లేజర్ సూత్రం మరియు దాని అప్లికేషన్

లేజర్ అనేది ఉత్తేజిత రేడియేషన్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు అవసరమైన అభిప్రాయం ద్వారా కొలిమేటెడ్, మోనోక్రోమటిక్, కోహెరెంట్ కాంతి కిరణాలను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ మరియు పరికరాన్ని సూచిస్తుంది. ప్రాథమికంగా, లేజర్ ఉత్పత్తికి మూడు అంశాలు అవసరం: "రెసొనేటర్," "గెయిన్ మీడియం," మరియు "పంపింగ్ సోర్స్."

ఎ. సూత్రం

ఒక అణువు యొక్క చలన స్థితిని వేర్వేరు శక్తి స్థాయిలుగా విభజించవచ్చు మరియు అణువు అధిక శక్తి స్థాయి నుండి తక్కువ శక్తి స్థాయికి మారినప్పుడు, అది సంబంధిత శక్తి యొక్క ఫోటాన్‌లను (స్పాంటనీస్ రేడియేషన్ అని పిలుస్తారు) విడుదల చేస్తుంది. అదేవిధంగా, ఒక ఫోటాన్ శక్తి స్థాయి వ్యవస్థపై పడి దాని ద్వారా గ్రహించబడినప్పుడు, అది అణువు తక్కువ శక్తి స్థాయి నుండి అధిక శక్తి స్థాయికి (ఉత్తేజిత శోషణ అని పిలుస్తారు) పరివర్తన చెందుతుంది; అప్పుడు, అధిక శక్తి స్థాయిలకు మారే కొన్ని అణువులు తక్కువ శక్తి స్థాయిలకు పరివర్తన చెందుతాయి మరియు ఫోటాన్‌లను (ఉత్తేజిత రేడియేషన్ అని పిలుస్తారు) విడుదల చేస్తాయి. ఈ కదలికలు ఒంటరిగా జరగవు, కానీ తరచుగా సమాంతరంగా జరుగుతాయి. తగిన మాధ్యమం, రెసొనేటర్, తగినంత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించడం వంటి పరిస్థితిని మనం సృష్టించినప్పుడు, ఉత్తేజిత రేడియేషన్ విస్తరించబడుతుంది, తద్వారా ఉత్తేజిత శోషణ కంటే ఎక్కువగా, సాధారణంగా, ఫోటాన్లు విడుదలవుతాయి, ఫలితంగా లేజర్ కాంతి వస్తుంది.

బి. వర్గీకరణ

లేజర్‌ను ఉత్పత్తి చేసే మాధ్యమం ప్రకారం, లేజర్‌ను లిక్విడ్ లేజర్, గ్యాస్ లేజర్ మరియు సాలిడ్ లేజర్‌గా విభజించవచ్చు. ఇప్పుడు అత్యంత సాధారణ సెమీకండక్టర్ లేజర్ ఒక రకమైన సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్.

సి. కూర్పు

చాలా లేజర్‌లు మూడు భాగాలతో కూడి ఉంటాయి: ఉత్తేజిత వ్యవస్థ, లేజర్ పదార్థం మరియు ఆప్టికల్ రెసొనేటర్. ఉత్తేజిత వ్యవస్థలు కాంతి, విద్యుత్ లేదా రసాయన శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే పరికరాలు. ప్రస్తుతం, ఉపయోగించే ప్రధాన ప్రోత్సాహక సాధనాలు కాంతి, విద్యుత్ లేదా రసాయన ప్రతిచర్య. లేజర్ పదార్థాలు రూబీలు, బెరీలియం గాజు, నియాన్ వాయువు, సెమీకండక్టర్లు, సేంద్రీయ రంగులు మొదలైన లేజర్ కాంతిని ఉత్పత్తి చేయగల పదార్థాలు. ఆప్టికల్ రెసొనెన్స్ నియంత్రణ పాత్ర అవుట్‌పుట్ లేజర్ యొక్క ప్రకాశాన్ని పెంచడం, లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం మరియు దిశను సర్దుబాటు చేయడం మరియు ఎంచుకోవడం.

డి. అప్లికేషన్

లేజర్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రధానంగా ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్, లేజర్ రేంజింగ్, లేజర్ కటింగ్, లేజర్ ఆయుధాలు, లేజర్ డిస్క్ మరియు మొదలైనవి.

E. చరిత్ర

1958లో, అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తలు జియోలువో మరియు టౌన్స్ ఒక మాయా దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నారు: వారు అంతర్గత లైట్ బల్బ్ ద్వారా వెలువడే కాంతిని అరుదైన భూమి స్ఫటికంపై ఉంచినప్పుడు, స్ఫటికం యొక్క అణువులు ప్రకాశవంతమైన, ఎల్లప్పుడూ కలిసి బలమైన కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. ఈ దృగ్విషయం ప్రకారం, వారు "లేజర్ సూత్రాన్ని" ప్రతిపాదించారు, అంటే, పదార్థం దాని అణువుల సహజ డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీ వలె అదే శక్తితో ఉత్తేజితమైనప్పుడు, అది విభేదించని ఈ బలమైన కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది - లేజర్. వారు దీనికి ముఖ్యమైన పత్రాలను కనుగొన్నారు.

సియోలో మరియు టౌన్స్ పరిశోధన ఫలితాలు ప్రచురించబడిన తర్వాత, వివిధ దేశాల శాస్త్రవేత్తలు వివిధ ప్రయోగాత్మక పథకాలను ప్రతిపాదించారు, కానీ అవి విజయవంతం కాలేదు. మే 15, 1960న, కాలిఫోర్నియాలోని హ్యూస్ లాబొరేటరీలో శాస్త్రవేత్త అయిన మేమాన్, 0.6943 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన లేజర్‌ను తాను పొందినట్లు ప్రకటించాడు, ఇది మానవులు పొందిన మొట్టమొదటి లేజర్, మరియు మేమాన్ ఆచరణాత్మక రంగంలో లేజర్‌లను ప్రవేశపెట్టిన ప్రపంచంలోనే మొదటి శాస్త్రవేత్త అయ్యాడు.

జూలై 7, 1960న, మేమాన్ ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి లేజర్ జననాన్ని ప్రకటించాడు. రూబీ క్రిస్టల్‌లోని క్రోమియం అణువులను ఉత్తేజపరిచేందుకు అధిక-తీవ్రత కలిగిన ఫ్లాష్ ట్యూబ్‌ను ఉపయోగించడం మేమాన్ పథకం, తద్వారా చాలా సాంద్రీకృత సన్నని ఎరుపు కాంతి స్తంభాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని ఒక నిర్దిష్ట బిందువు వద్ద కాల్చినప్పుడు, అది సూర్యుని ఉపరితలం కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు చేరుకుంటుంది.

సోవియట్ శాస్త్రవేత్త H.Γ బసోవ్ 1960లో సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ను కనుగొన్నాడు. సెమీకండక్టర్ లేజర్ నిర్మాణం సాధారణంగా P పొర, N పొర మరియు క్రియాశీల పొరలతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి డబుల్ హెటెరోజంక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. దీని లక్షణాలు: చిన్న పరిమాణం, అధిక కలపడం సామర్థ్యం, ​​వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్ పరిమాణంతో సరిపోయే పరిమాణం, నేరుగా మాడ్యులేట్ చేయవచ్చు, మంచి పొందిక.

ఆరు, లేజర్ యొక్క కొన్ని ప్రధాన అనువర్తన దిశలు

F. లేజర్ కమ్యూనికేషన్

సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి కాంతిని ఉపయోగించడం నేడు చాలా సాధారణం. ఉదాహరణకు, ఓడలు సంభాషించడానికి లైట్లను ఉపయోగిస్తాయి మరియు ట్రాఫిక్ లైట్లు ఎరుపు, పసుపు మరియు ఆకుపచ్చ రంగులను ఉపయోగిస్తాయి. కానీ సాధారణ కాంతిని ఉపయోగించి సమాచారాన్ని ప్రసారం చేసే ఈ మార్గాలన్నీ తక్కువ దూరాలకు మాత్రమే పరిమితం చేయబడతాయి. మీరు కాంతి ద్వారా నేరుగా సుదూర ప్రాంతాలకు సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయాలనుకుంటే, మీరు సాధారణ కాంతిని ఉపయోగించలేరు, కానీ లేజర్‌లను మాత్రమే ఉపయోగించవచ్చు.

మరి మీరు లేజర్‌ను ఎలా అందిస్తారు? విద్యుత్తును రాగి తీగల వెంట తీసుకెళ్లవచ్చని మనకు తెలుసు, కానీ కాంతిని సాధారణ లోహ తీగల వెంట తీసుకెళ్లలేమని మనకు తెలుసు. ఈ ప్రయోజనం కోసం, శాస్త్రవేత్తలు కాంతిని ప్రసారం చేయగల ఒక ఫిలమెంట్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, దీనిని ఆప్టికల్ ఫైబర్ అని పిలుస్తారు, దీనిని ఫైబర్ అని పిలుస్తారు. ఆప్టికల్ ఫైబర్ ప్రత్యేక గాజు పదార్థాలతో తయారు చేయబడింది, వ్యాసం మానవ జుట్టు కంటే సన్నగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 50 నుండి 150 మైక్రాన్లు మరియు చాలా మృదువైనది.

నిజానికి, ఫైబర్ లోపలి కోర్ పారదర్శక ఆప్టికల్ గ్లాస్ యొక్క అధిక వక్రీభవన సూచిక, మరియు బయటి పూత తక్కువ వక్రీభవన సూచిక గాజు లేదా ప్లాస్టిక్‌తో తయారు చేయబడింది. అటువంటి నిర్మాణం, ఒక వైపు, నీటి పైపులో ముందుకు ప్రవహించే నీరు వలె, వేలాది మలుపులు మరియు మలుపులు ఎటువంటి ప్రభావాన్ని చూపకపోయినా, వైర్‌లో ముందుకు విద్యుత్తు ప్రసారం చేయబడినట్లుగా, లోపలి కోర్ వెంట కాంతి వక్రీభవనానికి గురి చేస్తుంది. మరోవైపు, తక్కువ-వక్రీభవన సూచిక పూత నీటి పైపు సీప్ చేయనట్లే మరియు వైర్ యొక్క ఇన్సులేషన్ పొర విద్యుత్తును నిర్వహించనట్లే, కాంతి బయటకు రాకుండా నిరోధించగలదు.

ఆప్టికల్ ఫైబర్ కనిపించడం వల్ల కాంతిని ప్రసారం చేసే విధానం పరిష్కారమవుతుంది, కానీ దానితో ఏదైనా కాంతిని చాలా దూరం వరకు ప్రసారం చేయవచ్చని దీని అర్థం కాదు. అధిక ప్రకాశం, స్వచ్ఛమైన రంగు, మంచి దిశాత్మక లేజర్ మాత్రమే సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి అత్యంత ఆదర్శవంతమైన కాంతి మూలం, ఇది ఫైబర్ యొక్క ఒక చివర నుండి ఇన్‌పుట్, మరొక చివర నుండి దాదాపు నష్టం మరియు అవుట్‌పుట్ ఉండదు. అందువల్ల, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ తప్పనిసరిగా లేజర్ కమ్యూనికేషన్, ఇది పెద్ద సామర్థ్యం, ​​అధిక నాణ్యత, పదార్థాల విస్తృత మూలం, బలమైన గోప్యత, మన్నిక మొదలైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు కమ్యూనికేషన్ రంగంలో ఒక విప్లవంగా శాస్త్రవేత్తలచే ప్రశంసించబడింది మరియు సాంకేతిక విప్లవంలో అత్యంత అద్భుతమైన విజయాలలో ఒకటి.