लेज़र एक ऐसा उपकरण है जो लेज़र उत्सर्जित कर सकता है। कार्यशील माध्यम के अनुसार, लेज़रों को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: गैस लेज़र, ठोस लेज़र, अर्धचालक लेज़र और डाई लेज़र। हाल ही में, मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर विकसित किए गए हैं। उच्च शक्ति वाले लेजर आमतौर पर स्पंदित होते हैं। आउटपुट.
लेजर का कार्य सिद्धांत: मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़रों को छोड़कर, विभिन्न लेज़रों के मूल कार्य सिद्धांत समान हैं। लेजर उत्पादन के लिए अपरिहार्य स्थितियां जनसंख्या व्युत्क्रमण और हानि से अधिक लाभ हैं, इसलिए डिवाइस में अपरिहार्य घटक उत्तेजना (या पंपिंग) स्रोत और मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर के साथ काम करने वाले माध्यम हैं। उत्तेजना का मतलब है कि कामकाजी माध्यम बाहरी ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद उत्तेजित अवस्था में आ जाता है, जिससे जनसंख्या व्युत्क्रम को महसूस करने और बनाए रखने के लिए स्थितियां बनती हैं। उत्तेजना विधियों में ऑप्टिकल उत्तेजना, विद्युत उत्तेजना, रासायनिक उत्तेजना और परमाणु ऊर्जा उत्तेजना शामिल हैं। कार्यशील माध्यम का मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर उत्तेजित विकिरण को हावी बनाता है, जिससे ऑप्टिकल प्रवर्धन का एहसास होता है। लेज़रों में सामान्य घटकों में अनुनाद गुहा शामिल है, लेकिन अनुनाद गुहा (ऑप्टिकल अनुनाद गुहा देखें) एक अनिवार्य घटक नहीं है। गुंजयमान गुहा गुहा में फोटॉन को समान आवृत्ति, चरण और चलने की दिशा बना सकती है, ताकि लेजर में अच्छी दिशा और सुसंगतता हो। इसके अलावा, यह काम करने वाली सामग्री की लंबाई को अच्छी तरह से छोटा कर सकता है, और गुंजयमान गुहा (यानी मोड चयन) की लंबाई को बदलकर उत्पन्न लेजर के मोड को भी समायोजित कर सकता है, इसलिए आम तौर पर लेजर में गुंजयमान गुहाएं होती हैं।
लेज़र आम तौर पर तीन भागों से बना होता है: 1. कार्यशील पदार्थ: लेज़र के मूल में, केवल वही पदार्थ जो ऊर्जा स्तर परिवर्तन प्राप्त कर सकता है, लेज़र के कार्यशील पदार्थ के रूप में उपयोग किया जा सकता है। 2. ऊर्जा को प्रोत्साहित करना: इसका कार्य कार्यशील पदार्थ को ऊर्जा देना और बाहरी ऊर्जा के निम्न-ऊर्जा स्तर से उच्च-ऊर्जा स्तर तक परमाणुओं को उत्तेजित करना है। आमतौर पर प्रकाश ऊर्जा, तापीय ऊर्जा, विद्युत ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा आदि हो सकते हैं। 3. ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा: पहला कार्य कार्यशील पदार्थ के उत्तेजित विकिरण को निरंतर जारी रखना है; दूसरा है फोटॉन को लगातार तेज करना; तीसरा है लेजर आउटपुट की दिशा को सीमित करना। सबसे सरल ऑप्टिकल अनुनाद गुहा हीलियम-नियॉन लेजर के दोनों सिरों पर रखे गए दो समानांतर दर्पणों से बना है। जब कुछ नियॉन परमाणु जनसंख्या व्युत्क्रमण प्राप्त करने वाले दो ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण करते हैं, और लेजर की दिशा के समानांतर फोटॉन उत्सर्जित करते हैं, तो ये फोटॉन दो दर्पणों के बीच आगे और पीछे परिलक्षित होंगे, इस प्रकार लगातार उत्तेजित विकिरण का कारण बनेंगे। बहुत तेज़ लेज़र प्रकाश बहुत तेज़ी से उत्पन्न होता है।
लेज़र द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की गुणवत्ता शुद्ध होती है और स्पेक्ट्रम स्थिर होता है, जिसका उपयोग कई तरीकों से किया जा सकता है: रूबी लेजर: मूल लेजर यह था कि रूबी एक चमकदार चमकते बल्ब से उत्तेजित होती थी, और उत्पादित लेजर एक सतत और स्थिर किरण के बजाय एक "पल्स लेजर" था। इस लेज़र द्वारा उत्पन्न प्रकाश की गति की गुणवत्ता उस लेज़र डायोड द्वारा उत्पन्न लेज़र से मौलिक रूप से भिन्न है जिसका हम अभी उपयोग कर रहे हैं। यह तीव्र प्रकाश उत्सर्जन जो केवल कुछ नैनोसेकंड तक रहता है, आसानी से चलती वस्तुओं, जैसे लोगों के होलोग्राफिक पोर्ट्रेट, को कैप्चर करने के लिए बहुत उपयुक्त है। पहला लेजर पोर्ट्रेट 1967 में पैदा हुआ था। रूबी लेजर के लिए महंगी रूबी की आवश्यकता होती है और यह केवल प्रकाश की छोटी पल्स उत्पन्न कर सकता है।
हे-ने लेजर: 1960 में, वैज्ञानिक अली जावन, विलियम आर. ब्रेनेट जूनियर और डोनाल्ड हेरियट ने हे-ने लेजर डिजाइन किया। यह पहला गैस लेजर है. इस प्रकार के लेजर का उपयोग आमतौर पर होलोग्राफिक फोटोग्राफरों द्वारा किया जाता है। दो फायदे: 1. निरंतर लेजर आउटपुट का उत्पादन; 2. प्रकाश उत्तेजना के लिए फ़्लैश बल्ब की आवश्यकता नहीं है, बल्कि विद्युत उत्तेजना गैस का उपयोग करें।
लेज़र डायोड: लेज़र डायोड सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले लेज़रों में से एक है। प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए डायोड के पीएन जंक्शन के दोनों ओर इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के सहज पुनर्संयोजन की घटना को सहज उत्सर्जन कहा जाता है। जब स्वतःस्फूर्त विकिरण द्वारा उत्पन्न फोटॉन अर्धचालक से होकर गुजरता है, एक बार जब यह उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी के आसपास से गुजरता है, तो यह दोनों को पुनः संयोजित करने और नए फोटॉन का उत्पादन करने के लिए उत्तेजित कर सकता है। यह फोटॉन उत्तेजित वाहकों को पुनर्संयोजन और नए फोटॉन उत्सर्जित करने के लिए प्रेरित करता है। इस घटना को उत्तेजित उत्सर्जन कहा जाता है।
यदि इंजेक्ट किया गया करंट काफी बड़ा है, तो थर्मल संतुलन स्थिति के विपरीत वाहक वितरण बनेगा, यानी जनसंख्या व्युत्क्रम। जब सक्रिय परत में वाहक बड़ी संख्या में व्युत्क्रमण में होते हैं, तो सहज विकिरण की एक छोटी मात्रा गुंजयमान गुहा के दोनों सिरों के पारस्परिक प्रतिबिंब के कारण प्रेरित विकिरण उत्पन्न करती है, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति-चयनात्मक गुंजयमान सकारात्मक प्रतिक्रिया होती है, या प्राप्त होती है निश्चित आवृत्ति. जब लाभ अवशोषण हानि से अधिक होता है, तो पीएन जंक्शन से अच्छी वर्णक्रमीय रेखाओं-लेजर प्रकाश के साथ एक सुसंगत प्रकाश उत्सर्जित किया जा सकता है। लेज़र डायोड का आविष्कार लेज़र अनुप्रयोगों को तेजी से लोकप्रिय बनाने की अनुमति देता है। विभिन्न प्रकार की सूचना स्कैनिंग, ऑप्टिकल फाइबर संचार, लेजर रेंजिंग, लिडार, लेजर डिस्क, लेजर पॉइंटर्स, सुपरमार्केट संग्रह इत्यादि लगातार विकसित और लोकप्रिय हो रहे हैं।
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