فوری پوسٹ کے لیے ہمارے سوشل میڈیا کو سبسکرائب کریں۔
لیزر، جدید ٹکنالوجی کا سنگ بنیاد، اتنے ہی دلکش ہیں جتنے کہ وہ پیچیدہ ہیں۔ ان کے دل میں اجزاء کی ایک سمفنی ہے جو ہم آہنگی سے کام کر رہی ہے تاکہ ہم آہنگ، وسیع روشنی پیدا ہوسکے۔ یہ بلاگ لیزر ٹکنالوجی کے بارے میں گہری تفہیم فراہم کرنے کے لیے سائنسی اصولوں اور مساوات سے تعاون یافتہ ان اجزا کی پیچیدگیوں پر روشنی ڈالتا ہے۔
لیزر سسٹم کے اجزاء میں اعلی درجے کی بصیرت: پیشہ ور افراد کے لیے ایک تکنیکی نقطہ نظر
| جزو | فنکشن | مثالیں |
| میڈیم حاصل کریں۔ | گین میڈیم ایک لیزر میں موجود مواد ہے جو روشنی کو بڑھانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ آبادی کے الٹ پھیر اور محرک اخراج کے عمل کے ذریعے روشنی کی افزائش کی سہولت فراہم کرتا ہے۔ گین میڈیم کا انتخاب لیزر کی تابکاری کی خصوصیات کا تعین کرتا ہے۔ | سالڈ اسٹیٹ لیزرز: مثال کے طور پر، Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet)، جو طبی اور صنعتی استعمال میں استعمال ہوتا ہے۔گیس لیزرز: مثال کے طور پر، CO2 لیزر، کاٹنے اور ویلڈنگ کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔سیمی کنڈکٹر لیزرز:مثال کے طور پر، لیزر ڈائیوڈس، جو فائبر آپٹکس کمیونیکیشن اور لیزر پوائنٹرز میں استعمال ہوتے ہیں۔ |
| پمپنگ ماخذ | پمپنگ کا ذریعہ آبادی کے الٹ جانے (آبادی کے الٹ جانے کے لیے توانائی کا ذریعہ) حاصل کرنے کے لیے حاصل کرنے والے میڈیم کو توانائی فراہم کرتا ہے، لیزر آپریشن کو قابل بناتا ہے۔ | آپٹیکل پمپنگ: ٹھوس سٹیٹ لیزرز کو پمپ کرنے کے لیے تیز روشنی کے ذرائع جیسے فلیش لیمپ کا استعمال۔الیکٹریکل پمپنگ: الیکٹرک کرنٹ کے ذریعے گیس لیزر میں گیس کو پرجوش کرنا۔سیمی کنڈکٹر پمپنگ: سالڈ اسٹیٹ لیزر میڈیم کو پمپ کرنے کے لیے لیزر ڈائیوڈس کا استعمال۔ |
| آپٹیکل گہا | آپٹیکل کیویٹی، دو آئینے پر مشتمل ہے، روشنی کی عکاسی کرتی ہے تاکہ گین میڈیم میں روشنی کے راستے کی لمبائی کو بڑھایا جا سکے، اس طرح روشنی پروردن میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ روشنی کی سپیکٹرل اور مقامی خصوصیات کو منتخب کرتے ہوئے لیزر ایمپلیفیکیشن کے لیے فیڈ بیک میکانزم فراہم کرتا ہے۔ | Planar-Planar cavity: لیبارٹری تحقیق میں استعمال کیا جاتا ہے، سادہ ساخت.Planar-Concave cavity: صنعتی لیزرز میں عام، اعلی معیار کے بیم فراہم کرتا ہے۔ انگوٹی گہا: رنگ لیزرز کے مخصوص ڈیزائن میں استعمال کیا جاتا ہے، جیسے رنگ گیس لیزر۔ |
دی گین میڈیم: کوانٹم میکینکس اور آپٹیکل انجینئرنگ کا گٹھ جوڑ
حاصل میڈیم میں کوانٹم ڈائنامکس
گین میڈیم وہ جگہ ہے جہاں روشنی پروردن کا بنیادی عمل ہوتا ہے، ایک ایسا رجحان جس کی جڑیں کوانٹم میکانکس میں گہری ہیں۔ درمیانے درجے کے اندر توانائی کی حالتوں اور ذرات کے درمیان تعامل محرک اخراج اور آبادی کے الٹ جانے کے اصولوں کے تحت چلتا ہے۔ روشنی کی شدت (I)، ابتدائی شدت (I0)، عبوری کراس سیکشن (σ21)، اور دو توانائی کی سطحوں (N2 اور N1) پر ذرہ نمبروں کے درمیان اہم تعلق کو مساوات I = I0e^ کے ذریعے بیان کیا گیا ہے۔ (σ21(N2-N1)L)۔ آبادی کے الٹ کو حاصل کرنا، جہاں N2 > N1، پرورش کے لیے ضروری ہے اور یہ لیزر فزکس کا سنگ بنیاد ہے[1].
تین سطحی بمقابلہ چار سطحی نظام
عملی لیزر ڈیزائن میں، تین سطحی اور چار سطحی نظام عام طور پر استعمال کیے جاتے ہیں۔ تین سطحی نظام، جبکہ آسان، آبادی کے الٹ جانے کے لیے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ نچلی لیزر سطح زمینی حالت ہے۔ دوسری طرف، چار سطحی نظام، اعلی توانائی کی سطح سے تیزی سے غیر تابکاری کے زوال کی وجہ سے آبادی کے الٹ جانے کے لیے زیادہ موثر راستہ پیش کرتے ہیں، جو انہیں جدید لیزر ایپلی کیشنز میں زیادہ مقبول بناتے ہیں[2].
Is ایربیم ڈوپڈ گلاسایک فائدہ کا ذریعہ؟
جی ہاں، ایربیئم ڈوپڈ گلاس درحقیقت لیزر سسٹمز میں استعمال ہونے والے گین میڈیم کی ایک قسم ہے۔ اس تناظر میں، "ڈوپنگ" سے مراد شیشے میں ایربیم آئنوں (Er³⁺) کی ایک خاص مقدار کو شامل کرنے کا عمل ہے۔ ایربیم ایک نایاب زمینی عنصر ہے جو شیشے کے میزبان میں شامل ہونے پر، محرک اخراج کے ذریعے روشنی کو مؤثر طریقے سے بڑھا سکتا ہے، یہ لیزر آپریشن میں ایک بنیادی عمل ہے۔
ایربیم ڈوپڈ گلاس فائبر لیزرز اور فائبر یمپلیفائرز میں خاص طور پر ٹیلی کمیونیکیشن انڈسٹری میں اس کے استعمال کے لیے خاص طور پر قابل ذکر ہے۔ یہ ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے کیونکہ یہ 1550 nm کے ارد گرد طول موج پر روشنی کو مؤثر طریقے سے بڑھاتا ہے، جو معیاری سلکا ریشوں میں اس کے کم نقصان کی وجہ سے آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کے لیے ایک اہم طول موج ہے۔
دیerbiumآئن پمپ کی روشنی کو جذب کرتے ہیں (اکثر سے aلیزر ڈایڈڈ) اور اعلی توانائی کی ریاستوں کے لئے پرجوش ہیں۔ جب وہ کم توانائی کی حالت میں واپس آتے ہیں، تو وہ لیزنگ ویو لینتھ پر فوٹون خارج کرتے ہیں، جو لیزر کے عمل میں حصہ ڈالتے ہیں۔ یہ ایربیم ڈوپڈ گلاس کو مختلف لیزر اور ایمپلیفائر ڈیزائنوں میں ایک موثر اور وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا گین میڈیم بناتا ہے۔
متعلقہ بلاگز: خبریں - Erbium-doped Glass: Science & Applications
پمپنگ میکانزم: لیزرز کے پیچھے چلنے والی قوت
آبادی کے الٹ جانے کے حصول کے لیے متنوع طریقے
پمپنگ میکانزم کا انتخاب لیزر ڈیزائن میں اہم ہے، جو کارکردگی سے لے کر آؤٹ پٹ طول موج تک ہر چیز کو متاثر کرتا ہے۔ آپٹیکل پمپنگ، بیرونی روشنی کے ذرائع جیسے فلیش لیمپ یا دیگر لیزرز کا استعمال کرتے ہوئے، سالڈ سٹیٹ اور ڈائی لیزرز میں عام ہے۔ الیکٹریکل ڈسچارج کے طریقے عام طور پر گیس لیزرز میں استعمال کیے جاتے ہیں، جبکہ سیمی کنڈکٹر لیزر اکثر الیکٹران انجیکشن کا استعمال کرتے ہیں۔ ان پمپنگ میکانزم کی کارکردگی، خاص طور پر ڈایڈڈ-پمپڈ سالڈ سٹیٹ لیزرز میں، حالیہ تحقیق کی ایک اہم توجہ رہی ہے، جو اعلی کارکردگی اور کمپیکٹینس کی پیشکش کرتی ہے[3].
پمپنگ کی کارکردگی میں تکنیکی تحفظات
پمپنگ کے عمل کی کارکردگی لیزر ڈیزائن کا ایک اہم پہلو ہے، جس سے مجموعی کارکردگی اور اطلاق کی مناسبیت متاثر ہوتی ہے۔ سالڈ سٹیٹ لیزرز میں، فلیش لیمپ اور لیزر ڈائیوڈز کے درمیان بطور پمپ سورس کا انتخاب سسٹم کی کارکردگی، تھرمل بوجھ، اور بیم کے معیار کو نمایاں طور پر متاثر کر سکتا ہے۔ اعلیٰ طاقت، اعلیٰ کارکردگی والے لیزر ڈائیوڈس کی ترقی نے ڈی پی ایس ایس لیزر سسٹمز میں انقلاب برپا کر دیا ہے، جس سے زیادہ کمپیکٹ اور موثر ڈیزائنوں کو قابل بنایا گیا ہے۔4].
آپٹیکل کیوٹی: لیزر بیم کی انجینئرنگ
کیویٹی ڈیزائن: فزکس اور انجینئرنگ کا ایک بیلنسنگ ایکٹ
آپٹیکل کیویٹی، یا ریزونیٹر، صرف ایک غیر فعال جزو نہیں ہے بلکہ لیزر بیم کی تشکیل میں ایک فعال حصہ دار ہے۔ گہا کا ڈیزائن، بشمول آئینے کی گھماؤ اور سیدھ، لیزر کے استحکام، وضع کی ساخت، اور آؤٹ پٹ کا تعین کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ گہا کو نقصانات کو کم کرتے ہوئے آپٹیکل فائدہ کو بڑھانے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے، یہ ایک چیلنج ہے جو آپٹیکل انجینئرنگ کو لہر آپٹکس کے ساتھ جوڑتا ہے۔5.
دوغلی کنڈیشنز اور موڈ سلیکشن
لیزر دولن ہونے کے لیے، میڈیم کے ذریعے فراہم کردہ فائدہ گہا کے اندر ہونے والے نقصانات سے زیادہ ہونا چاہیے۔ یہ حالت، مربوط لہر سپرپوزیشن کی ضرورت کے ساتھ، یہ حکم دیتی ہے کہ صرف مخصوص طول البلد طریقوں کی حمایت کی جاتی ہے۔ موڈ اسپیسنگ اور مجموعی موڈ کا ڈھانچہ گہا کی جسمانی لمبائی اور گین میڈیم کے ریفریکٹیو انڈیکس سے متاثر ہوتا ہے[6].
نتیجہ
لیزر سسٹمز کے ڈیزائن اور آپریشن میں طبیعیات اور انجینئرنگ کے اصولوں کا ایک وسیع دائرہ شامل ہے۔ حاصل کرنے والے کوانٹم میکینکس سے لے کر آپٹیکل کیویٹی کی پیچیدہ انجینئرنگ تک، لیزر سسٹم کا ہر جزو اس کی مجموعی فعالیت میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ اس مضمون نے لیزر ٹکنالوجی کی پیچیدہ دنیا کی ایک جھلک پیش کی ہے، ایسی بصیرتیں پیش کی ہیں جو اس شعبے میں پروفیسرز اور آپٹیکل انجینئرز کی جدید تفہیم کے ساتھ گونجتی ہیں۔
حوالہ جات
- 1. سیگ مین، اے ای (1986)۔ لیزرز یونیورسٹی سائنس کی کتابیں۔
- 2. Svelto, O. (2010). لیزر کے اصول۔ اسپرنگر۔
- 3. Koechner، W. (2006). سالڈ اسٹیٹ لیزر انجینئرنگ۔ اسپرنگر۔
- 4. پائپر، جے اے، اور ملڈرین، آر پی (2014)۔ ڈایڈڈ پمپڈ سالڈ اسٹیٹ لیزرز۔ لیزر ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشنز کی ہینڈ بک میں (جلد III)۔ سی آر سی پریس۔
- 5. میلونی، پی ڈبلیو، اور ایبرلی، جے ایچ (2010)۔ لیزر فزکس۔ ولی۔
- 6. سلفواسٹ، ڈبلیو ٹی (2004)۔ لیزر کے بنیادی اصول۔ کیمبرج یونیورسٹی پریس۔
پوسٹ ٹائم: نومبر-27-2023