ఆధునిక సాంకేతికతకు మూలస్తంభమైన లేజర్లు సంక్లిష్టంగా ఉన్నంత ఆకర్షణీయంగా ఉంటాయి. వారి హృదయంలో పొందికైన, విస్తరించిన కాంతిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఏకీకృతంగా పనిచేసే భాగాల సింఫొనీ ఉంటుంది. ఈ బ్లాగ్ లేజర్ టెక్నాలజీపై లోతైన అవగాహనను అందించడానికి శాస్త్రీయ సూత్రాలు మరియు సమీకరణాల ద్వారా మద్దతునిచ్చే ఈ భాగాల యొక్క చిక్కులను పరిశీలిస్తుంది.
లేజర్ సిస్టమ్ భాగాలపై అధునాతన అంతర్దృష్టులు: నిపుణుల కోసం సాంకేతిక దృక్పథం
భాగం | ఫంక్షన్ | ఉదాహరణలు |
మీడియం పొందండి | లాభ మాధ్యమం అనేది కాంతిని విస్తరించేందుకు ఉపయోగించే లేజర్లోని పదార్థం. ఇది జనాభా విలోమం మరియు ఉద్దీపన ఉద్గారాల ప్రక్రియ ద్వారా కాంతి విస్తరణను సులభతరం చేస్తుంది. లాభం మాధ్యమం యొక్క ఎంపిక లేజర్ యొక్క రేడియేషన్ లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది. | సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్స్: ఉదా, Nd:YAG (నియోడైమియం-డోప్డ్ Yttrium అల్యూమినియం గార్నెట్), వైద్య మరియు పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది.గ్యాస్ లేజర్స్: ఉదా, CO2 లేజర్లు, కటింగ్ మరియు వెల్డింగ్ కోసం ఉపయోగిస్తారు.సెమీకండక్టర్ లేజర్స్:ఉదా, లేజర్ డయోడ్లు, ఫైబర్ ఆప్టిక్స్ కమ్యూనికేషన్ మరియు లేజర్ పాయింటర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది. |
పంపింగ్ మూలం | పంపింగ్ మూలం జనాభా విలోమాన్ని (జనాభా విలోమానికి శక్తి వనరు) సాధించడానికి, లేజర్ ఆపరేషన్ను ఎనేబుల్ చేయడానికి లాభ మాధ్యమానికి శక్తిని అందిస్తుంది. | ఆప్టికల్ పంపింగ్: సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లను పంప్ చేయడానికి ఫ్లాష్ల్యాంప్ల వంటి తీవ్రమైన కాంతి వనరులను ఉపయోగించడం.ఎలక్ట్రికల్ పంపింగ్: ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ ద్వారా గ్యాస్ లేజర్లలోని వాయువును ఉత్తేజపరచడం.సెమీకండక్టర్ పంపింగ్: సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ మాధ్యమాన్ని పంప్ చేయడానికి లేజర్ డయోడ్లను ఉపయోగించడం. |
ఆప్టికల్ కేవిటీ | రెండు అద్దాలతో కూడిన ఆప్టికల్ కేవిటీ, లాభ మాధ్యమంలో కాంతి మార్గం పొడవును పెంచడానికి కాంతిని ప్రతిబింబిస్తుంది, తద్వారా కాంతి విస్తరణను పెంచుతుంది. ఇది కాంతి యొక్క వర్ణపట మరియు ప్రాదేశిక లక్షణాలను ఎంచుకుని, లేజర్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం ఫీడ్బ్యాక్ మెకానిజంను అందిస్తుంది. | ప్లానర్-ప్లానార్ కేవిటీ: ప్రయోగశాల పరిశోధన, సాధారణ నిర్మాణంలో ఉపయోగిస్తారు.ప్లానర్-పుటాకార కుహరం: పారిశ్రామిక లేజర్లలో సాధారణం, అధిక-నాణ్యత కిరణాలను అందిస్తుంది. రింగ్ కుహరం: రింగ్ గ్యాస్ లేజర్ల వంటి రింగ్ లేజర్ల నిర్దిష్ట డిజైన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది. |
ది గెయిన్ మీడియం: ఎ నెక్సస్ ఆఫ్ క్వాంటం మెకానిక్స్ మరియు ఆప్టికల్ ఇంజనీరింగ్
గైన్ మీడియంలో క్వాంటం డైనమిక్స్
లాభ మాధ్యమం అనేది కాంతి విస్తరణ యొక్క ప్రాథమిక ప్రక్రియ జరుగుతుంది, ఇది క్వాంటం మెకానిక్స్లో లోతుగా పాతుకుపోయిన దృగ్విషయం. శక్తి స్థితులు మరియు మాధ్యమంలోని కణాల మధ్య పరస్పర చర్య ఉత్తేజిత ఉద్గారం మరియు జనాభా విలోమ సూత్రాలచే నిర్వహించబడుతుంది. కాంతి తీవ్రత (I), ప్రారంభ తీవ్రత (I0), పరివర్తన క్రాస్-సెక్షన్ (σ21) మరియు రెండు శక్తి స్థాయిలలో (N2 మరియు N1) కణ సంఖ్యల మధ్య క్లిష్టమైన సంబంధం I = I0e^ సమీకరణం ద్వారా వివరించబడింది. (σ21(N2-N1)L). జనాభా విలోమాన్ని సాధించడం, ఇక్కడ N2 > N1, విస్తరణకు అవసరం మరియు లేజర్ భౌతిక శాస్త్రానికి మూలస్తంభం[1].
మూడు-స్థాయి వర్సెస్ నాలుగు-స్థాయి సిస్టమ్స్
ఆచరణాత్మక లేజర్ డిజైన్లలో, మూడు-స్థాయి మరియు నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి. మూడు-స్థాయి వ్యవస్థలు, సరళమైనవి అయితే, తక్కువ లేజర్ స్థాయి భూమి స్థితి కాబట్టి జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం. నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు, మరోవైపు, అధిక శక్తి స్థాయి నుండి వేగవంతమైన నాన్-రేడియేటివ్ క్షయం కారణంగా జనాభా విలోమానికి మరింత సమర్థవంతమైన మార్గాన్ని అందిస్తాయి, ఇవి ఆధునిక లేజర్ అప్లికేషన్లలో మరింత ప్రబలంగా ఉంటాయి[2].
Is ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ఒక లాభం మాధ్యమం?
అవును, ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ నిజానికి లేజర్ సిస్టమ్లలో ఉపయోగించే ఒక రకమైన లాభం మాధ్యమం. ఈ సందర్భంలో, "డోపింగ్" అనేది గాజుకు కొంత మొత్తంలో ఎర్బియం అయాన్లను (Er³⁺) జోడించే ప్రక్రియను సూచిస్తుంది. ఎర్బియం ఒక అరుదైన భూమి మూలకం, ఇది గ్లాస్ హోస్ట్లో చేర్చబడినప్పుడు, లేజర్ ఆపరేషన్లో ప్రాథమిక ప్రక్రియ అయిన ఉత్తేజిత ఉద్గారాల ద్వారా కాంతిని ప్రభావవంతంగా విస్తరించగలదు.
ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్ ముఖ్యంగా ఫైబర్ లేజర్లు మరియు ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లలో, ముఖ్యంగా టెలికమ్యూనికేషన్స్ పరిశ్రమలో దాని ఉపయోగం కోసం గుర్తించదగినది. ఇది ఈ అనువర్తనాలకు బాగా సరిపోతుంది ఎందుకంటే ఇది 1550 nm చుట్టూ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద కాంతిని సమర్ధవంతంగా పెంచుతుంది, ఇది ప్రామాణిక సిలికా ఫైబర్లలో తక్కువ నష్టం కారణంగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్లకు కీలకమైన తరంగదైర్ఘ్యం.
దిerbiumఅయాన్లు పంపు కాంతిని గ్రహిస్తాయి (తరచుగా a నుండిలేజర్ డయోడ్) మరియు అధిక శక్తి స్థితులకు ఉత్సాహంగా ఉన్నారు. వారు 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 లాభ మాధ్యమంగా చేస్తుంది.
సంబంధిత బ్లాగులు: వార్తలు - ఎర్బియం-డోప్డ్ గ్లాస్: సైన్స్ & అప్లికేషన్స్
పంపింగ్ మెకానిజమ్స్: ది డ్రైవింగ్ ఫోర్స్ బిహైండ్ లేజర్స్
జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి విభిన్న విధానాలు
లేజర్ డిజైన్లో పంపింగ్ మెకానిజం ఎంపిక కీలకమైనది, సామర్థ్యం నుండి అవుట్పుట్ తరంగదైర్ఘ్యం వరకు ప్రతిదీ ప్రభావితం చేస్తుంది. ఫ్లాష్ల్యాంప్లు లేదా ఇతర లేజర్ల వంటి బాహ్య కాంతి వనరులను ఉపయోగించి ఆప్టికల్ పంపింగ్ అనేది సాలిడ్-స్టేట్ మరియు డై లేజర్లలో సాధారణం. ఎలక్ట్రికల్ డిశ్చార్జ్ పద్ధతులు సాధారణంగా గ్యాస్ లేజర్లలో ఉపయోగించబడతాయి, అయితే సెమీకండక్టర్ లేజర్లు తరచుగా ఎలక్ట్రాన్ ఇంజెక్షన్ను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ పంపింగ్ మెకానిజమ్స్ యొక్క సామర్థ్యం, ప్రత్యేకించి డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లలో, ఇటీవలి పరిశోధనలో ఒక ముఖ్యమైన దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది, ఇది అధిక సామర్థ్యం మరియు కాంపాక్ట్నెస్ను అందిస్తుంది[3].
పంపింగ్ సామర్థ్యంలో సాంకేతిక పరిగణనలు
పంపింగ్ ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యం లేజర్ డిజైన్లో కీలకమైన అంశం, ఇది మొత్తం పనితీరు మరియు అప్లికేషన్ అనుకూలతను ప్రభావితం చేస్తుంది. సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్లలో, ఫ్లాష్ల్యాంప్లు మరియు లేజర్ డయోడ్ల మధ్య పంప్ సోర్స్గా ఎంపిక వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యం, ఉష్ణ లోడ్ 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
కేవిటీ డిజైన్: ఎ బ్యాలెన్సింగ్ యాక్ట్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ అండ్ ఇంజినీరింగ్
ఆప్టికల్ కేవిటీ, లేదా రెసొనేటర్, కేవలం నిష్క్రియాత్మక భాగం మాత్రమే కాదు, లేజర్ పుంజంను రూపొందించడంలో చురుకుగా పాల్గొనేది. అద్దాల వక్రత మరియు అమరికతో సహా కుహరం రూపకల్పన, లేజర్ యొక్క స్థిరత్వం, మోడ్ నిర్మాణం మరియు అవుట్పుట్ను నిర్ణయించడంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఆప్టికల్ ఇంజనీరింగ్ను వేవ్ ఆప్టిక్స్తో మిళితం చేసే ఛాలెంజ్, నష్టాలను తగ్గించేటప్పుడు ఆప్టికల్ లాభాన్ని మెరుగుపరచడానికి కుహరం తప్పనిసరిగా రూపొందించబడింది.5.
డోలనం పరిస్థితులు మరియు మోడ్ ఎంపిక
లేజర్ డోలనం జరగాలంటే, మీడియం అందించిన లాభం కుహరంలోని నష్టాలను అధిగమించాలి. ఈ పరిస్థితి, కోహెరెంట్ వేవ్ సూపర్పొజిషన్ అవసరంతో పాటు, నిర్దిష్ట రేఖాంశ మోడ్లకు మాత్రమే మద్దతివ్వాలని నిర్దేశిస్తుంది. మోడ్ అంతరం మరియు మొత్తం మోడ్ నిర్మాణం కుహరం యొక్క భౌతిక పొడవు మరియు లాభం మాధ్యమం యొక్క వక్రీభవన సూచిక ద్వారా ప్రభావితమవుతాయి[6].
తీర్మానం
లేజర్ వ్యవస్థల రూపకల్పన మరియు ఆపరేషన్ భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్ సూత్రాల యొక్క విస్తృత వర్ణపటాన్ని కలిగి ఉంటుంది. లాభం మాధ్యమాన్ని నియంత్రించే క్వాంటం మెకానిక్స్ నుండి ఆప్టికల్ కేవిటీ యొక్క క్లిష్టమైన ఇంజనీరింగ్ వరకు, లేజర్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రతి భాగం దాని మొత్తం కార్యాచరణలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ కథనం లేజర్ టెక్నాలజీ యొక్క సంక్లిష్ట ప్రపంచంలో ఒక సంగ్రహావలోకనం అందించింది, ఈ రంగంలో ప్రొఫెసర్లు మరియు ఆప్టికల్ ఇంజనీర్ల యొక్క అధునాతన అవగాహనతో ప్రతిధ్వనించే అంతర్దృష్టులను అందిస్తోంది.
సూచనలు
- 1. సీగ్మాన్, AE (1986). లేజర్స్. యూనివర్సిటీ సైన్స్ బుక్స్.
- 2. స్వెల్టో, O. (2010). లేజర్ 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 అప్లికేషన్స్లో (వాల్యూం. III). CRC ప్రెస్.
- 5. మిలోని, PW, & ఎబెర్లీ, JH (2010). లేజర్ ఫిజిక్స్. విలే.
- 6. సిల్ఫ్వాస్ట్, WT (2004). లేజర్ ఫండమెంటల్స్. కేంబ్రిడ్జ్ యూనివర్సిటీ ప్రెస్.
పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-27-2023