लेजर क्या है? लेजर उत्पादन का सिद्धांत

लेजर मानव जाति के महत्वपूर्ण आविष्कारों में से एक है, जिसे "सबसे चमकदार प्रकाश" के रूप में जाना जाता है। दैनिक जीवन में, हम अक्सर लेजर के विभिन्न अनुप्रयोग देखते हैं, जैसे लेजर सौंदर्य प्रसाधन, लेजर वेल्डिंग, लेजर मच्छरनाशक आदि। आज, आइए लेजर और इसके उत्पादन के पीछे के सिद्धांतों को विस्तार से समझते हैं।

लेजर क्या है?

लेजर एक प्रकाश स्रोत है जो एक विशेष प्रकार की प्रकाश किरण उत्पन्न करने के लिए लेजर का उपयोग करता है। लेजर उत्तेजित विकिरण की प्रक्रिया के माध्यम से किसी बाहरी प्रकाश स्रोत या विद्युत स्रोत से ऊर्जा को पदार्थ में प्रवाहित करके लेजर प्रकाश उत्पन्न करता है।

लेजर एक प्रकाशीय उपकरण है जिसमें प्रकाश को प्रवर्धित करने वाला एक सक्रिय माध्यम (जैसे गैस, ठोस या तरल) और एक प्रकाशीय परावर्तक होता है। लेजर में सक्रिय माध्यम आमतौर पर एक चयनित और संसाधित पदार्थ होता है, और इसकी विशेषताएं लेजर की आउटपुट तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती हैं।

लेजर द्वारा उत्पन्न प्रकाश में कई अनूठी विशेषताएं होती हैं:

सबसे पहले, लेजर एकवर्णी प्रकाश होते हैं जिनकी आवृत्तियाँ और तरंगदैर्ध्य बहुत ही निश्चित होती हैं, जो कुछ विशेष प्रकाशीय आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं।

दूसरे, लेजर सुसंगत प्रकाश है, और प्रकाश तरंगों का चरण बहुत स्थिर होता है, जो लंबी दूरी पर अपेक्षाकृत स्थिर प्रकाश तीव्रता बनाए रख सकता है।

तीसरा, लेजर अत्यधिक दिशात्मक प्रकाश होते हैं जिनमें बहुत संकीर्ण किरणें और उत्कृष्ट फोकसिंग क्षमता होती है, जिनका उपयोग उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।

लेजर एक प्रकाश स्रोत है

लेजर उत्पादन का सिद्धांत

लेजर के उत्पादन में तीन मूलभूत भौतिक प्रक्रियाएं शामिल हैं: उत्तेजित विकिरण, स्वतः उत्सर्जन और उत्तेजित अवशोषण।

Sउत्तेजित विकिरण

उत्तेजित विकिरण लेजर उत्पादन की कुंजी है। जब उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थित एक इलेक्ट्रॉन किसी अन्य फोटॉन द्वारा उत्तेजित होता है, तो वह उसी ऊर्जा, आवृत्ति, अवस्था, ध्रुवीकरण अवस्था और प्रसार दिशा वाला एक फोटॉन उत्सर्जित करता है। इस प्रक्रिया को उत्तेजित विकिरण कहते हैं। यानी, एक फोटॉन उत्तेजित विकिरण की प्रक्रिया द्वारा एक समान फोटॉन का "क्लोन" बना सकता है, जिससे प्रकाश का प्रवर्धन होता है।

Sस्वतः उत्सर्जन

जब किसी परमाणु, आयन या अणु का इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर में संक्रमण करता है, तो वह एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा वाले फोटॉन उत्सर्जित करता है, जिसे स्वतः उत्सर्जन कहते हैं। ऐसे फोटॉनों का उत्सर्जन यादृच्छिक होता है और उत्सर्जित फोटॉनों के बीच कोई सामंजस्य नहीं होता, जिसका अर्थ है कि उनकी अवस्था, ध्रुवीकरण और प्रसार दिशा सभी यादृच्छिक होती हैं।

Sउत्तेजित अवशोषण

जब कम ऊर्जा स्तर पर स्थित एक इलेक्ट्रॉन अपने ऊर्जा स्तर के बराबर ऊर्जा स्तर अंतर वाले फोटॉन को अवशोषित करता है, तो वह उच्च ऊर्जा स्तर पर उत्तेजित हो सकता है। इस प्रक्रिया को प्रेरित अवशोषण कहते हैं।

लेजर में, उत्तेजित विकिरण प्रक्रिया को बढ़ाने के लिए आमतौर पर दो समानांतर दर्पणों से बनी एक अनुनादी गुहा का उपयोग किया जाता है। एक दर्पण पूर्ण परावर्तक दर्पण होता है, और दूसरा दर्पण अर्ध-परावर्तक दर्पण होता है, जो लेजर के एक हिस्से को गुजरने देता है।

लेजर माध्यम में फोटॉन दो दर्पणों के बीच बार-बार परावर्तित होते हैं, और प्रत्येक परावर्तन से उत्तेजित विकिरण प्रक्रिया द्वारा अधिक फोटॉन उत्पन्न होते हैं, जिससे प्रकाश का प्रवर्धन होता है। जब प्रकाश की तीव्रता एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाती है, तो अर्ध-परावर्तक दर्पण के माध्यम से लेजर उत्पन्न होता है।