाल्या नाहीत. 15 मे 1960 रोजी, कॅलिफोर्नियातील ह्यूजेस प्रयोगशाळेतील शास्त्रज्ञ मेमन यांनी घोषित केले की त्यांनी 0.6943 मायक्रॉनच्या तरंगलांबीचा लेसर मिळवला आहे, जो मानवाने मिळवलेला पहिला लेसर होता आणि अशा प्रकारे मेमन हा जगातील पहिला शास्त्रज्ञ बनला. व्यावहारिक क्षेत्रात लेसरचा परिचय करून देणे.

7 जुलै, 1960 रोजी, मेमनने जगातील पहिल्या लेसरच्या जन्माची घोषणा केली, मायमनची योजना रुबी क्रिस्टलमध्ये क्रोमियम अणूंना उत्तेजित करण्यासाठी उच्च-तीव्रतेच्या फ्लॅश ट्यूबचा वापर करणे आहे, अशा प्रकारे एक अतिशय केंद्रित पातळ लाल प्रकाश स्तंभ तयार होतो, जेव्हा तो उडतो. एका विशिष्ट बिंदूवर, ते सूर्याच्या पृष्ठभागापेक्षा जास्त तापमानापर्यंत पोहोचू शकते.

सोव्हिएत शास्त्रज्ञ एच.Γ बासोव्ह यांनी 1960 मध्ये सेमीकंडक्टर लेसरचा शोध लावला. सेमीकंडक्टर लेसरची रचना सहसा पी लेयर, एन लेयर आणि सक्रिय लेयरची बनलेली असते जी दुहेरी हेटरोजंक्शन बनते. त्याची वैशिष्ट्ये अशी आहेत: लहान आकार, उच्च कपलिंग कार्यक्षमता, वेगवान प्रतिसाद गती, तरंगलांबी आणि आकार ऑप्टिकल फायबरच्या आकाराशी जुळणारा, थेट मोड्यूलेट केला जाऊ शकतो, चांगली सुसंगतता.

सहा, लेसरच्या काही मुख्य अनुप्रयोग दिशानिर्देश

F. लेझर कम्युनिकेशन

माहिती प्रसारित करण्यासाठी प्रकाश वापरणे आज खूप सामान्य आहे. उदाहरणार्थ, जहाजे संवाद साधण्यासाठी दिवे वापरतात आणि रहदारी दिवे लाल, पिवळे आणि हिरवे वापरतात. परंतु सामान्य प्रकाश वापरून माहिती प्रसारित करण्याचे हे सर्व मार्ग केवळ कमी अंतरापर्यंत मर्यादित असू शकतात. जर तुम्हाला प्रकाशाद्वारे थेट दूरच्या ठिकाणी माहिती प्रसारित करायची असेल, तर तुम्ही सामान्य प्रकाश वापरू शकत नाही, परंतु केवळ लेसर वापरू शकता.

तर तुम्ही लेसर कसे वितरित कराल? आम्हाला माहित आहे की तांब्याच्या तारांसोबत वीज वाहून नेली जाऊ शकते, परंतु सामान्य धातूच्या तारांसह प्रकाश वाहून नेला जाऊ शकत नाही. यासाठी, शास्त्रज्ञांनी एक फिलामेंट विकसित केला आहे जो प्रकाश प्रसारित करू शकतो, ज्याला ऑप्टिकल फायबर म्हणतात, ज्याला फायबर म्हणतात. ऑप्टिकल फायबर विशेष काचेच्या पदार्थांपासून बनविलेले असते, व्यास मानवी केसांपेक्षा पातळ असतो, सामान्यतः 50 ते 150 मायक्रॉन आणि खूप मऊ असतो.

खरं तर, फायबरचा आतील गाभा हा पारदर्शक ऑप्टिकल काचेचा उच्च अपवर्तक निर्देशांक असतो आणि बाह्य आवरण कमी अपवर्तक इंडेक्स ग्लास किंवा प्लास्टिकपासून बनलेले असते. अशी रचना, एकीकडे, आतील गाभ्याशी प्रकाश अपवर्तित करू शकते, जसे पाण्याच्या पाईपमध्ये पाणी पुढे वाहते, तारेमध्ये पुढे प्रसारित होणारी वीज, जरी हजारो वळण आणि वळणांचा कोणताही प्रभाव नसला तरीही. दुसरीकडे, लो-रिफ्रॅक्टिव्ह इंडेक्स कोटिंग प्रकाश बाहेर पडण्यापासून रोखू शकते, ज्याप्रमाणे पाण्याचे पाइप गळत नाही आणि वायरचा इन्सुलेशन थर वीज चालवत नाही.

ऑप्टिकल फायबरचा देखावा प्रकाश प्रसारित करण्याचा मार्ग सोडवतो, परंतु याचा अर्थ असा नाही की त्याद्वारे कोणताही प्रकाश खूप दूरवर प्रसारित केला जाऊ शकतो. केवळ उच्च ब्राइटनेस, शुद्ध रंग, चांगला दिशात्मक लेसर, माहिती प्रसारित करण्यासाठी सर्वात आदर्श प्रकाश स्रोत आहे, ते फायबरच्या एका टोकापासून इनपुट आहे, जवळजवळ कोणतेही नुकसान होत नाही आणि दुसऱ्या टोकापासून आउटपुट आहे. म्हणूनच, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन हे मूलत: लेसर कम्युनिकेशन आहे, ज्यामध्ये मोठ्या क्षमतेचे, उच्च दर्जाचे, सामग्रीचे विस्तृत स्त्रोत, मजबूत गोपनीयता, टिकाऊपणा इत्यादी फायदे आहेत आणि संप्रेषणाच्या क्षेत्रातील क्रांती म्हणून शास्त्रज्ञांनी त्याचे स्वागत केले आहे आणि एक आहे. तांत्रिक क्रांतीमधील सर्वात चमकदार कामगिरी.