తక్షణ పోస్ట్ కోసం మా సోషల్ మీడియాకు సబ్స్క్రైబ్ చేసుకోండి
ఆధునిక సాంకేతికతకు మూలస్తంభమైన లేజర్లు, అవి సంక్లిష్టంగా ఉన్నట్లే ఆకర్షణీయంగా కూడా ఉంటాయి. వాటి ప్రధాన భాగంలో పొందికైన, విస్తరించిన కాంతిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఏకీకృతంగా పనిచేసే భాగాల సింఫొనీ ఉంది. ఈ బ్లాగ్ శాస్త్రీయ సూత్రాలు మరియు సమీకరణాల ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడిన ఈ భాగాల చిక్కులను పరిశీలిస్తుంది, లేజర్ సాంకేతికత గురించి లోతైన అవగాహనను అందిస్తుంది.
లేజర్ సిస్టమ్ భాగాలపై అధునాతన అంతర్దృష్టులు: నిపుణుల కోసం సాంకేతిక దృక్పథం
భాగం | ఫంక్షన్ | ఉదాహరణలు |
మధ్యస్థ లాభం | గెయిన్ మీడియం అనేది కాంతిని విస్తరించడానికి ఉపయోగించే లేజర్లోని పదార్థం. ఇది జనాభా విలోమం మరియు ఉత్తేజిత ఉద్గారాల ప్రక్రియ ద్వారా కాంతి విస్తరణను సులభతరం చేస్తుంది. గెయిన్ మీడియం ఎంపిక లేజర్ యొక్క రేడియేషన్ లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది. | సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లు: ఉదా, Nd:YAG (నియోడైమియం-డోప్డ్ యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్), వైద్య మరియు పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది.గ్యాస్ లేజర్లు: ఉదా, కటింగ్ మరియు వెల్డింగ్ కోసం ఉపయోగించే CO2 లేజర్లు.సెమీకండక్టర్ లేజర్లు:ఉదా, ఫైబర్ ఆప్టిక్స్ కమ్యూనికేషన్ మరియు లేజర్ పాయింటర్లలో ఉపయోగించే లేజర్ డయోడ్లు. |
పంపింగ్ మూలం | జనాభా విలోమం (జనాభా విలోమం కోసం శక్తి వనరు) సాధించడానికి పంపింగ్ మూలం గెయిన్ మాధ్యమానికి శక్తిని అందిస్తుంది, ఇది లేజర్ ఆపరేషన్ను అనుమతిస్తుంది. | ఆప్టికల్ పంపింగ్: ఘన-స్థితి లేజర్లను పంప్ చేయడానికి ఫ్లాష్ల్యాంప్ల వంటి తీవ్రమైన కాంతి వనరులను ఉపయోగించడం.విద్యుత్ పంపింగ్: విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా గ్యాస్ లేజర్లలోని వాయువును ఉత్తేజపరచడం.సెమీకండక్టర్ పంపింగ్: ఘన-స్థితి లేజర్ మాధ్యమాన్ని పంప్ చేయడానికి లేజర్ డయోడ్లను ఉపయోగించడం. |
ఆప్టికల్ కేవిటీ | రెండు అద్దాలతో కూడిన ఆప్టికల్ కుహరం, గెయిన్ మాధ్యమంలో కాంతి మార్గం పొడవును పెంచడానికి కాంతిని ప్రతిబింబిస్తుంది, తద్వారా కాంతి విస్తరణను పెంచుతుంది. ఇది లేజర్ విస్తరణకు ఫీడ్బ్యాక్ మెకానిజంను అందిస్తుంది, కాంతి యొక్క వర్ణపట మరియు ప్రాదేశిక లక్షణాలను ఎంచుకుంటుంది. | ప్లానార్-ప్లానార్ కుహరం: ప్రయోగశాల పరిశోధనలో ఉపయోగించబడుతుంది, సరళమైన నిర్మాణం.ప్లానార్-కాంకేవ్ కేవిటీ: పారిశ్రామిక లేజర్లలో సాధారణం, అధిక-నాణ్యత కిరణాలను అందిస్తుంది. రింగ్ కేవిటీ: రింగ్ గ్యాస్ లేజర్ల వంటి రింగ్ లేజర్ల యొక్క నిర్దిష్ట డిజైన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది. |
ది గెయిన్ మీడియం: క్వాంటం మెకానిక్స్ మరియు ఆప్టికల్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క అనుబంధం
గెయిన్ మీడియంలో క్వాంటం డైనమిక్స్
కాంతి విస్తరణ యొక్క ప్రాథమిక ప్రక్రియ జరిగే ప్రదేశం గెయిన్ మాధ్యమం, ఈ దృగ్విషయం క్వాంటం మెకానిక్స్లో లోతుగా పాతుకుపోయింది. శక్తి స్థితులు మరియు మాధ్యమంలోని కణాల మధ్య పరస్పర చర్య ఉత్తేజిత ఉద్గారం మరియు జనాభా విలోమం సూత్రాల ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. కాంతి తీవ్రత (I), ప్రారంభ తీవ్రత (I0), పరివర్తన క్రాస్-సెక్షన్ (σ21) మరియు రెండు శక్తి స్థాయిలలో (N2 మరియు N1) కణ సంఖ్యల మధ్య కీలకమైన సంబంధాన్ని I = I0e^(σ21(N2-N1)L సమీకరణం ద్వారా వివరించబడింది. జనాభా విలోమాన్ని సాధించడం, ఇక్కడ N2 > N1, విస్తరణకు అవసరం మరియు లేజర్ భౌతిక శాస్త్రానికి మూలస్తంభం [1].
మూడు-స్థాయి vs. నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు
ఆచరణాత్మక లేజర్ డిజైన్లలో, మూడు-స్థాయి మరియు నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి. మూడు-స్థాయి వ్యవస్థలు సరళమైనవి అయినప్పటికీ, జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం ఎందుకంటే దిగువ లేజర్ స్థాయి గ్రౌండ్ స్టేట్. మరోవైపు, నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు అధిక శక్తి స్థాయి నుండి వేగంగా నాన్-రేడియేటివ్ క్షయం కారణంగా జనాభా విలోమానికి మరింత సమర్థవంతమైన మార్గాన్ని అందిస్తాయి, ఇవి ఆధునిక లేజర్ అనువర్తనాల్లో మరింత ప్రబలంగా ఉంటాయి [2].
Is ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్లాభ మాధ్యమమా?
అవును, ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ అనేది లేజర్ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించే ఒక రకమైన గెయిన్ మీడియం. ఈ సందర్భంలో, "డోపింగ్" అనేది గాజుకు కొంత మొత్తంలో ఎర్బియం అయాన్లను (Er³⁺) జోడించే ప్రక్రియను సూచిస్తుంది. ఎర్బియం అనేది అరుదైన భూమి మూలకం, ఇది గాజు హోస్ట్లో చేర్చబడినప్పుడు, లేజర్ ఆపరేషన్లో ఒక ప్రాథమిక ప్రక్రియ అయిన ఉత్తేజిత ఉద్గారాల ద్వారా కాంతిని సమర్థవంతంగా విస్తరించగలదు.
ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ ముఖ్యంగా ఫైబర్ లేజర్లు మరియు ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లలో, ముఖ్యంగా టెలికమ్యూనికేషన్ పరిశ్రమలో దాని ఉపయోగం కోసం గుర్తించదగినది. ఇది ఈ అనువర్తనాలకు బాగా సరిపోతుంది ఎందుకంటే ఇది 1550 nm చుట్టూ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద కాంతిని సమర్థవంతంగా విస్తరిస్తుంది, ఇది ప్రామాణిక సిలికా ఫైబర్లలో తక్కువ నష్టం కారణంగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్లకు కీలకమైన తరంగదైర్ఘ్యం.
దిఎర్బియంఅయాన్లు పంపు కాంతిని గ్రహిస్తాయి (తరచుగా a నుండిలేజర్ డయోడ్) మరియు అధిక శక్తి స్థితులకు ఉత్తేజితమవుతాయి. అవి తక్కువ శక్తి స్థితికి తిరిగి వచ్చినప్పుడు, అవి లేసింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తాయి, లేజర్ ప్రక్రియకు దోహదం చేస్తాయి. ఇది ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ను వివిధ లేజర్ మరియు యాంప్లిఫైయర్ డిజైన్లలో ప్రభావవంతమైన మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించే గెయిన్ మీడియంగా చేస్తుంది.
సంబంధిత బ్లాగులు: వార్తలు - ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్: సైన్స్ & అప్లికేషన్లు
పంపింగ్ మెకానిజమ్స్: లేజర్ల వెనుక ఉన్న చోదక శక్తి
జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి విభిన్న విధానాలు
లేజర్ డిజైన్లో పంపింగ్ మెకానిజం ఎంపిక కీలకమైనది, సామర్థ్యం నుండి అవుట్పుట్ తరంగదైర్ఘ్యం వరకు ప్రతిదానినీ ప్రభావితం చేస్తుంది. ఫ్లాష్ల్యాంప్లు లేదా ఇతర లేజర్ల వంటి బాహ్య కాంతి వనరులను ఉపయోగించి ఆప్టికల్ పంపింగ్ చేయడం ఘన-స్థితి మరియు డై లేజర్లలో సాధారణం. విద్యుత్ ఉత్సర్గ పద్ధతులు సాధారణంగా గ్యాస్ లేజర్లలో ఉపయోగించబడతాయి, అయితే సెమీకండక్టర్ లేజర్లు తరచుగా ఎలక్ట్రాన్ ఇంజెక్షన్ను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ పంపింగ్ మెకానిజమ్ల సామర్థ్యం, ముఖ్యంగా డయోడ్-పంప్ చేయబడిన ఘన-స్థితి లేజర్లలో, ఇటీవలి పరిశోధనలో ముఖ్యమైన దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది, ఇది అధిక సామర్థ్యం మరియు కాంపాక్ట్నెస్ను అందిస్తుంది [1]3].
పంపింగ్ సామర్థ్యంలో సాంకేతిక పరిగణనలు
పంపింగ్ ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యం లేజర్ డిజైన్లో కీలకమైన అంశం, ఇది మొత్తం పనితీరు మరియు అనువర్తన అనుకూలతను ప్రభావితం చేస్తుంది. సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లలో, పంప్ మూలంగా ఫ్లాష్ల్యాంప్లు మరియు లేజర్ డయోడ్ల మధ్య ఎంపిక వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యం, ఉష్ణ భారం మరియు బీమ్ నాణ్యతను గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. అధిక-శక్తి, అధిక-సామర్థ్య లేజర్ డయోడ్ల అభివృద్ధి DPSS లేజర్ వ్యవస్థలను విప్లవాత్మకంగా మార్చింది, ఇది మరింత కాంపాక్ట్ మరియు సమర్థవంతమైన డిజైన్లను అనుమతిస్తుంది [4].
ఆప్టికల్ కేవిటీ: లేజర్ బీమ్ ఇంజనీరింగ్
కుహరం రూపకల్పన: భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్ యొక్క సమతుల్య చట్టం
ఆప్టికల్ కేవిటీ లేదా రెసొనేటర్ అనేది కేవలం ఒక నిష్క్రియాత్మక భాగం మాత్రమే కాదు, లేజర్ పుంజాన్ని రూపొందించడంలో చురుకైన భాగస్వామి. అద్దాల వక్రత మరియు అమరికతో సహా కుహరం యొక్క రూపకల్పన, లేజర్ యొక్క స్థిరత్వం, మోడ్ నిర్మాణం మరియు అవుట్పుట్ను నిర్ణయించడంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. నష్టాలను తగ్గించేటప్పుడు ఆప్టికల్ లాభాలను పెంచడానికి కుహరాన్ని రూపొందించాలి, ఇది ఆప్టికల్ ఇంజనీరింగ్ను వేవ్ ఆప్టిక్స్తో మిళితం చేసే సవాలు.5.
ఆసిలేషన్ పరిస్థితులు మరియు మోడ్ ఎంపిక
లేజర్ డోలనం జరగాలంటే, మాధ్యమం అందించే లాభం కుహరంలోని నష్టాలను మించి ఉండాలి. ఈ పరిస్థితి, కోహెరెంట్ వేవ్ సూపర్పొజిషన్ అవసరంతో కలిపి, కొన్ని రేఖాంశ మోడ్లకు మాత్రమే మద్దతు ఇవ్వాలని నిర్దేశిస్తుంది. మోడ్ అంతరం మరియు మొత్తం మోడ్ నిర్మాణం కుహరం యొక్క భౌతిక పొడవు మరియు గెయిన్ మీడియం యొక్క వక్రీభవన సూచిక ద్వారా ప్రభావితమవుతాయి [6].
ముగింపు
లేజర్ వ్యవస్థల రూపకల్పన మరియు ఆపరేషన్ విస్తృత శ్రేణి భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్ సూత్రాలను కలిగి ఉంటుంది. గెయిన్ మీడియంను నియంత్రించే క్వాంటం మెకానిక్స్ నుండి ఆప్టికల్ కేవిటీ యొక్క సంక్లిష్ట ఇంజనీరింగ్ వరకు, లేజర్ వ్యవస్థ యొక్క ప్రతి భాగం దాని మొత్తం కార్యాచరణలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ వ్యాసం లేజర్ టెక్నాలజీ యొక్క సంక్లిష్ట ప్రపంచంలోకి ఒక సంగ్రహావలోకనం అందించింది, ఈ రంగంలో ప్రొఫెసర్లు మరియు ఆప్టికల్ ఇంజనీర్ల అధునాతన అవగాహనతో ప్రతిధ్వనించే అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.
ప్రస్తావనలు
- 1. సీగ్మాన్, AE (1986). లేజర్స్. యూనివర్సిటీ సైన్స్ బుక్స్.
- 2. స్వెల్టో, ఓ. (2010). లేజర్ల సూత్రాలు. స్ప్రింగర్.
- 3. కోచ్నర్, W. (2006). సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ ఇంజనీరింగ్. స్ప్రింగర్.
- 4. పైపర్, JA, & మిల్డ్రెన్, RP (2014). డయోడ్ పంప్డ్ సాలిడ్ స్టేట్ లేజర్స్. హ్యాండ్బుక్ ఆఫ్ లేజర్ టెక్నాలజీ అండ్ అప్లికేషన్స్ (వాల్యూమ్. III) లో. CRC ప్రెస్.
- 5. మిలోన్నీ, పిడబ్ల్యు, & ఎబెర్లీ, జెహెచ్ (2010). లేజర్ ఫిజిక్స్. వైలీ.
- 6. సిల్ఫ్వాస్ట్, WT (2004). లేజర్ ఫండమెంటల్స్. కేంబ్రిడ్జ్ యూనివర్సిటీ ప్రెస్.
పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-27-2023