ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ

ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ
1916 ರಲ್ಲಿ ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ತಮ್ಮ "ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಮತ್ತು ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ" ಸಿದ್ಧಾಂತದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಆಧುನಿಕ ಲೇಸರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಭೌತಿಕ ಆಧಾರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಮೂರು ಪರಿವರ್ತನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು: ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ. ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾದರೆ, ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ವಿಶೇಷ ಸಾಧನಗಳು - ಲೇಸರ್‌ಗಳು - ತಯಾರಿಸಬೇಕು. ಲೇಸರ್‌ನ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ಭಾಗಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ: ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು, ಪ್ರಚೋದಕ ಸಾಧನ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್.

1. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು

ಲೇಸರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಗಳ ವಿತರಣೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿತರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬೆಳಕು ಪ್ರಕಾಶಕ ವಸ್ತುವಿನ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಪ್ರಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ಯಾವಾಗಲೂ ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಪ್ರಕಾಶಕ ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದ ನಂತರ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಲಪಡಿಸಲು ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಬಲಗೊಳಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿ ಮಾಡಲು, ಈ ವಿತರಣೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿತರಣೆಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಕಣ ಸಂಖ್ಯೆ ವಿಲೋಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
2. ಉದ್ರೇಕ ಸಾಧನ
ಪ್ರಚೋದನಾ ಸಾಧನದ ಕಾರ್ಯವೆಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಪ್ರಚೋದಿಸುವುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವು ಕಣ ಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿಲೋಮವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಉತ್ಸುಕ ಸ್ಥಿತಿ, ಹಾಗೆಯೇ ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಸ್ಥಿತಿಯು ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಉತ್ಸುಕ ಸ್ಥಿತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಪರಮಾಣುಗಳು ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮಾಣಿಕ್ಯದಲ್ಲಿರುವ ಕ್ರೋಮಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು (Cr3+) 10-3 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕ್ರಮದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವು ಉತ್ಸುಕಗೊಂಡು ಕಣ ಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿಲೋಮವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದ ನಂತರ, ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಹೊರಸೂಸುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಸರಣ ನಿರ್ದೇಶನಗಳಿಂದಾಗಿ, ಪ್ರಚೋದಿತ ವಿಕಿರಣ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಸರಣ ನಿರ್ದೇಶನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ನಷ್ಟಗಳಿವೆ; ಸ್ಥಿರ ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವಿನ ಸೀಮಿತ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರಚೋದಿತ ವಿಕಿರಣವು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರಲು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು, ಬೆಳಕಿನ ಆಯ್ಕೆ ಮತ್ತು ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
3. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್
ಇದು ಮುಖ್ಯ ಅಕ್ಷಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವಿನ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾದ ಪರಸ್ಪರ ಸಮಾನಾಂತರ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಕನ್ನಡಿಗಳ ಜೋಡಿಯಾಗಿದೆ. ಒಂದು ತುದಿ ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿಫಲನ ಕನ್ನಡಿಯಾಗಿದೆ (ಪ್ರತಿಬಿಂಬ ದರ 100% ನೊಂದಿಗೆ), ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿ ಭಾಗಶಃ ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ಭಾಗಶಃ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಕನ್ನಡಿಯಾಗಿದೆ (ಪ್ರತಿಬಿಂಬ ದರ 90% ರಿಂದ 99% ನೊಂದಿಗೆ).
ಅನುರಣಕದ ಕಾರ್ಯಗಳು: ① ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು; ② ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಬೆಳಕಿನ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದು; ③ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವಿಗೆ, ವಿವಿಧ ಅಂಶಗಳಿಂದಾಗಿ, ನಿಜವಾದ ಹೊರಸೂಸುವ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರವು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ವರ್ಣಪಟಲವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಅನುರಣಕವು ಆವರ್ತನ ಆಯ್ಕೆಯ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಲೇಸರ್‌ನ ಏಕವರ್ಣತೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.