లేజర్ సూత్రం మరియు దాని అప్లికేషన్

లేజర్ అనేది స్టిమ్యులేటెడ్ రేడియేషన్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు అవసరమైన ఫీడ్‌బ్యాక్ ద్వారా కొలిమేటెడ్, మోనోక్రోమాటిక్, పొందికైన కాంతి కిరణాలను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ మరియు పరికరాన్ని సూచిస్తుంది. ప్రాథమికంగా, లేజర్ ఉత్పత్తికి మూడు అంశాలు అవసరం: “రెసొనేటర్,” “గెయిన్ మీడియం,” మరియు “పంపింగ్ సోర్స్.”

ఎ. సూత్రం

అణువు యొక్క చలన స్థితిని వివిధ శక్తి స్థాయిలుగా విభజించవచ్చు మరియు అణువు అధిక శక్తి స్థాయి నుండి తక్కువ శక్తి స్థాయికి మారినప్పుడు, అది సంబంధిత శక్తి యొక్క ఫోటాన్‌లను విడుదల చేస్తుంది (స్పాంటేనియస్ రేడియేషన్ అని పిలవబడేది). అదేవిధంగా, ఫోటాన్ శక్తి స్థాయి వ్యవస్థపై సంఘటన మరియు దాని ద్వారా గ్రహించబడినప్పుడు, అది పరమాణువును తక్కువ శక్తి స్థాయి నుండి అధిక శక్తి స్థాయికి మార్చడానికి కారణమవుతుంది (ఉత్తేజిత శోషణ అని పిలుస్తారు); అప్పుడు, అధిక శక్తి స్థాయిలకు మారే కొన్ని పరమాణువులు తక్కువ శక్తి స్థాయిలకు పరివర్తన చెందుతాయి మరియు ఫోటాన్‌లను విడుదల చేస్తాయి (స్టిమ్యులేటెడ్ రేడియేషన్ అని పిలవబడేవి). ఈ కదలికలు ఒంటరిగా జరగవు, కానీ తరచుగా సమాంతరంగా ఉంటాయి. మేము తగిన మాధ్యమం, రెసొనేటర్, తగినంత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించడం వంటి స్థితిని సృష్టించినప్పుడు, ఉద్దీపన రేడియేషన్ విస్తరించబడుతుంది, తద్వారా ఉద్దీపన శోషణ కంటే ఎక్కువ, అప్పుడు సాధారణంగా, లేజర్ కాంతి ఫలితంగా విడుదలయ్యే ఫోటాన్లు ఉంటాయి.

బి. వర్గీకరణ

లేజర్‌ను ఉత్పత్తి చేసే మాధ్యమం ప్రకారం, లేజర్‌ను ద్రవ లేజర్, గ్యాస్ లేజర్ మరియు ఘన లేజర్‌గా విభజించవచ్చు. ఇప్పుడు అత్యంత సాధారణ సెమీకండక్టర్ లేజర్ ఒక రకమైన ఘన-స్థితి లేజర్.

C. కూర్పు

చాలా లేజర్‌లు మూడు భాగాలను కలిగి 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 అంటే కెంపులు, బెరీలియం గ్లాస్, నియాన్ గ్యాస్, సెమీకండక్టర్స్, ఆర్గానిక్ డైలు మొదలైన లేజర్ కాంతిని ఉత్పత్తి చేయగల పదార్థాలు. అవుట్‌పుట్ లేజర్ యొక్క ప్రకాశాన్ని మెరుగుపరచడం, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు దిశను సర్దుబాటు చేయడం మరియు ఎంచుకోవడం ఆప్టికల్ రెసొనెన్స్ నియంత్రణ పాత్ర. లేజర్ యొక్క.

D. అప్లికేషన్

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

E. చరిత్ర

1958లో, అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తలు జియాలువో మరియు టౌన్స్ ఒక మాయా దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నారు: వారు అంతర్గత కాంతి బల్బ్ ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతిని అరుదైన భూమి క్రిస్టల్‌పై ఉంచినప్పుడు, క్రిస్టల్ యొక్క అణువులు ప్రకాశవంతమైన, ఎల్లప్పుడూ కలిసి బలమైన కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. ఈ దృగ్విషయం ప్రకారం, వారు "లేజర్ సూత్రాన్ని" ప్రతిపాదించారు, అనగా, పదార్ధం దాని అణువుల సహజ డోలనం పౌనఃపున్యం వలె అదే శక్తితో ఉత్తేజితం అయినప్పుడు, అది వేరు చేయని ఈ బలమైన కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది - లేజర్. ఇందుకు సంబంధించిన ముఖ్యమైన పత్రాలను వారు కనుగొన్నారు.

Sciolo మరియు Townes పరిశోధన ఫలితాలను ప్రచురించిన తర్వాత, వివిధ దేశాల శాస్త్రవేత్తలు వివిధ ప్రయోగాత్మక పథకాలను ప్రతిపాదించారు, కానీ అవి విజయవంతం కాలేదు. మే 15, 1960న, కాలిఫోర్నియాలోని హ్యూస్ లాబొరేటరీలో శాస్త్రవేత్త అయిన మేమాన్, తాను 0.6943 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన లేజర్‌ను పొందినట్లు ప్రకటించాడు, ఇది మానవులకు లభించిన మొట్టమొదటి లేజర్, తద్వారా మేమాన్ ప్రపంచంలోనే మొదటి శాస్త్రవేత్త అయ్యాడు. ఆచరణాత్మక రంగంలోకి లేజర్లను పరిచయం చేయడానికి.

జూలై 7, 1960న, మేమాన్ ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి లేజర్ పుట్టుకను ప్రకటించాడు, రూబీ క్రిస్టల్‌లోని క్రోమియం అణువులను ఉత్తేజపరిచేందుకు అధిక-తీవ్రత ఫ్లాష్ ట్యూబ్‌ను ఉపయోగించడం మేమాన్ యొక్క పథకం, తద్వారా అది కాల్చబడినప్పుడు చాలా సాంద్రీకృత సన్నని ఎరుపు కాంతి కాలమ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో, అది సూర్యుని ఉపరితలం కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతను చేరుకోగలదు.

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

ఆరు, లేజర్ యొక్క కొన్ని ప్రధాన అప్లికేషన్ దిశలు

F. లేజర్ కమ్యూనికేషన్

సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి కాంతిని ఉపయోగించడం నేడు చాలా సాధారణం. ఉదాహరణకు, ఓడలు కమ్యూనికేట్ చేయడానికి 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 ఉపయోగించాలి.

కాబట్టి మీరు లేజర్‌ను ఎలా పంపిణీ చేస్తారు? రాగి తీగలతో పాటు విద్యుత్తును తీసుకువెళ్లవచ్చని మనకు తెలుసు, కాని సాధారణ మెటల్ వైర్ల వెంట కాంతిని తీసుకెళ్లలేము. దీని కోసం, శాస్త్రవేత్తలు కాంతిని ప్రసారం చేయగల 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.

వాస్తవానికి, ఫైబర్ యొక్క అంతర్గత కోర్ పారదర్శక ఆప్టికల్ గాజు యొక్క అధిక వక్రీభవన సూచిక, మరియు బయటి పూత తక్కువ వక్రీభవన సూచిక గాజు లేదా ప్లాస్టిక్‌తో తయారు చేయబడింది. ఇటువంటి నిర్మాణం, ఒక వైపు, నీటి పైపులో నీరు ముందుకు ప్రవహిస్తున్నట్లుగా, వైర్‌లో విద్యుత్ ముందుకు ప్రసారం చేయబడినట్లుగా, వేలాది మలుపులు మరియు మలుపులు ప్రభావం చూపకపోయినా, లోపలి కోర్ వెంట కాంతిని వక్రీభవనం చేస్తుంది. మరోవైపు, తక్కువ-వక్రీభవన సూచిక పూత కాంతిని బయటకు రాకుండా నిరోధించగలదు, అలాగే నీటి పైపు శోధించబడదు మరియు వైర్ యొక్క ఇన్సులేషన్ పొర విద్యుత్తును నిర్వహించదు.

ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క రూపాన్ని కాంతి ప్రసారం చేసే మార్గాన్ని పరిష్కరిస్తుంది, కానీ దానితో, ఏదైనా కాంతిని చాలా దూరం వరకు ప్రసారం చేయవచ్చని దీని అర్థం కాదు. అధిక ప్రకాశం, స్వచ్ఛమైన రంగు, మంచి డైరెక్షనల్ లేజర్ మాత్రమే సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి అత్యంత అనువైన కాంతి మూలం, ఇది ఫైబర్ యొక్క ఒక చివర నుండి ఇన్‌పుట్ చేయబడుతుంది, దాదాపు నష్టం మరియు ఇతర ముగింపు నుండి 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 ఇది ఒకటి. సాంకేతిక విప్లవంలో అత్యంత అద్భుతమైన విజయాలు.