లేజర్‌ల ఉత్పత్తి

లేజర్‌ల ఉత్పత్తి
1916లో ఐన్‌స్టీన్ తన "స్వయంప్రతిపత్తి మరియు ప్రేరిత ఉద్గారం" సిద్ధాంతంతో లేజర్‌ల ఉత్పత్తిని ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతం ఆధునిక లేజర్ వ్యవస్థలకు భౌతిక ఆధారాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఫోటాన్‌లు మరియు పరమాణువుల మధ్య పరస్పర చర్య మూడు పరివర్తన ప్రక్రియలకు దారితీయవచ్చు: ప్రేరిత శోషణ, స్వయంప్రతిపత్త ఉద్గారం మరియు ప్రేరిత ఉద్గారం. ప్రేరిత ఉద్గారాన్ని నిలకడగా మరియు స్థిరంగా కొనసాగించగలిగినంత కాలం, లేజర్‌లను పొందవచ్చు. అందువల్ల, ప్రత్యేక పరికరాలైన లేజర్‌లను తయారు చేయాలి. ఒక లేజర్ యొక్క నిర్మాణం సాధారణంగా మూడు ప్రధాన భాగాలతో కూడి ఉంటుంది: పని చేసే పదార్థం, ఉత్తేజ పరికరం మరియు ఆప్టికల్ రెసొనేటర్.

1. పని చేసే పదార్ధం

లేజర్‌లో లేజర్ కాంతిని ఉత్పత్తి చేయగల పదార్థాన్ని క్రియాశీల పదార్థం అంటారు. సాధారణ పరిస్థితులలో, ఆ పదార్థంలో ప్రతి శక్తి స్థాయిలో పరమాణు సంఖ్యల పంపిణీ సాధారణ పంపిణీలో ఉంటుంది. తక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్య, ఎక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న వాటి కంటే ఎల్లప్పుడూ ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, కాంతి ఉద్గార పదార్థం యొక్క సాధారణ స్థితి గుండా వెళ్ళినప్పుడు, శోషణ ప్రక్రియ ప్రబలంగా ఉంటుంది మరియు కాంతి ఎల్లప్పుడూ బలహీనపడుతుంది. ఉద్గార పదార్థం గుండా వెళ్ళిన తర్వాత కాంతిని బలోపేతం చేయడానికి మరియు కాంతి వృద్ధిని సాధించడానికి, ప్రేరిత ఉద్గారాన్ని ప్రబలంగా చేయడం అవసరం. ఎక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్యను తక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న వాటి కంటే ఎక్కువగా చేయడానికి, ఈ పంపిణీ సాధారణ పంపిణీకి వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది మరియు దీనిని కణ సంఖ్య విలోమం అని అంటారు.
2. ఉద్దీపన పరికరం
తక్కువ శక్తి స్థాయిలో ఉన్న పరమాణువులను అధిక శక్తి స్థాయికి ఉత్తేజపరచడం, తద్వారా పనిచేసే పదార్థం కణ సంఖ్య విలోమాన్ని సాధించేలా చేయడం ఉత్తేజ పరికరం యొక్క పని. పదార్థం యొక్క శక్తి స్థాయిలలో భూస్థితి, ఉత్తేజిత స్థితి, అలాగే ఒక అస్థిర స్థితి ఉంటాయి. అస్థిర స్థితి భూస్థితి కంటే తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ ఉత్తేజిత స్థితి కంటే చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది. సాపేక్షంగా చెప్పాలంటే, పరమాణువులు ఎక్కువ కాలం పాటు అస్థిర స్థితిలో ఉండగలవు. ఉదాహరణకు, రూబీలోని క్రోమియం అయాన్లు (Cr3+) 10-3 సెకన్ల క్రమంలో జీవితకాలం కలిగిన అస్థిర స్థితిని కలిగి ఉంటాయి. పనిచేసే పదార్థం ఉత్తేజితమై, కణ సంఖ్య విలోమాన్ని సాధించిన తర్వాత, ప్రారంభంలో, సహజ వికిరణం ద్వారా వెలువడే ఫోటాన్‌ల యొక్క విభిన్న ప్రసార దిశల కారణంగా, ప్రేరిత వికిరణ ఫోటాన్‌లు కూడా విభిన్న ప్రసార దిశలను కలిగి ఉంటాయి, మరియు అవుట్‌పుట్ మరియు శోషణలో చాలా నష్టాలు ఉంటాయి; స్థిరమైన లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యం కాదు. పనిచేసే పదార్థం యొక్క పరిమిత పరిమాణంలో ప్రేరిత వికిరణం నిరంతరం ఉండేలా చేయడానికి, కాంతి ఎంపిక మరియు విస్తరణను సాధించడానికి ఒక ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ అవసరం.
3. ఆప్టికల్ రెసోనేటర్
ఇది పని చేసే పదార్థం యొక్క రెండు చివర్లలో, ప్రధాన అక్షానికి లంబంగా అమర్చబడిన, ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉండే రెండు పరావర్తన అద్దాల జత. ఒక చివర సంపూర్ణ పరావర్తన అద్దం (100% పరావర్తన రేటుతో), మరియు మరొక చివర పాక్షికంగా పారదర్శకంగా మరియు పాక్షికంగా పరావర్తనం చెందే అద్దం (90% నుండి 99% పరావర్తన రేటుతో) ఉంటాయి.
రెసోనేటర్ యొక్క విధులు: ① కాంతి విస్తరణను ఉత్పత్తి చేయడం మరియు నిర్వహించడం; ② వెలువడే కాంతి దిశను ఎంచుకోవడం; ③ వెలువడే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఎంచుకోవడం. ఒక నిర్దిష్ట పదార్థం విషయంలో, వివిధ కారణాల వల్ల, వాస్తవంగా వెలువడే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం ప్రత్యేకంగా ఉండదు మరియు స్పెక్ట్రమ్‌కు ఒక నిర్దిష్ట వెడల్పు ఉంటుంది. రెసోనేటర్ పౌనఃపున్యాన్ని ఎంచుకోవడంలో సహాయపడి, లేజర్ యొక్క ఏకవర్ణతను మెరుగుపరుస్తుంది.