ಲೇಸರ್ - ಸಾಧನ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ತತ್ವ

ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವಾಗ ಬೆಳಕಿನ ಸಾಮಾನ್ಯ ನಡವಳಿಕೆ

ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ, ಬೆಳಕು ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ, ಅದರ ತೀವ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ಷೀಣತೆಯ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಬೌಗರ್ ನಿಯಮದಿಂದ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು:

ಈ ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ, ನಾನು ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಮತ್ತು ನಿರ್ಗಮಿಸುವ ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಮಾಧ್ಯಮದ ರೇಖೀಯ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕ ಎಂಬ ಅಂಶವೂ ಇದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ಈ ಗುಣಾಂಕ ಯಾವಾಗಲೂ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಋಣಾತ್ಮಕ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ

ಕೆಲವು ಕಾರಣಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿದ್ದರೆ ಏನು? ಹಾಗಾದರೆ ಏನು? ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವಾಗ ಬೆಳಕಿನ ವರ್ಧನೆ ಇರುತ್ತದೆ; ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಮಾಧ್ಯಮವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಂತಹ ಚಿತ್ರವನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಕೃತಕವಾಗಿ ರಚಿಸಬಹುದು. ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ವಿದ್ಯಮಾನದ ಅನುಷ್ಠಾನದ ಮಾರ್ಗದ ಬಗ್ಗೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು 1939 ರಲ್ಲಿ ಸೋವಿಯತ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ವ್ಯಾಲೆಂಟಿನ್ ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡ್ರೊವಿಚ್ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕಾಂಟ್ ರೂಪಿಸಿದರು.

ಅದರ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಲ್ಪನಿಕ ಬೆಳಕಿನ-ವರ್ಧಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕಾಂತ್ ಬೆಳಕಿನ-ವರ್ಧನೆಯ ತತ್ವವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಮತ್ತು 1955 ರಲ್ಲಿಸೋವಿಯತ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಾದ ನಿಕೊಲಾಯ್ ಗೆನಾಡಿವಿಚ್ ಬಾಸೊವ್ ಮತ್ತು ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಮಿಖೈಲೋವಿಚ್ ಪ್ರೊಖೋರೊವ್ ಈ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕಂಟ್ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವರ್ಣಪಟಲದ ರೇಡಿಯೊ ಆವರ್ತನ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸಿದರು.

ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯ ಭೌತಿಕ ಭಾಗವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ಆದರ್ಶೀಕರಿಸಿದ ರೂಪದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ರೇಖೆಗಳಾಗಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು - ಪ್ರತಿ ರಾಜ್ಯದ ಪರಮಾಣುಗಳು E1 ಮತ್ತು E2 ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ ರಾಜ್ಯದಿಂದ ರಾಜ್ಯಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮಾಡುವಾಗ, ಪರಮಾಣು ನಿಖರವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ತರಂಗಾಂತರದ ಏಕವರ್ಣದ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಆದರೆ ವಾಸ್ತವವು ಆದರ್ಶದಿಂದ ದೂರವಿದೆ, ಮತ್ತು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೀಮಿತ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ ಅವು ನಿಖರವಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳ ರೇಖೆಗಳಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹಂತಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶ್ರೇಣಿಯ ಹೊರಸೂಸುವ ಅಥವಾ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಆವರ್ತನಗಳು dv ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಪರಿವರ್ತನೆಯು ನಡೆಯುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ಅಗಲವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಮಧ್ಯಮ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಸೂಚಿಸಲು E1 ಮತ್ತು E2 ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.

ಆದ್ದರಿಂದ, E1 ಮತ್ತು E2 ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ಮಧ್ಯಬಿಂದುಗಳು ಎಂದು ನಾವು ಊಹಿಸಿರುವುದರಿಂದ, ನಾವು ಈ ಎರಡು ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು. E2>E1 ಅನ್ನು ಅನುಮತಿಸಿ. ಪರಮಾಣು ಈ ಮಟ್ಟಗಳ ನಡುವೆ ಹಾದುಹೋದಾಗ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಅಥವಾ ಹೊರಸೂಸಬಹುದು. ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿ E1 ನಲ್ಲಿರುವಾಗ, ಪರಮಾಣುವು E2-E1 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಬಾಹ್ಯ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು E2 ಉತ್ತೇಜಕ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ (ಅಂತಹ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯು ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಗುಣಾಂಕ B12 ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ).

ಉತ್ಸುಕ ಸ್ಥಿತಿ E2 ನಲ್ಲಿರುವಾಗ, E2-E1 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಬಾಹ್ಯ ವಿಕಿರಣದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು E2-E1 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು E1 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳಲು ಒತ್ತಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಂತಹ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯು ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಗುಣಾಂಕ B21).

ಪರಿಮಾಣ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆ w (v) ನೊಂದಿಗೆ ಏಕವರ್ಣದ ವಿಕಿರಣದ ಸಮಾನಾಂತರ ಕಿರಣವು ಒಂದು ಘಟಕದ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶ ಮತ್ತು ದಪ್ಪ dx ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ಹಾದು ಹೋದರೆ, ಅದರ ತೀವ್ರತೆಯು ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ:

ಇಲ್ಲಿ n1 ಎಂಬುದು E1 ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ, n2 ಎಂಬುದು E2 ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ.

ಸಮೀಕರಣದ ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸಿ, B21 = B12 ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ, ಮತ್ತು ನಂತರ B21 ಗಾಗಿ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಿ, ಕಿರಿದಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ನಾವು ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಮೇಲೆ ಹೇಳಿದಂತೆ, ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಅನಂತವಾಗಿ ಕಿರಿದಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಅಗಲವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ರೂಪಾಂತರಗಳ ವಿವರಣೆ ಮತ್ತು ಸೂತ್ರಗಳ ಗುಂಪಿನೊಂದಿಗೆ ಲೇಖನವನ್ನು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತಗೊಳಿಸದಿರಲು, ಆವರ್ತನ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ನಮೂದಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ನಂತರ x ಮೇಲೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸರಾಸರಿಯ ನೈಜ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ಸೂತ್ರದೊಂದಿಗೆ ನಾವು ಅಂತ್ಯಗೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ ಎಂದು ನಾವು ಸರಳವಾಗಿ ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ:

ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸಮತೋಲನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ n1 ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಯಾವಾಗಲೂ ಉನ್ನತ ಸ್ಥಿತಿಯ E2 ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ n2 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ, ವರ್ಧಿಸಲು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಯಾವುದೇ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಕ್ರಮಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳದೆ ನೈಜ ಪರಿಸರದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕು...

ಋಣಾತ್ಮಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಬೇಕಾದರೆ, ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಉತ್ತೇಜಕ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಇ 1 ರ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವಾಗ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ ಇ 1 , ಅಂದರೆ, ಸಂಘಟಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ ಅವುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪ್ರಕಾರ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಹಿಮ್ಮುಖ ವಿತರಣೆ.

ಪರಿಸರದ ಶಕ್ತಿ ಪಂಪ್ ಅಗತ್ಯ

ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ವಿಲೋಮ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಸಂಘಟಿಸಲು (ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಪಡೆಯಲು) ಪಂಪಿಂಗ್ (ಉದಾ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್) ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಂಪಿಂಗ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ನಿರ್ದೇಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಈ ಪರಮಾಣುಗಳು ಉತ್ಸಾಹಭರಿತ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ.

ಅನಿಲ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪಂಪ್ ಮಾಡುವುದು ಅನಿಲ ವಿಸರ್ಜನೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಸ್ಥಿರ ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪ್ರಚೋದನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕಾಂಟ್ ಪ್ರಕಾರ, ಪರಮಾಣುಗಳ ಕೆಲವು ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಆಣ್ವಿಕ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಮೂಲಕ ಹೊರಹಾಕಬೇಕು.

ಎರಡು ಹಂತದ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಂಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಅಸಾಧ್ಯ, ಏಕೆಂದರೆ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ರಾಜ್ಯ E1 ನಿಂದ ರಾಜ್ಯ E2 ಗೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ (!) ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಕನಿಷ್ಠ ಮೂರು ಹಂತದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಆಶ್ರಯಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ.

ಮೂರು ಹಂತದ ಪಂಪಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿ E3-E1 ಜೊತೆಗಿನ ಬಾಹ್ಯ ವಿಕಿರಣವು ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲಿ, ಆದರೆ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳು E1 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ E3 ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ರಾಜ್ಯಕ್ಕೆ ಹಾದು ಹೋಗುತ್ತವೆ. E3 ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ, E2 ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮತ್ತು E1 ಗೆ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಸಾಧ್ಯ. ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು (ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ E2 ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಮಾಣುಗಳು ಇದ್ದಾಗ), E2 ಮಟ್ಟವನ್ನು E3 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಉಳಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಇದಕ್ಕಾಗಿ, ಈ ಕೆಳಗಿನ ಷರತ್ತುಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ:

ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಅನುಸರಣೆಯು E2 ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, E3 ನಿಂದ E1 ಗೆ ಮತ್ತು E3 ನಿಂದ E2 ಗೆ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳ ಸಂಭವನೀಯತೆಯು E2 ನಿಂದ E1 ಗೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಮೀರುತ್ತದೆ. ನಂತರ E2 ಮಟ್ಟವು ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು E2 ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅಂತಹ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, v = (E3 - E1) / h ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ಬೆಳಕು ಅಂತಹ ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ, ಈ ಬೆಳಕು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ನಾಲ್ಕು-ಹಂತದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ನಂತರ E3 ಮಟ್ಟವು ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಲೇಸರ್ ಸಾಧನ

ಹೀಗಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ: ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮ (ಇದರಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿಲೋಮವನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ), ಪಂಪ್ ಮಾಡುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆ (ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿಲೋಮವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಸಾಧನ) ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ (ವಿಕಿರಣವನ್ನು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ಬಾರಿ ಮತ್ತು ಔಟ್ಪುಟ್ನ ನಿರ್ದೇಶಿಸಿದ ಕಿರಣವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ). ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮವು ಘನ, ದ್ರವ, ಅನಿಲ ಅಥವಾ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಆಗಿರಬಹುದು.

ಪಂಪಿಂಗ್ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಅಥವಾ ಪಲ್ಸ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರಂತರ ಪಂಪಿಂಗ್ನೊಂದಿಗೆ, ಮಾಧ್ಯಮದ ಪೂರೈಕೆಯು ಮಧ್ಯಮ ಮಿತಿಮೀರಿದ ಮತ್ತು ಈ ಮಿತಿಮೀರಿದ ಪರಿಣಾಮಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಪಲ್ಸ್ ಪಂಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ನಾಡಿಗಳ ದೊಡ್ಡ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ಮಾಧ್ಯಮಕ್ಕೆ ತುಂಡು ತುಂಡನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದ ಉಪಯುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿಭಿನ್ನ ಲೇಸರ್‌ಗಳು - ವಿಭಿನ್ನ ಪಂಪಿಂಗ್

ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿಯುತವಾದ ಅನಿಲ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಫ್ಲ್ಯಾಷ್‌ಗಳು, ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಅಥವಾ ಇನ್ನೊಂದು ಲೇಸರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.ಇದು ಯಾವಾಗಲೂ ಪಲ್ಸ್ ಪಂಪ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಲಸದ ರಾಡ್ ನಿರಂತರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕುಸಿಯುತ್ತದೆ.

ದ್ರವ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.ರಾಸಾಯನಿಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ತಮ್ಮ ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಂಭವವನ್ನು ಊಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ವಿಲೋಮ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕ್ರಿಯೆಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಂದ ಅಥವಾ ಸೂಕ್ತವಾದ ಮಟ್ಟದ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಶೇಷ ಕಲ್ಮಶಗಳಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಪಿಎನ್ ಜಂಕ್ಷನ್ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಿರಣದ ಮೂಲಕ ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ಕರೆಂಟ್‌ನಿಂದ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಫೋಟೊಡಿಸೋಸಿಯೇಷನ್ ​​ಅಥವಾ ಗ್ಯಾಸ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವಿಧಾನ (ಬಿಸಿಯಾದ ಅನಿಲಗಳ ಹಠಾತ್ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆ) ನಂತಹ ಪಂಪ್ ಮಾಡುವ ವಿಧಾನಗಳಿವೆ.

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ - ಲೇಸರ್ ಹೃದಯ

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ ಒಂದು ಜೋಡಿ ಕನ್ನಡಿಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿದೆ, ಸರಳವಾದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಎರಡು ಕನ್ನಡಿಗಳು (ಕಾನ್ಕೇವ್ ಅಥವಾ ಸಮಾನಾಂತರ) ಪರಸ್ಪರ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸ್ಫಟಿಕ ಅಥವಾ ಎ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮವಿದೆ. ಅನಿಲದೊಂದಿಗೆ cuvette. ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಹಾದುಹೋಗುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಅದನ್ನು ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಬಿಡುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಚಲಿಸುವ, ಅನೇಕ ಬಾರಿ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ, ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕ ಕನ್ನಡಿಯ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಗಮಿಸುತ್ತದೆ.

ಇದು ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ - ಸುಸಂಬದ್ಧ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಕಿರಣ - ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ನಿರ್ದೇಶಿಸಿದ ಕಿರಣ. ಕನ್ನಡಿಗಳ ನಡುವೆ ಬೆಳಕಿನ ಒಂದು ಅಂಗೀಕಾರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಲಾಭದ ಪ್ರಮಾಣವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಬೇಕು - ಎರಡನೇ ಕನ್ನಡಿಯ ಮೂಲಕ ವಿಕಿರಣ ನಷ್ಟದ ಪ್ರಮಾಣ (ಕನ್ನಡಿಯು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಹರಡುತ್ತದೆ, ಈ ಮಿತಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿರಬೇಕು).

ಬೆಳಕಿನ ವರ್ಧನೆಯು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಡೆಯಲು, ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮದೊಳಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಅನುರಣಕದಿಂದ ಹೊರಡುವ ಅಲೆಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹಂತದಲ್ಲಿವೆಯೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಅಲೆಗಳು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ಸಂಭವನೀಯ ವೈಶಾಲ್ಯ.

ಈ ಗುರಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಅನುರಣಕದಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ತರಂಗಗಳು ಮೂಲ ಕನ್ನಡಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಬಿಂದುವಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗುವುದು ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮದ ಯಾವುದೇ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಅನಿಯಂತ್ರಿತ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪರಿಪೂರ್ಣ ಪ್ರತಿಫಲನಗಳ ನಂತರ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ತರಂಗದೊಂದಿಗೆ ಹಂತದಲ್ಲಿರುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. . ಎರಡು ರಿಟರ್ನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ತರಂಗದಿಂದ ಚಲಿಸುವ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಥವು ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪೂರೈಸಿದಾಗ ಇದು ಸಾಧ್ಯ:

m ಒಂದು ಪೂರ್ಣಾಂಕವಾಗಿದ್ದರೆ, ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಹಂತದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು 2P ಯ ಬಹುಸಂಖ್ಯೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ:

ಈಗ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ತರಂಗಗಳು ಹಿಂದಿನದಕ್ಕಿಂತ 2pi ಹಂತದಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅನುರಣಕದಿಂದ ಹೊರಡುವ ಎಲ್ಲಾ ತರಂಗಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹಂತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಗರಿಷ್ಠ ವೈಶಾಲ್ಯ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅನುರಣಕವು ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಹುತೇಕ ಏಕವರ್ಣದ ಸಮಾನಾಂತರ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ರೆಸೋನೇಟರ್ ಒಳಗಿನ ಕನ್ನಡಿಗಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯು ಅನುರಣನದ ಒಳಗೆ ನಿಂತಿರುವ ಅಲೆಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ವಿಧಾನಗಳ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ; ಇತರ ವಿಧಾನಗಳು (ನೈಜ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟತೆಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ) ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.

ರೂಬಿ ಲೇಸರ್ - ಮೊದಲ ಘನ ಸ್ಥಿತಿ

ಮೊದಲ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಾಧನವನ್ನು 1960 ರಲ್ಲಿ ಅಮೇರಿಕನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಥಿಯೋಡರ್ ಮೈಮನ್ ನಿರ್ಮಿಸಿದರು. ಇದು ಮಾಣಿಕ್ಯ ಲೇಸರ್ ಆಗಿತ್ತು (ಮಾಣಿಕ್ಯ - Al2O3, ಅಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಸೈಟ್‌ಗಳು - 0.5% ಒಳಗೆ - ಮೂರು ಬಾರಿ ಅಯಾನೀಕೃತ ಕ್ರೋಮಿಯಂನಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ; ಹೆಚ್ಚು ಕ್ರೋಮಿಯಂ, ಮಾಣಿಕ್ಯ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗಾಢ ಬಣ್ಣ).

1960 ರಲ್ಲಿ ಡಾ. ಟೆಡ್ ಮೇಮನ್ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಮೊದಲ ಯಶಸ್ವಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಲೇಸರ್.

4 ರಿಂದ 20 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು 30 ರಿಂದ 200 ಮಿಮೀ ಉದ್ದವಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಏಕರೂಪದ ಸ್ಫಟಿಕದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಮಾಣಿಕ್ಯ ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಬೆಳ್ಳಿಯ ಪದರಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಕನ್ನಡಿಗಳ ನಡುವೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಹೊಳಪು ಮಾಡಿದ ತುದಿಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಂಡರ್. ಸುರುಳಿಯಾಕಾರದ ಗ್ಯಾಸ್ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದೀಪವು ಅದರ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವರೆದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನೊಂದಿಗೆ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ದೀಪವನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಮಾಣಿಕ್ಯವು ತೀವ್ರವಾಗಿ ವಿಕಿರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕ್ರೋಮಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹಂತ 1 ರಿಂದ ಹಂತ 3 ಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ (ಅವು 10-7 ಸೆಕೆಂಡುಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದವರೆಗೆ ಈ ಉತ್ಸುಕ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ), ಇಲ್ಲಿಯೇ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಹಂತ 2 ಅನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ - ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮಾಣಿಕ್ಯ ಸ್ಫಟಿಕ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹಂತ 3 ರಿಂದ ಹಂತ 1 ಕ್ಕೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಅತ್ಯಲ್ಪ.

ಹಂತ 2 ರಿಂದ ಹಂತ 1 ಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ನಿಯಮಗಳಿಂದ ನಿಷೇಧಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಹಂತದ ಅವಧಿಯು ಸುಮಾರು 10-3 ಸೆಕೆಂಡುಗಳು, ಇದು ಹಂತ 3 ಕ್ಕಿಂತ 10,000 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಹಂತ 2 ನೊಂದಿಗೆ ಮಾಣಿಕ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ - ಇದು ಹಂತ 2 ರ ಹಿಮ್ಮುಖ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯಾಗಿದೆ.

ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತವಾಗಿ ಉದ್ಭವಿಸುವ, ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಹಂತ 2 ರಿಂದ ಹಂತ 1 ಕ್ಕೆ ಬಲವಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಹಿಮಪಾತವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಈ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿ ಹರಡುತ್ತವೆ, ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಅದರ ಸೈಡ್‌ವಾಲ್ ಮೂಲಕ ಅನುರಣಕವನ್ನು ಬಿಡುತ್ತವೆ.

ಆದರೆ ಅಕ್ಷವನ್ನು ಹೊಡೆಯುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಕನ್ನಡಿಗಳಿಂದ ಬಹು ಪ್ರತಿಫಲನಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ, ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ದ್ವಿತೀಯ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಬಲವಂತದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು ಮತ್ತೆ ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ, ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ದಿಕ್ಕಿನಂತೆಯೇ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಹರಿವು ಹಿಮಪಾತದಂತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಗುಣಿಸಿದ ಹರಿವು ರೆಸೋನೇಟರ್‌ನ ಪಕ್ಕದ ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕ ಕನ್ನಡಿಯ ಮೂಲಕ ಬೃಹತ್ ತೀವ್ರತೆಯ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ದಿಕ್ಕಿನ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಗಮಿಸುತ್ತದೆ. ಮಾಣಿಕ್ಯ ಲೇಸರ್ 694.3 nm ತರಂಗಾಂತರದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ನಾಡಿ ಶಕ್ತಿಯು 109 W ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ

ಹೀಲಿಯಂನೊಂದಿಗೆ ನಿಯಾನ್ ಲೇಸರ್

ಹೀಲಿಯಂ-ನಿಯಾನ್ (ಹೀಲಿಯಂ / ನಿಯಾನ್ = 10/1) ಲೇಸರ್ ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ ಗ್ಯಾಸ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಅನಿಲ ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡವು ಸುಮಾರು 100 Pa ಆಗಿದೆ.ನಿಯಾನ್ ಸಕ್ರಿಯ ಅನಿಲವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿರಂತರ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ 632.8 nm ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಹೀಲಿಯಂನ ಕಾರ್ಯವು ನಿಯಾನ್ ಮೇಲಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದರಿಂದ ಹಿಮ್ಮುಖ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ರಚಿಸುವುದು. ಅಂತಹ ಲೇಸರ್‌ನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅಗಲವು ಸುಮಾರು 5 * 10-3 Hz ಕೋಹೆರೆನ್ಸ್ ಉದ್ದ 6 * 1011 ಮೀ, ಸುಸಂಬದ್ಧ ಸಮಯ 2 * 103 ° C ಆಗಿದೆ.

ಹೀಲಿಯಂ-ನಿಯಾನ್ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯು ಹೀಲಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು E2 ಮಟ್ಟದ ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಉತ್ತೇಜಕ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಹೀಲಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳು E1 ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಿಯಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಘರ್ಷಣೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತವೆ. ನಿಯಾನ್‌ನ E4 ಮಟ್ಟದ ಶಕ್ತಿಯು ಹೀಲಿಯಂನ E2 ಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ 0.05 eV ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಶಕ್ತಿಯ ಕೊರತೆಯನ್ನು ಪರಮಾಣು ಘರ್ಷಣೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಸರಿದೂಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ನಿಯಾನ್‌ನ E4 ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ, E3 ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಆಧುನಿಕ ಲೇಸರ್ಗಳ ವಿಧಗಳು

ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಪ್ರಕಾರ, ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ಘನ, ದ್ರವ, ಅನಿಲ, ಅರೆವಾಹಕ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ. ಪಂಪಿಂಗ್ ವಿಧಾನದ ಪ್ರಕಾರ, ಅವುಗಳು ಆಗಿರಬಹುದು: ಆಪ್ಟಿಕಲ್, ರಾಸಾಯನಿಕ, ಅನಿಲ ವಿಸರ್ಜನೆ. ಪೀಳಿಗೆಯ ಸ್ವಭಾವದಿಂದ, ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ನಿರಂತರ ಮತ್ತು ಪಲ್ಸ್. ಈ ರೀತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವರ್ಣಪಟಲದ ಗೋಚರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ.

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಲೇಸರ್ಗಳು ಇತರರಿಗಿಂತ ನಂತರ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡವು. ಅವರು ಹತ್ತಿರದ ಅತಿಗೆಂಪು ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ, ಅಂತಹ ವಿಕಿರಣವು (8 ಮೈಕ್ರಾನ್ಗಳ ತರಂಗಾಂತರದಲ್ಲಿ) ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನಗಳಿಗೆ ತುಂಬಾ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಅದರಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ತವಾದ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಹಲವಾರು ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ, ಇತರ ರೀತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳಂತೆ, ಒಂದು ಜೋಡಿ ಕನ್ನಡಿಗಳ ನಡುವೆ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ.ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು, ಅಗತ್ಯವಾದ ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಫೈಬರ್ಗೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಅಯಾನುಗಳು ಅದರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಸಾಹಭರಿತ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತವೆ. ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿ, ಈ ಅಯಾನುಗಳು ಆರಂಭಿಕ ಲೇಸರ್‌ಗಿಂತ ಉದ್ದವಾದ ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ.

ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಆವರ್ತನವು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಫೈಬರ್ ಸ್ವತಃ ಹೆವಿ ಮೆಟಲ್ ಫ್ಲೋರೈಡ್‌ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದು ಅತಿಗೆಂಪು ಶ್ರೇಣಿಯ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣದ ಸಮರ್ಥ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ವರ್ಣಪಟಲದ ಎದುರು ಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ - ನೇರಳಾತೀತ ಮತ್ತು ಗಾಮಾ ನಡುವೆ - ಇವುಗಳು 10-7 ರಿಂದ 10-12 ಮೀ ತರಂಗಾಂತರಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಿಮಾಣದ ಆದೇಶಗಳಾಗಿವೆ.

ಮೊದಲ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು 1985 ರಲ್ಲಿ USA ನಲ್ಲಿ ಲಿವರ್ಮೋರ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಯಿತು. ಲಾರೆನ್ಸ್. ಸೆಲೆನಿಯಮ್ ಅಯಾನುಗಳ ಮೇಲೆ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಲೇಸರ್, ತರಂಗಾಂತರದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯು 18.2 ರಿಂದ 26.3 nm ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು 20.63 nm ತರಂಗಾಂತರದ ರೇಖೆಯ ಮೇಲೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ. ಇಂದು, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ 4.6 nm ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ.

X- ಕಿರಣ ಲೇಸರ್ 100 ps ನಿಂದ 10 ns ಅವಧಿಯೊಂದಿಗೆ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ರಚನೆಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

ಸತ್ಯವೆಂದರೆ ಎಕ್ಸರೆ ಲೇಸರ್‌ನ ಸಕ್ರಿಯ ಮಾಧ್ಯಮವು ಹೆಚ್ಚು ಅಯಾನೀಕೃತ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಯಟ್ರಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಸೆಲೆನಿಯಮ್‌ನ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಗೋಚರ ಅಥವಾ ಅತಿಗೆಂಪು ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಲೇಸರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ವಿಕಿರಣಗೊಳಿಸಿದಾಗ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಪಲ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಲೇಸರ್‌ನ ಶಕ್ತಿಯು 10 mJ ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕಿರಣದಲ್ಲಿನ ಕೋನೀಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸರಿಸುಮಾರು 10 ಮಿಲಿರೇಡಿಯನ್‌ಗಳಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನೇರ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಪಂಪ್ ಶಕ್ತಿಯ ಅನುಪಾತವು ಸುಮಾರು 0.00001 ಆಗಿದೆ.