ലേസർ തത്വവും അതിൻ്റെ പ്രയോഗവും

ഉത്തേജിതമായ റേഡിയേഷൻ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനിലൂടെയും ആവശ്യമായ ഫീഡ്‌ബാക്കിലൂടെയും കോളിമേറ്റഡ്, മോണോക്രോമാറ്റിക്, കോഹറൻ്റ് ലൈറ്റ് ബീമുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയയെയും ഉപകരണത്തെയും ലേസർ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി, ലേസർ ജനറേഷന് മൂന്ന് ഘടകങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്: ഒരു "റെസൊണേറ്റർ", ഒരു "ഗെയിൻ മീഡിയം", ഒരു "പമ്പിംഗ് സോഴ്സ്."

എ തത്വം

ഒരു ആറ്റത്തിൻ്റെ ചലനാവസ്ഥയെ വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകളായി തിരിക്കാം, ആറ്റം ഉയർന്ന ഊർജ്ജ തലത്തിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ, അത് അനുബന്ധ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഫോട്ടോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്നു (സ്പന്ദേനിയസ് റേഡിയേഷൻ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ). അതുപോലെ, ഒരു ഫോട്ടോൺ ഒരു ഊർജ്ജ നില സിസ്റ്റത്തിൽ സംഭവിക്കുകയും അത് ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അത് ആറ്റത്തെ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് മാറ്റാൻ ഇടയാക്കും (എക്സൈറ്റഡ് അബ്സോർപ്ഷൻ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ); തുടർന്ന്, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലകളിലേക്ക് മാറുന്ന ചില ആറ്റങ്ങൾ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലകളിലേക്ക് മാറുകയും ഫോട്ടോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യും (ഉത്തേജിത വികിരണം എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ). ഈ ചലനങ്ങൾ ഒറ്റപ്പെടലല്ല, പലപ്പോഴും സമാന്തരമായി സംഭവിക്കുന്നു. ഉചിതമായ മീഡിയം, റെസൊണേറ്റർ, ആവശ്യത്തിന് ബാഹ്യ വൈദ്യുത മണ്ഡലം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഞങ്ങൾ ഒരു അവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കുമ്പോൾ, ഉത്തേജിതമായ വികിരണം വർദ്ധിപ്പിക്കും, അങ്ങനെ ഉത്തേജിതമായ ആഗിരണത്തേക്കാൾ കൂടുതൽ, പൊതുവെ, ഫോട്ടോണുകൾ പുറത്തുവിടുകയും ലേസർ പ്രകാശം ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യും.

ബി. വർഗ്ഗീകരണം

ലേസർ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന മാധ്യമം അനുസരിച്ച്, ലേസർ ലിക്വിഡ് ലേസർ, ഗ്യാസ് ലേസർ, സോളിഡ് ലേസർ എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം. ഇപ്പോൾ ഏറ്റവും സാധാരണമായ അർദ്ധചാലക ലേസർ ഒരു തരം സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ ആണ്.

സി. രചന

മിക്ക ലേസറുകളും മൂന്ന് ഭാഗങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു: എക്സിറ്റേഷൻ സിസ്റ്റം, ലേസർ മെറ്റീരിയൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്റർ. പ്രകാശം, വൈദ്യുത അല്ലെങ്കിൽ രാസ ഊർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് എക്സിറ്റേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾ. നിലവിൽ, ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാന പ്രോത്സാഹന മാർഗങ്ങൾ വെളിച്ചം, വൈദ്യുതി അല്ലെങ്കിൽ രാസപ്രവർത്തനം എന്നിവയാണ്. മാണിക്യം, ബെറിലിയം ഗ്ലാസ്, നിയോൺ വാതകം, അർദ്ധചാലകങ്ങൾ, ഓർഗാനിക് ഡൈകൾ തുടങ്ങിയ ലേസർ പ്രകാശം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളാണ് ലേസർ പദാർത്ഥങ്ങൾ. ഔട്ട്പുട്ട് ലേസറിൻ്റെ തെളിച്ചം വർദ്ധിപ്പിക്കുക, തരംഗദൈർഘ്യവും ദിശയും ക്രമീകരിക്കുകയും തിരഞ്ഞെടുക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണൻസ് നിയന്ത്രണത്തിൻ്റെ പങ്ക്. ലേസറിൻ്റെ.

D. അപേക്ഷ

ലേസർ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, പ്രധാനമായും ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ, ലേസർ റേഞ്ചിംഗ്, ലേസർ കട്ടിംഗ്, ലേസർ ആയുധങ്ങൾ, ലേസർ ഡിസ്ക് തുടങ്ങിയവ.

ഇ. ചരിത്രം

1958-ൽ അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ Xiaoluo ഉം Townes ഉം ഒരു മാന്ത്രിക പ്രതിഭാസം കണ്ടെത്തി: അവർ ആന്തരിക ലൈറ്റ് ബൾബ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശം ഒരു അപൂർവ എർത്ത് ക്രിസ്റ്റലിൽ ഇടുമ്പോൾ, സ്ഫടികത്തിൻ്റെ തന്മാത്രകൾ തിളക്കമാർന്നതും എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരുമിച്ച് ശക്തമായ പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കും. ഈ പ്രതിഭാസമനുസരിച്ച്, അവർ "ലേസർ തത്വം" നിർദ്ദേശിച്ചു, അതായത്, പദാർത്ഥം അതിൻ്റെ തന്മാത്രകളുടെ സ്വാഭാവിക ആന്ദോളന ആവൃത്തിയുടെ അതേ ഊർജ്ജത്താൽ ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, അത് വ്യതിചലിക്കാത്ത ഈ ശക്തമായ പ്രകാശം ഉത്പാദിപ്പിക്കും - ലേസർ. ഇതിനുള്ള പ്രധാന പേപ്പറുകൾ അവർ കണ്ടെത്തി.

സിയോലോ ആൻഡ് ടൗൺസിൻ്റെ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചതിനുശേഷം, വിവിധ രാജ്യങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിവിധ പരീക്ഷണ പദ്ധതികൾ നിർദ്ദേശിച്ചെങ്കിലും അവ വിജയിച്ചില്ല. 1960 മെയ് 15 ന്, കാലിഫോർണിയയിലെ ഹ്യൂസ് ലബോറട്ടറിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ മെയ്മാൻ, 0.6943 മൈക്രോൺ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ലേസർ തനിക്ക് ലഭിച്ചതായി പ്രഖ്യാപിച്ചു, ഇത് മനുഷ്യർക്ക് ലഭിച്ച ആദ്യത്തെ ലേസർ ആയിരുന്നു, അങ്ങനെ മേമാൻ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായി. പ്രായോഗിക മേഖലയിൽ ലേസറുകൾ അവതരിപ്പിക്കാൻ.

1960 ജൂലായ് 7-ന്, ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ ലേസറിൻ്റെ പിറവി മേമാൻ പ്രഖ്യാപിച്ചു, റൂബി ക്രിസ്റ്റലിലെ ക്രോമിയം ആറ്റങ്ങളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള ഫ്ലാഷ് ട്യൂബ് ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് മേമൻ്റെ പദ്ധതി ഒരു നിശ്ചിത ഘട്ടത്തിൽ, സൂര്യൻ്റെ ഉപരിതലത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ എത്താൻ കഴിയും.

സോവിയറ്റ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ H.Γ ബസോവ് 1960-ൽ അർദ്ധചാലക ലേസർ കണ്ടുപിടിച്ചു. അർദ്ധചാലക ലേസറിൻ്റെ ഘടന സാധാരണയായി പി ലെയർ, എൻ ലെയർ, ആക്ടീവ് ലെയർ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്. അതിൻ്റെ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഇവയാണ്: ചെറിയ വലിപ്പം, ഉയർന്ന കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമത, വേഗതയേറിയ പ്രതികരണ വേഗത, തരംഗദൈർഘ്യം, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ വലുപ്പവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന വലുപ്പം, നേരിട്ട് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, നല്ല യോജിപ്പും.

ആറ്, ലേസറിൻ്റെ ചില പ്രധാന പ്രയോഗ ദിശകൾ

F. ലേസർ ആശയവിനിമയം

വിവരങ്ങൾ കൈമാറാൻ പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഇന്ന് വളരെ സാധാരണമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, കപ്പലുകൾ ആശയവിനിമയത്തിന് ലൈറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ട്രാഫിക് ലൈറ്റുകൾ ചുവപ്പ്, മഞ്ഞ, പച്ച എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നാൽ സാധാരണ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനുള്ള ഈ വഴികളെല്ലാം ചെറിയ ദൂരങ്ങളിൽ മാത്രം പരിമിതപ്പെടുത്താം. നിങ്ങൾക്ക് വെളിച്ചത്തിലൂടെ വിദൂര സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് നേരിട്ട് വിവരങ്ങൾ കൈമാറണമെങ്കിൽ, നിങ്ങൾക്ക് സാധാരണ പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല, പക്ഷേ ലേസർ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കാവൂ.

അപ്പോൾ നിങ്ങൾ എങ്ങനെയാണ് ലേസർ വിതരണം ചെയ്യുന്നത്? ചെമ്പ് കമ്പികളിലൂടെ വൈദ്യുതി കൊണ്ടുപോകാൻ കഴിയുമെന്ന് നമുക്കറിയാം, പക്ഷേ സാധാരണ മെറ്റൽ വയറുകളിൽ വെളിച്ചം കൊണ്ടുപോകാൻ കഴിയില്ല. ഇതിനായി, ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രകാശം കടത്തിവിടാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഫിലമെൻ്റ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഫൈബർ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ പ്രത്യേക ഗ്ലാസ് സാമഗ്രികൾ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, വ്യാസം മനുഷ്യൻ്റെ മുടിയേക്കാൾ കനംകുറഞ്ഞതാണ്, സാധാരണയായി 50 മുതൽ 150 മൈക്രോൺ വരെ, വളരെ മൃദുവാണ്.

വാസ്തവത്തിൽ, ഫൈബറിൻ്റെ ആന്തരിക കാമ്പ് സുതാര്യമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസിൻ്റെ ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയാണ്, കൂടാതെ പുറം പൂശുന്നത് കുറഞ്ഞ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് ഗ്ലാസ് അല്ലെങ്കിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. അത്തരമൊരു ഘടന, ഒരു വശത്ത്, ജല പൈപ്പിൽ വെള്ളം മുന്നോട്ട് ഒഴുകുന്നത് പോലെ, ആയിരക്കണക്കിന് വളവുകളും തിരിവുകളും ഒരു ഫലവുമില്ലെങ്കിൽപ്പോലും, കമ്പിയിൽ വൈദ്യുതി പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നതുപോലെ, ആന്തരിക കാമ്പിൽ പ്രകാശത്തെ അപവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും. നേരെമറിച്ച്, വാട്ടർ പൈപ്പ് ചോർന്നൊലിക്കുന്നില്ല, വയറിൻ്റെ ഇൻസുലേഷൻ പാളി വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാത്തതുപോലെ, കുറഞ്ഞ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് കോട്ടിംഗിന് പ്രകാശം ചോരുന്നത് തടയാൻ കഴിയും.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ രൂപം പ്രകാശം പകരുന്നതിനുള്ള വഴി പരിഹരിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഇത് ഉപയോഗിച്ച്, ഏത് പ്രകാശവും വളരെ ദൂരത്തേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യാമെന്ന് ഇതിനർത്ഥമില്ല. ഉയർന്ന തെളിച്ചം, ശുദ്ധമായ നിറം, നല്ല ദിശാസൂചനയുള്ള ലേസർ, വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ പ്രകാശ സ്രോതസ്സാണ്, ഇത് ഫൈബറിൻ്റെ ഒരറ്റത്ത് നിന്നുള്ള ഇൻപുട്ടാണ്, ഏതാണ്ട് നഷ്ടവും മറ്റേ അറ്റത്ത് നിന്ന് ഔട്ട്പുട്ടും ഇല്ല. അതിനാൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ അടിസ്ഥാനപരമായി ലേസർ ആശയവിനിമയമാണ്, അത് വലിയ ശേഷി, ഉയർന്ന നിലവാരം, മെറ്റീരിയലുകളുടെ വിശാലമായ ഉറവിടം, ശക്തമായ രഹസ്യാത്മകത, ഈട് മുതലായവയുടെ ഗുണങ്ങളുള്ളതും ആശയവിനിമയ മേഖലയിലെ വിപ്ലവമായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ വാഴ്ത്തുന്നതും ഒന്നാണ്. സാങ്കേതിക വിപ്ലവത്തിലെ ഏറ്റവും മികച്ച നേട്ടങ്ങൾ.