ليزر عمل جي اصول: ليزر تاب جي خاصيتون

ليزر جي عمل جو پهريون اصول آهي، جنهن جي Planck جي تاب قانون جي طبعي تي مشتمل آهي، نظريي ۾، 1917 ع ۾ Einstein ثابت ٿيو هو. هن چيو ته جذب بيان ڪيو، مظاهرو ڪيو ۽ ممڪن coefficients (Einstein coefficients) استعمال ڪري electromagnetic تاب stimulated.

trailblazers

Teodor Meyman پهرين عمل جي اصول فيسليٽيٽرز کي هو ، هڪ ياقوت کي ليزر جي هڪ فليش ڏيئو synthetic وٺي ياقوت کي استعمال ڪرڻ جي نظريي جي سيء جي بنياد تي، اسان 694 nm جي هڪ wavelength سان coherent تاب پيدا.

1960 ع ۾، ايراني سائنسدان Javan ۽ Bennett 1:10 جي نظر ۾ هو ۽ اتر اوڀر واريء جي شين جي استعمال ڪندي پهريون گئس lasers بڻايو.

1962 ع ۾، آر اتر هال هڪ پهرين ڪندو diode ليزر 850 nm جي هڪ wavelength تي ڪرڻباري، gallium arsenide (GaAs) جي ڪيو. ٿوري دير کان پوء ته ساڳئي سال، نک Golonyak نظر نور جي پهرين semiconductor quantum Generator کي ترقي.

هن اوزار ۽ lasers جي اصول

هر ليزر سسٽم هڪ سرگرم وچولي optically ٻي جاء ۽ انتهائي فڪر آئينن جي هڪ ڏنيون، جنهن جي هڪ translucent آهي، ۽ ان کي سيء جي لاء هڪ طاقت جو سرچشمو جي وچ ۾ پيل شامل آهن. جو ملھ وچولي جيئن هڪ بيڪار، سيال يا گئس جي طور تي ڪم ڪري سگهي ٿو، جنهن جي روشني لهر بجلي يا نظريي کي سيء تاب سان اندروني ان جي ذريعي بيتن جي Amplitude amplify ڪرڻ جي صلاحيت آهي. پوء ته ان جي روشني انھن تي ڌيان هر وقت ان جي ذريعي گذري مال آئينن جي هڪ ڏنيون جي وچ ۾ رکيل آهي ۽، ۾ هڪ اهم واڌارو پهچي پوڻ، اڌ ائين گھڙندو.

duplex ماحول

أي جوش أي ₂ ۽ بنيادي _1: هڪ سرگرم وچولي جن atoms صرف ٻه توانائي ليول آهن سان ليزر عمل جي اصول تي غور _ڪيو. جيڪڏهن ڪنهن به سيء جيالا (نظريا، بجليء جي ڳڀيرڻ ۾ موجوده يا transmittance برقيو بمباري) ذريعي سنڌ جي atoms هڪ رياست أي ₂ ڪرڻ جوش آهي، چند nanoseconds اهي بنيادي حيثيت ڏانھن موٽي _۾، توانائي photons hν أي ₂ = radiating - أي _1. Einstein جي نظريي جي مطابق، جي emission ٻن مختلف صورتن ۾ جي روپ ۾ آهي: اهو هڪ photon جي induced آهي، يا ان spontaneously وٺندي آهي يا ته. سنڌ جي اڳوڻي حالت ۾، stimulated emission وٺندي آهي ۽ ٻيو - مظاهرو ڪيو. تي گرمل equilibrium، stimulated emission جي ممڪن ئي مظاهرو ڪيو (1:10 ³³⁾ کان گهڻو ماتحت ^آهي، سڀ کان رائج الوقت incoherent نور ذريعن ته پوء، ۽ lasing گرمل equilibrium جي ڀيٽ ۾ ٻين جي احوال ۾ ممڪن آهي.

جيتوڻيڪ هڪ تمام مضبوط سيء جي آبادي-سطح نظام سان صرف برابر ڪيو ٿي سگهي ٿو. تنهن ڪري، ان جي آبادي inversion يا ٻئي نظريا سيء جو طريقو حاصل ڪرڻ لاء هڪ three- يا چار-سطح نظام جي ضرورت آهي.

گھڻ-سطح نظام

جي ٽي-سطح ليزر جي اصول ڇا آهي؟ ₀₂ ν ات جي شديد روشني جي اشراق تائين زير توانائي سطح أي ₀ ۽ أي ₂ جي اپر جي مان atoms جي هڪ وڏي تعداد ۾ وٺي پمپ. أي ₁ ڪرڻ جي atoms أي ₂ سان Radiationless جي عبوري أي ₁ ۽ أي ₀ وچ ۾ هڪ آبادي inversion قائم _آهي، جنهن کي عملي طور رڳو ممڪن آهي جڏهن atoms هڪ metastable رياست أي ₁ ۾ هڪ ڊگهي وقت _آھن، ۽ أي ₂ ڪرڻ أي ₁ کان عبوري وهن وٺندي آهي. پوء ته أي ₀ ۽ أي ₁ جي وچ _۾، سنڌ جي آبادي inversion حاصل آهي ۽ amplified آهي photon توانائي أي ₁ -E ₀ emission stimulated هڪ ٽي-سطح ليزر جي آپريٽنگ اصول، انهن حالتن ۾ آهي. وسيع تر سطح أي ₂ وڌيڪ سمورين پمپ ڪري، جي stimulated emission جي ترقي نتيجي ۾ ئي جذب wavelength حد تائين وڌي سگهي ٿو.

ٽي-سطح نظام جي هيٺين سطح کان وٺي هڪ تمام تيز سيء طاقت جي ضرورت آهي، هن جڳ ۾ ملوث آهن، ان جو هڪ بنيادي طور آهي. هن معاملي ۾، آبادي inversion کي ترتيب ۾ رياست أي ₁ کان وڌيڪ atoms جو ڪل تعداد جو اڌ کان وڌيڪ pumped ٿي ڪري پيا. هن معاملي ۾، توانائي جي اجائي آهي. هن پمپ طاقت وڏي بيٺي ٿي سگهي ٿو ته هيٺين lasing سطح جو بنياد، جنهن ۾ گهٽ ۾ گهٽ هڪ چئن-سطح نظام جي ضرورت نه آهي.

جي سرگرم مال جي نوعيت تي مدار رکندي، جي lasers ٽن بنيادي ڀاڱا، يعني بيڪار، سيال ۽ گئس ۾ (fall) آهن. 1958 ع کان وٺي، جڏهن ته پهرين نسل جي هڪ روبي ٿانون ۾ هتان ٿي ويو، سائنسدان ۽ محقق هر قسم جي مواد جو هڪ وسيع سلسلو اڀياس ڪيو آهي.

بيڪار-رياست ليزر

جڏهن ته آپريشن هڪ سرگرم وچولي جنهن (علي وگهيو ^+2، Fe ^+2. المتوفي وق ^+3، Cr ^+3، هلي ^+2، ڪو ^{+2، ۽} پوء تي) هڪ insulating ٿانون lattice جي عبوري ڌاتو گڏي ٺاهي آهي جو استعمال تي ٻڌل آهي ، انتهائي زمين ions (عيسوي ^+3، اسهيو ^+3، سيڪنڊ ^+3، وزيراعظم ^+3، ايس ايم ^+2، يورپي يونين ^{+ 2، + 3،} اھڙي ^+3، Dy ^+3، هيڊ ^+3، ير ^+3، Yb ⁺³ ، تاڪين Al.)، ۽ اهڙي يو ⁺³ جيئن ^actinides. جي توانائي ليول جي ions رڳو نسل لاء ذميوار. بنيادي مواد جي جسماني مال، اهڙي گرمل conductivity ۽ گرمل توسيع جي ليزر جي موثر آپريشن لاء اهم آهن. هڪ doped آئن چوڌاري atoms جو هنڌ lattice ان جي توانائي جي ليول سان مٽائيندو. جي سرگرم وچولي ۾ لهر جڳ جي مختلف lengths هڪ ئي آئن ۾ مختلف مواد doping جي حاصل ڪري رهيا آهن.

Holmium ليزر

هڪ بيڪار-رياست ليزر جي هڪ مثال طور هڪ quantum Generator کي جنھن holmium جوهر مٽائي جي ٿانون lattice جو بنيادي مواد آهي،. هيڊ: YAG بهترين lasing مواد مان هڪ آهي. جي holmium ليزر جي آپريٽنگ اصول آهي ته yttrium المونيم holmium ions سان doped garnet، optically فليش ڏيئو جي pumped آهي ۽ infrared حد ۾ 2097 nm جي هڪ wavelength تي emits چڱي جي ثي طرف وڌي رهيو آهي. هن ليزر، ڏندن جي علاج ڪينسر خانا، بأقل ۽ gallstones vaporize ڪرڻ جي joints تي عملن جي لاء استعمال ڪري.

هڪ semiconductor quantum Generator کي

Quantum چڱي lasers inexpensive آهن، ڪاميٽي جي پيداوار جي اجازت ۽ آساني سان scalable آهن. جي آپريٽنگ اصول ليزر جي semiconductor pn-diode سنگم، جنهن کي هڪ مثبت تعصب، LEDs وانگر ۾ ڪريئر جو recombination جي هڪ خاص wavelength جي روشني ڄمائيندي جي استعمال تي ٻڌل آهي. آيل spontaneously مني وجھندا آھيو ۽ ليزر diodes - compulsively. جي حالت آبادي inversion پوري ڪرڻ لاء، هن آپريٽنگ موجوده هڪ حد کان لنگھندڙن کي ڪرڻ گهرجي. هڪ semiconductor diode ۾ سرگرم وچولي ٻه-dimensional ۾ وڇوٽين جي سلسلي علائقي جي هڪ نظر ڪئي آهي.

ليزر جي هن قسم جي آپريشن جو اصول آهي ته oscillations برقرار رکڻ لاء ڪو ظاهري ائين جي ضرورت آهي. هن reflective صلاحيت، سبب پيدا کي refractive انڊيڪس ڪرڻ ۾ وڇوٽين ۽ سرگرم وچولي جي اندروني پرتو، هن مقصد لاء ڪافي آهي. آخر مٿاڇرا diodes ته فڪر مٿاڇرا ٻيو روزي طلب ڪريو.

هڪ ئي قسم جي semiconductor مادي جي ٺهيل آهي جو مرڪب آهي هڪ homojunction سڏيو ويندو آهي، ته جيئن ٻن مختلف ملائڻ جي قائم - heterojunction.

ص جي Semiconductors ۽ ن carriers جي هڪ اعلي ڪسافت سان قسم جو هڪ تمام پتلي (≈1 ميلي) depleted پرت سان هڪ ص (ن)-سنگم بڻجي.

گئس ليزر

ليزر جي هن قسم جي آپريشن ۽ استعمال جي اصول اهو ممڪن عملي طور ڪنهن به گنجائش (milliwatts کان ميگا ڪرڻ) جي ڊوائيسز ۽ wavelengths (ultraviolet کان infrared لاء) پيدا ڪرڻ ۽ pulsed ۽ مسلسل کان ٻاهر ۾ هلائڻ ڪري سگهي ٿو بڻائي. جي سرگرم ميڊيا جي فطرت جي بنياد تي، نه گئس lasers جي ٽن قسمن، ڇهن، پرمان ionic ۽ molecular آهن.

سڀ کان گئس lasers بجلي ڪرائڻ جي pumped. جي ڳڀيرڻ ۾ ٽيوب ۾ electrons جي electrodes جي وچ ۾ بجليء جي ميدان جي تڪڙي آهن. اهي atoms، ions يا هڪ سرگرم وچولي جي انو سان collide ۽ اعلي توانائي ليول تائين عبوري پهلوئن جي آبادي inversion ۽ stimulated emission جي هڪ رياست حاصل ڪرڻ.

molecular ليزر

ليزر عمل جي اصول جي حقيقت اها آهي ته، سنڌ جي اڪيلائيء atoms ۽ پرمان ۽ آئن lasers انو ۾ ions بخلاف مجرد توانائي ليول جي وسيع توانائي پھتو مالڪ تي مشتمل آهي. چند rotational - ان کان سواء، هر برقيو توانائي سطح vibrational ليول جي هڪ وڏي انگ، ۽ رخ ۾ جن ڪئي آهي.

جي برقيو توانائي ليول جي وچ ۾ توانائي، جي UV ۽ spectrum جي نظر علائقن ۾ آهي ته vibrational-rotational ليول جي وچ ۾، جڏهن - جي پري ۽ infrared علائقن جي ويجهو ۾. اهڙيء طرح، جو molecular lasers جي سڀ کان هڪ فاصلي يا ويجهو-infrared علائقن ۾ ڪم ڪري.

excimer lasers

Excimers ArF، KrF، XeCl، جنهن کي مستحڪم زمين رياست ۽ ان جي پهرين سطح تي جدا آهن جيئن آنو آهي. هن ليزر ايندڙ جو آپريشن جو اصول. عام طرح، مان انو جي رهواسي حالت ۾ جو تعداد ننڍي آھي، پوء زمين کان رياست مان سڌي سيء ممڪن نه آهي. مان انو هڪ مرڪب اکري واريء سان هڪ اعلي توانائي halides گذارڻ جي پهرين جوش اليڪٽرانڪ حالت ۾ ٺهيل آهي. هن جي آبادي inversion آساني سان حاصل آهي کان هڪ بنيادي سطح تي انو جي تعداد جي جوش سان مقابلي ۾ تمام گهٽ آهي. ليزر عمل جي اصول، مختصر ۾، هڪ زمين رياست dissociative لاء پابند جوش اليڪٽرانڪ رياست کان عبوري ڪرڻ آهي. سنڌ جي زمين رياست جي آبادي ڇاڪاڻ ته هن نقطي تي آنو atoms ۾ dissociate، هڪ گهٽ سطح تي هميشه آهي.

جي مشڪن ۽ اصول lasers ۾ سڃاڻي ته ڪرائڻ ٽيوب halide (ف ₂₎ ۽ ناياب گئس (Ar) جي آميزش سان ڀريو پيو آهي. ان ۾ هن electrons dissociate ۽ ionize جي halide انو ۽ منفي ions ٺاهي. مثبت ions الروم ⁺ ۽ منفي ف ^- بنيادي رياست ڌمڪائڻ ۽ coherent تاب جي نسل کي هن کان پوء عبوري سان لاڳاپيل پهرين جوش حالت ۾ پڇن.ذاتي ۽ ArF انو پيدا ڪري. Excimer ليزر، عمل ۽ استعمال جنهن جو هاڻي اسان کي سٺن آهن جو اصول، جي رنگن جي سرگرم وچولي جي سيء لاء استعمال ٿي سگهي ٿو.

سيال ليزر

solids سان مقابلو، سيال وڌيڪ homogeneous آهن ۽ واريء سان مقابلي ۾، سرگرم atoms جو هڪ اعلي ڪسافت آهن. هن کي ان کان سواء، اھي پيدا ڪرڻ ۾ تمام مشڪل نه آهي، آسان گرمي dissipation جي اجازت ۽ آساني سان متبادل ٿي سگهي ٿو. ليزر جي عمل جي اصول جهڙوڪ DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p- dimethylaminostyryl-4H-pyran)، rhodamine، styryl، LDS، coumarin، stilbene، ۽ جھڙا طور تي حياتياتي رنگن جي هڪ ملھ وچولي، جيئن استعمال ڪيو ويندو آهي. د .، هڪ مناسب solvent ۾ گداز. جي رنگن انو جو هڪ حل تاب جن wavelength هڪ سٺو جذب coefficient ڪئي جي جوش آهي. ليزر عمل جي اصول، مختصر ۾، هڪ فوت ٿي wavelength، fluorescence سڏيو تي پيدا ڪجي آهي. توانائي وڌي وئي ۽ ھاريو photons جي وچ ۾ فرق nonradiative توانائي transitions استعمال ڪيو ۽ ان جي نظام کي heats.

wavelength ٺاهڻ - وسيع تر ٽولي fluorescence سيال lasers هڪ منفرد مضمون ۾ ڪئي. هڪ tunable ليزر ۽ coherent روشني وسيلي طور تي هن قسم جي آپريشن ۽ استعمال جي اصول، increasingly اهم spectroscopy، holography ۾، ۽ biomedical اپليڪيشن ۾ ٿيڻ آهي.

تازو، lasers isotope جدائي لاء رنگن ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويو آهي. هن معاملي ۾، هن ليزر selectively انهن مان هڪ وجھي، هڪ ڪيميائي رد عمل شروع جي فوري رد عمل.