లేజర్ సూత్రం మరియు దాని అప్లికేషన్

స్టిమ్యులేటెడ్ రేడియేషన్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు అవసరమైన ఫీడ్‌బ్యాక్ ద్వారా కొలిమేటెడ్, మోనోక్రోమటిక్, పొందికైన కాంతి కిరణాలను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ మరియు పరికరాన్ని లేజర్ సూచిస్తుంది. సాధారణంగా, లేజర్ తరానికి మూడు అంశాలు అవసరం: “రెసొనేటర్”, “లాభం మాధ్యమం” మరియు “పంపింగ్ సోర్స్.”.

ఎ. సూత్రం

అణువు యొక్క చలన స్థితిని వేర్వేరు శక్తి స్థాయిలుగా విభజించవచ్చు మరియు అణువు అధిక శక్తి స్థాయి నుండి తక్కువ శక్తి స్థాయికి పరివర్తన చెందుతున్నప్పుడు, ఇది సంబంధిత శక్తి యొక్క ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తుంది (ఆకస్మిక రేడియేషన్ అని పిలవబడేది). అదేవిధంగా, ఫోటాన్ శక్తి స్థాయి వ్యవస్థపై సంఘటనగా ఉన్నప్పుడు మరియు దాని ద్వారా గ్రహించబడినప్పుడు, ఇది అణువు తక్కువ శక్తి స్థాయి నుండి అధిక శక్తి స్థాయికి (ఉత్తేజిత శోషణ అని పిలవబడేది) మారడానికి కారణమవుతుంది; అప్పుడు, అధిక శక్తి స్థాయిలకు మారే కొన్ని అణువులు తక్కువ శక్తి స్థాయిలకు మారుతాయి మరియు ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తాయి (ఉత్తేజిత రేడియేషన్ అని పిలవబడేవి). ఈ కదలికలు ఒంటరిగా జరగవు, కానీ తరచుగా సమాంతరంగా ఉంటాయి. తగిన మాధ్యమం, ప్రతిధ్వని, తగినంత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించడం వంటి పరిస్థితిని మేము సృష్టించినప్పుడు, ఉత్తేజిత రేడియేషన్ విస్తరించబడుతుంది, తద్వారా ఉత్తేజిత శోషణ కంటే ఎక్కువ, అప్పుడు సాధారణంగా, ఫోటాన్లు విడుదలవుతాయి, ఫలితంగా లేజర్ కాంతి వస్తుంది.

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 భాగాలతో కూడి ఉంటాయి: ఉత్తేజిత వ్యవస్థ, లేజర్ మెటీరియల్ మరియు ఆప్టికల్ రెసొనేటర్. ఉత్తేజిత వ్యవస్థలు కాంతి, విద్యుత్ లేదా రసాయన శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే పరికరాలు. ప్రస్తుతం, ఉపయోగించిన ప్రధాన ప్రోత్సాహక మార్గాలు కాంతి, విద్యుత్ లేదా రసాయన ప్రతిచర్య. లేజర్ పదార్థాలు లేజర్ కాంతిని ఉత్పత్తి చేయగల పదార్థాలు, రూబీస్, బెరిలియం గ్లాస్, నియాన్ గ్యాస్, సెమీకండక్టర్స్, సేంద్రీయ రంగులు మొదలైనవి. ఆప్టికల్ రెసొనెన్స్ కంట్రోల్ యొక్క పాత్ర అవుట్పుట్ లేజర్ యొక్క ప్రకాశాన్ని పెంచడం, లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం మరియు దిశను సర్దుబాటు చేయడం మరియు ఎంచుకోవడం.

D. అప్లికేషన్

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

E. చరిత్ర

1958 లో, అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తలు జియావోవో మరియు టౌన్స్ ఒక మాయా దృగ్విషయాన్ని కనుగొన్నారు: వారు అంతర్గత లైట్ బల్బ్ ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతిని అరుదైన భూమి క్రిస్టల్‌పై ఉంచినప్పుడు, క్రిస్టల్ యొక్క అణువులు ప్రకాశవంతంగా విడుదల చేస్తాయి, ఎల్లప్పుడూ బలమైన కాంతిని కలిగి ఉంటాయి. ఈ దృగ్విషయం ప్రకారం, వారు “లేజర్ సూత్రం” ను ప్రతిపాదించారు, అనగా, దాని అణువుల యొక్క సహజ డోలనం పౌన frequency పున్యం వలె పదార్థం అదే శక్తితో ఉత్తేజితమవుతున్నప్పుడు, అది వేరుచేయని ఈ బలమైన కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది - లేజర్. దీని కోసం వారు ముఖ్యమైన పత్రాలను కనుగొన్నారు.

స్కియోలో మరియు టౌన్స్ పరిశోధన ఫలితాల ప్రచురణ తరువాత, వివిధ దేశాల శాస్త్రవేత్తలు వివిధ ప్రయోగాత్మక పథకాలను ప్రతిపాదించారు, కాని అవి విజయవంతం కాలేదు. మే 15, 1960 న, కాలిఫోర్నియాలోని హ్యూస్ ప్రయోగశాలలో శాస్త్రవేత్త మేమాన్, అతను 0.6943 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో లేజర్‌ను పొందినట్లు ప్రకటించాడు, ఇది మానవులు పొందిన మొట్టమొదటి లేజర్, మరియు మేమాన్ ఆచరణాత్మక రంగంలో లేజర్‌లను పరిచయం చేసిన ప్రపంచంలో మొదటి శాస్త్రవేత్త అయ్యాడు.

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

సోవియట్ శాస్త్రవేత్త H.γ BASOV 1960 లో సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ను కనుగొన్నాడు. సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క నిర్మాణం సాధారణంగా P పొర, N పొర మరియు క్రియాశీల పొరతో కూడి ఉంటుంది, ఇవి డబుల్ హెటెరోజక్షన్ ఏర్పడతాయి. దీని లక్షణాలు: చిన్న పరిమాణం, అధిక కలపడం సామర్థ్యం, ​​వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన వేగం, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్ పరిమాణంతో పరిమాణం సరిపోతాయి, నేరుగా మాడ్యులేట్ చేయవచ్చు, మంచి పొందిక.

ఆరు, లేజర్ యొక్క కొన్ని ప్రధాన అనువర్తన దిశలు

ఎఫ్. లేజర్ కమ్యూనికేషన్

సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి కాంతిని ఉపయోగించడం ఈ రోజు 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 సుదూర ప్రదేశాలకు నేరుగా సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయాలనుకుంటే, మీరు సాధారణ కాంతిని ఉపయోగించలేరు, కానీ లేజర్‌లను మాత్రమే వాడండి.

కాబట్టి మీరు లేజర్‌ను ఎలా బట్వాడా చేస్తారు? రాగి తీగల వెంట విద్యుత్తును తీసుకెళ్లవచ్చని మాకు తెలుసు, కాని సాధారణ లోహ వైర్లతో కాంతిని తీసుకెళ్లలేము. ఈ క్రమంలో, శాస్త్రవేత్తలు ఫైబర్ అని పిలువబడే ఆప్టికల్ ఫైబర్ అని పిలువబడే కాంతిని ప్రసారం చేయగల ఫిలమెంట్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. ఆప్టికల్ ఫైబర్ ప్రత్యేక గాజు పదార్థాలతో తయారు చేయబడింది, వ్యాసం మానవ జుట్టు కంటే సన్నగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 50 నుండి 150 మైక్రాన్లు మరియు చాలా మృదువైనది.

వాస్తవానికి, ఫైబర్ యొక్క లోపలి కోర్ పారదర్శక ఆప్టికల్ గ్లాస్ యొక్క అధిక వక్రీభవన సూచిక, మరియు బయటి పూత తక్కువ వక్రీభవన సూచిక గ్లాస్ లేదా ప్లాస్టిక్‌తో తయారు చేయబడింది. ఇటువంటి నిర్మాణం, ఒక వైపు, నీటి పైపులో నీరు ముందుకు ప్రవహించే విధంగా, లోపలి కోర్ వెంట కాంతిని వక్రీకరించవచ్చు, వేలాది మలుపులు మరియు మలుపులు ఎటువంటి ప్రభావం చూపకపోయినా, వైర్‌లో ముందుకు ప్రసారం అవుతుంది. మరోవైపు, తక్కువ-రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ పూత కాంతి బయటకు రాకుండా నిరోధించగలదు, నీటి పైపు కనిపించనట్లే మరియు వైర్ యొక్క ఇన్సులేషన్ పొర విద్యుత్తును నిర్వహించదు.

ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క రూపం కాంతిని ప్రసారం చేసే మార్గాన్ని పరిష్కరిస్తుంది, కానీ దానితో, ఏదైనా కాంతి చాలా దూరం వరకు ప్రసారం చేయబడుతుందని 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, దాదాపు నష్టం మరియు మరొక చివర నుండి అవుట్పుట్ లేదు. అందువల్ల, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ తప్పనిసరిగా లేజర్ కమ్యూనికేషన్, ఇది పెద్ద సామర్థ్యం, ​​అధిక నాణ్యత, విస్తృత పదార్థాల మూలం, బలమైన గోప్యత, మన్నిక మొదలైన వాటి యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు ఇది శాస్త్రవేత్తలు కమ్యూనికేషన్ రంగంలో ఒక విప్లవం అని ప్రశంసించబడింది మరియు ఇది సాంకేతిక విప్లవంలో అత్యంత అద్భుతమైన విజయాలలో ఒకటి.