लेझर म्हणजे उत्तेजित किरणोत्सर्ग प्रवर्धन आणि आवश्यक फीडबॅकद्वारे समांतर, एकवर्णी, सुसंगत प्रकाशकिरण निर्माण करण्याची प्रक्रिया आणि उपकरण होय. मुळात, लेझर निर्मितीसाठी तीन घटकांची आवश्यकता असते: एक “रेजोनरेटर,” एक “गेन माध्यम,” आणि एक “पंपिंग स्रोत.”
अ. तत्त्व
अणूच्या गतीची अवस्था वेगवेगळ्या ऊर्जा पातळ्यांमध्ये विभागली जाऊ शकते, आणि जेव्हा अणू उच्च ऊर्जा पातळीवरून कमी ऊर्जा पातळीवर जातो, तेव्हा तो संबंधित ऊर्जेचे फोटॉन उत्सर्जित करतो (याला स्वयंप्रेरित प्रारण म्हणतात). त्याचप्रमाणे, जेव्हा एखादा फोटॉन ऊर्जा पातळी प्रणालीवर पडतो आणि तिच्याद्वारे शोषला जातो, तेव्हा तो अणूला कमी ऊर्जा पातळीवरून उच्च ऊर्जा पातळीवर जाण्यास प्रवृत्त करतो (याला उत्तेजित शोषण म्हणतात); त्यानंतर, उच्च ऊर्जा पातळ्यांवर गेलेले काही अणू कमी ऊर्जा पातळ्यांवर जातात आणि फोटॉन उत्सर्जित करतात (याला प्रेरित प्रारण म्हणतात). या हालचाली स्वतंत्रपणे घडत नाहीत, तर अनेकदा समांतरपणे घडतात. जेव्हा आपण योग्य माध्यम, अनुनादक, पुरेसे बाह्य विद्युत क्षेत्र यांसारखी परिस्थिती निर्माण करतो, तेव्हा प्रेरित प्रारणाचे प्रवर्धन प्रेरित शोषणापेक्षा जास्त होते, आणि मग सर्वसाधारणपणे फोटॉन उत्सर्जित होतात, ज्यामुळे लेझर प्रकाश निर्माण होतो.
ब. वर्गीकरण
लेझर निर्माण करणाऱ्या माध्यमानुसार, लेझरचे द्रव लेझर, वायू लेझर आणि घन लेझर असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते. सध्या सर्वात प्रचलित सेमीकंडक्टर लेझर हा एक प्रकारचा सॉलिड-स्टेट लेझर आहे.
सी. रचना
बहुतेक लेझर तीन भागांनी बनलेले असतात: उत्तेजन प्रणाली, लेझर पदार्थ आणि ऑप्टिकल रेझोनेटर. उत्तेजन प्रणाली ही प्रकाश, विद्युत किंवा रासायनिक ऊर्जा निर्माण करणारी उपकरणे आहेत. सध्या, प्रकाश, वीज किंवा रासायनिक अभिक्रिया ही मुख्य उत्तेजन साधने वापरली जातात. लेझर पदार्थ म्हणजे असे पदार्थ जे लेझर प्रकाश निर्माण करू शकतात, जसे की माणिक, बेरिलियम काच, निऑन वायू, सेमीकंडक्टर, सेंद्रिय रंगद्रव्ये इत्यादी. ऑप्टिकल रेझोनन्स नियंत्रणाची भूमिका आउटपुट लेझरची चमक वाढवणे, तसेच लेझरची तरंगलांबी आणि दिशा समायोजित करणे व निवडणे ही आहे.
डी. अर्ज
लेझरचा वापर मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, प्रामुख्याने फायबर कम्युनिकेशन, लेझर रेंजिंग, लेझर कटिंग, लेझर शस्त्रे, लेझर डिस्क इत्यादींमध्ये.
ई. इतिहास
१९५८ मध्ये, अमेरिकन शास्त्रज्ञ झियाओलुओ आणि टाउन्स यांनी एक अद्भुत घटना शोधून काढली: जेव्हा त्यांनी बल्बच्या आतून येणारा प्रकाश एका दुर्मिळ पृथ्वी स्फटिकावर टाकला, तेव्हा त्या स्फटिकाचे रेणू तेजस्वी, नेहमी एकत्र राहणारा प्रखर प्रकाश उत्सर्जित करतात. या घटनेनुसार, त्यांनी "लेझर तत्त्व" मांडले; म्हणजेच, जेव्हा एखाद्या पदार्थाला त्याच्या रेणूंच्या नैसर्गिक कंपन वारंवारतेइतक्याच ऊर्जेने उत्तेजित केले जाते, तेव्हा तो विचलित न होणारा प्रखर प्रकाश - म्हणजेच लेझर - निर्माण करतो. त्यांनी यासाठी महत्त्वपूर्ण शोधनिबंध शोधून काढले.
सिओलो आणि टाउन्स यांच्या संशोधनाचे निष्कर्ष प्रकाशित झाल्यानंतर, विविध देशांतील शास्त्रज्ञांनी वेगवेगळ्या प्रायोगिक योजना मांडल्या, परंतु त्या यशस्वी झाल्या नाहीत. १५ मे १९६० रोजी, कॅलिफोर्नियातील ह्यूजेस प्रयोगशाळेतील शास्त्रज्ञ मेमन यांनी घोषणा केली की, त्यांनी ०.६९४३ मायक्रॉन तरंगलांबीचा लेझर मिळवला आहे, जो मानवाने मिळवलेला पहिला लेझर होता, आणि अशाप्रकारे मेमन हे लेझरला व्यावहारिक क्षेत्रात आणणारे जगातील पहिले शास्त्रज्ञ ठरले.
७ जुलै १९६० रोजी, मेमन यांनी जगातील पहिल्या लेझरच्या जन्माची घोषणा केली. मेमन यांच्या योजनेत, माणिक स्फटिकातील क्रोमियम अणूंना उत्तेजित करण्यासाठी उच्च-तीव्रतेच्या फ्लॅश ट्यूबचा वापर केला जातो, ज्यामुळे एक अत्यंत केंद्रित पातळ लाल प्रकाशाचा स्तंभ तयार होतो. जेव्हा तो एका विशिष्ट बिंदूवर प्रज्वलित केला जातो, तेव्हा त्याचे तापमान सूर्याच्या पृष्ठभागापेक्षाही जास्त असू शकते.
सोव्हिएत शास्त्रज्ञ एच. जी. बासोव्ह यांनी १९६० मध्ये सेमीकंडक्टर लेझरचा शोध लावला. सेमीकंडक्टर लेझरची रचना सामान्यतः पी लेयर, एन लेयर आणि ॲक्टिव्ह लेयर यांनी बनलेली असते, जे मिळून डबल हेटरोजंक्शन तयार करतात. त्याची वैशिष्ट्ये अशी आहेत: लहान आकार, उच्च कपलिंग कार्यक्षमता, जलद प्रतिसाद गती, ऑप्टिकल फायबरच्या आकाराशी जुळणारी तरंगलांबी आणि आकार, थेट मॉड्युलेशनची क्षमता आणि चांगली सुसंगतता.
सहा, लेझरच्या वापराच्या काही मुख्य दिशा
एफ. लेझर कम्युनिकेशन
आजकाल माहिती प्रसारित करण्यासाठी प्रकाशाचा वापर करणे खूप सामान्य आहे. उदाहरणार्थ, जहाजे संवाद साधण्यासाठी दिव्यांचा वापर करतात आणि वाहतुकीचे दिवे लाल, पिवळा आणि हिरवा रंग वापरतात. परंतु सामान्य प्रकाशाचा वापर करून माहिती प्रसारित करण्याचे हे सर्व मार्ग केवळ कमी अंतरापुरतेच मर्यादित असतात. जर तुम्हाला प्रकाशाच्या माध्यमातून थेट दूरच्या ठिकाणी माहिती पाठवायची असेल, तर तुम्ही सामान्य प्रकाशाचा वापर करू शकत नाही, तर फक्त लेझरचाच वापर करावा लागतो.
तर मग लेझर कसा पोहोचवायचा? आपल्याला माहित आहे की तांब्याच्या तारांमधून वीज वाहून नेली जाऊ शकते, परंतु सामान्य धातूच्या तारांमधून प्रकाश वाहून नेला जाऊ शकत नाही. यासाठी, शास्त्रज्ञांनी प्रकाश प्रसारित करू शकणारा एक तंतु विकसित केला आहे, ज्याला ऑप्टिकल फायबर किंवा फायबर असे म्हटले जाते. ऑप्टिकल फायबर विशेष काचेच्या पदार्थांपासून बनलेला असतो, त्याचा व्यास मानवी केसापेक्षाही पातळ, साधारणपणे ५० ते १५० मायक्रॉन असतो आणि तो खूप मऊ असतो.
खरं तर, फायबरचा आतील गाभा हा उच्च अपवर्तनांक असलेल्या पारदर्शक ऑप्टिकल काचेचा असतो आणि बाहेरील आवरण कमी अपवर्तनांक असलेल्या काचेचे किंवा प्लॅस्टिकचे बनलेले असते. अशी रचना, एकीकडे, प्रकाशाला आतील गाभ्याच्या दिशेने अपवर्तित करू शकते; अगदी जसे पाण्याच्या नळीतून पाणी पुढे वाहते, त्याचप्रमाणे तारेतून वीज पुढे प्रसारित होते, जरी तारेला हजारो पीळ दिले असले तरी त्याचा काहीही परिणाम होत नाही. दुसरीकडे, कमी अपवर्तनांक असलेले आवरण प्रकाशाला बाहेर गळती होण्यापासून रोखू शकते, अगदी जसे पाण्याच्या नळीतून पाणी झिरपत नाही आणि तारेचा इन्सुलेशन थर वीज वाहून नेत नाही.
ऑप्टिकल फायबरच्या आगमनाने प्रकाश प्रसारित करण्याची पद्धत सुधारली, परंतु याचा अर्थ असा नाही की त्याच्या साहाय्याने कोणताही प्रकाश खूप दूरपर्यंत प्रसारित केला जाऊ शकतो. केवळ उच्च चमक, शुद्ध रंग आणि उत्तम दिशादर्शक लेझर हाच माहिती प्रसारित करण्यासाठी सर्वात आदर्श प्रकाश स्रोत आहे. तो फायबरच्या एका टोकातून आत घेतला जातो, त्यात जवळजवळ कोणतेही नुकसान होत नाही आणि दुसऱ्या टोकातून बाहेर टाकला जातो. त्यामुळे, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन हे मूलतः लेझर कम्युनिकेशनच आहे, ज्यामध्ये मोठी क्षमता, उच्च गुणवत्ता, सामग्रीचे विस्तृत स्रोत, मजबूत गोपनीयता, टिकाऊपणा इत्यादी फायदे आहेत. शास्त्रज्ञांनी याला दळणवळण क्षेत्रातील एक क्रांती म्हणून गौरवले आहे आणि हे तंत्रज्ञान क्रांतीमधील सर्वात देदीप्यमान कामगिरींपैकी एक आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: २९ जून २०२३