لیزر میں آپٹیکل پمپنگ کیا ہے؟

فوری پوسٹ کے لیے ہمارے سوشل میڈیا کو سبسکرائب کریں۔

اس کے جوہر میں، لیزر پمپنگ ایک ایسی حالت کو حاصل کرنے کے لیے ایک میڈیم کو توانائی بخشنے کا عمل ہے جہاں وہ لیزر روشنی کا اخراج کر سکتا ہے۔یہ عام طور پر میڈیم میں روشنی یا برقی رو کو انجیکشن لگا کر کیا جاتا ہے، اس کے ایٹموں کو پرجوش کر کے اور مربوط روشنی کے اخراج کا باعث بنتا ہے۔یہ بنیادی عمل 20ویں صدی کے وسط میں پہلی لیزر کی آمد کے بعد سے نمایاں طور پر تیار ہوا ہے۔

جبکہ اکثر شرح مساوات کے ذریعہ ماڈلنگ کی جاتی ہے، لیزر پمپنگ بنیادی طور پر ایک کوانٹم مکینیکل عمل ہے۔اس میں فوٹونز اور گین میڈیم کے جوہری یا سالماتی ڈھانچے کے درمیان پیچیدہ تعاملات شامل ہیں۔اعلی درجے کے ماڈلز ربی دوغلوں جیسے مظاہر پر غور کرتے ہیں، جو ان تعاملات کے بارے میں زیادہ نفیس تفہیم فراہم کرتے ہیں۔

لیزر پمپنگ ایک ایسا عمل ہے جہاں توانائی، عام طور پر روشنی یا برقی رو کی شکل میں، لیزر کے حاصل کرنے والے میڈیم کو فراہم کی جاتی ہے تاکہ اس کے ایٹموں یا مالیکیولز کو توانائی کی اعلیٰ حالتوں میں لے جایا جا سکے۔یہ توانائی کی منتقلی آبادی کے الٹ جانے کو حاصل کرنے کے لیے بہت اہم ہے، ایک ایسی ریاست جہاں کم توانائی کی حالت کے مقابلے میں زیادہ ذرات پرجوش ہوتے ہیں، جو میڈیم کو محرک اخراج کے ذریعے روشنی کو بڑھانے کے قابل بناتا ہے۔اس عمل میں پیچیدہ کوانٹم تعاملات شامل ہوتے ہیں، جو اکثر شرح مساوات یا زیادہ جدید کوانٹم مکینیکل فریم ورک کے ذریعے وضع کیے جاتے ہیں۔کلیدی پہلوؤں میں پمپ کے ذریعہ کا انتخاب (جیسے لیزر ڈائیوڈس یا ڈسچارج لیمپ)، پمپ جیومیٹری (سائیڈ یا اینڈ پمپنگ)، اور پمپ کی روشنی کی خصوصیات (سپیکٹرم، شدت، بیم کا معیار، پولرائزیشن) کی اصلاح شامل ہے تاکہ پمپ کی مخصوص ضروریات کو پورا کیا جاسکے۔ میڈیم حاصل کریں.لیزر پمپنگ مختلف لیزر اقسام میں بنیادی ہے، بشمول سالڈ سٹیٹ، سیمی کنڈکٹر، اور گیس لیزر، اور لیزر کے موثر اور موثر آپریشن کے لیے ضروری ہے۔

آپٹیکلی پمپڈ لیزرز کی اقسام

 

1. ڈوپڈ انسولیٹر کے ساتھ سالڈ سٹیٹ لیزر

· جائزہ:یہ لیزرز برقی طور پر موصل ہوسٹ میڈیم کا استعمال کرتے ہیں اور لیزر ایکٹیو آئنوں کو توانائی بخشنے کے لیے آپٹیکل پمپنگ پر انحصار کرتے ہیں۔ایک عام مثال YAG لیزرز میں نیوڈیمیم ہے۔

·حالیہ تحقیق:A. Antipov et al کی طرف سے ایک مطالعہ.اسپن ایکسچینج آپٹیکل پمپنگ کے لیے ٹھوس حالت کے قریب IR لیزر پر بحث کرتا ہے۔یہ تحقیق ٹھوس ریاست لیزر ٹیکنالوجی میں پیشرفت پر روشنی ڈالتی ہے، خاص طور پر قریب کے انفراریڈ سپیکٹرم میں، جو میڈیکل امیجنگ اور ٹیلی کمیونیکیشن جیسی ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔

مزید پڑھنے:سپن ایکسچینج آپٹیکل پمپنگ کے لیے ایک ٹھوس حالت کے قریب IR لیزر

2. سیمی کنڈکٹر لیزرز

·عام معلومات: عام طور پر برقی طور پر پمپ کیے جانے والے، سیمی کنڈکٹر لیزرز آپٹیکل پمپنگ سے بھی فائدہ اٹھا سکتے ہیں، خاص طور پر ایسی ایپلی کیشنز میں جن میں زیادہ چمک کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ورٹیکل ایکسٹرنل کیوٹی سرفیس ایمیٹنگ لیزرز (VECSELs)۔

·حالیہ پیش رفت: الٹرا فاسٹ سالڈ سٹیٹ اور سیمی کنڈکٹر لیزرز سے آپٹیکل فریکوئنسی کنگھیوں پر یو کیلر کا کام ڈایڈڈ پمپڈ سالڈ سٹیٹ اور سیمی کنڈکٹر لیزرز سے مستحکم فریکوئنسی کنگھیوں کی نسل کے بارے میں بصیرت فراہم کرتا ہے۔یہ ترقی آپٹیکل فریکوئنسی میٹرولوجی میں ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔

مزید پڑھنے:الٹرا فاسٹ سالڈ سٹیٹ اور سیمی کنڈکٹر لیزرز سے آپٹیکل فریکوئنسی کنگھیاں

3. گیس لیزر

·گیس لیزرز میں آپٹیکل پمپنگ: بعض قسم کے گیس لیزرز، جیسے الکلی واپر لیزر، آپٹیکل پمپنگ کا استعمال کرتے ہیں۔یہ لیزر اکثر ایسی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جن میں مخصوص خصوصیات کے ساتھ مربوط روشنی کے ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

 

آپٹیکل پمپنگ کے ذرائع

ڈسچارج لیمپ: لیمپ پمپڈ لیزرز میں عام، ڈسچارج لیمپ اپنی اعلی طاقت اور وسیع اسپیکٹرم کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔YA Mandryko et al.سولڈ سٹیٹ لیزرز کے فعال میڈیا آپٹیکل پمپنگ زینون لیمپ میں امپلس آرک ڈسچارج جنریشن کا پاور ماڈل تیار کیا۔یہ ماڈل امپلس پمپنگ لیمپ کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے، جو موثر لیزر آپریشن کے لیے اہم ہے۔

لیزر ڈائیوڈس:ڈایڈڈ پمپڈ لیزرز میں استعمال کیا جاتا ہے، لیزر ڈایڈس اعلی کارکردگی، کمپیکٹ سائز، اور باریک ٹیون کرنے کی صلاحیت جیسے فوائد پیش کرتے ہیں۔

مزید پڑھنے:لیزر ڈایڈڈ کیا ہے؟

فلیش لیمپ: فلیش لیمپ شدید، وسیع اسپیکٹرم روشنی کے ذرائع ہیں جو عام طور پر سالڈ سٹیٹ لیزرز، جیسے روبی یا Nd:YAG لیزرز کو پمپ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔وہ روشنی کا ایک اعلی شدت والا پھٹ فراہم کرتے ہیں جو لیزر میڈیم کو پرجوش کرتا ہے۔

آرک لیمپ: فلیش لیمپ کی طرح لیکن مسلسل کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے، آرک لیمپ تیز روشنی کا ایک مستحکم ذریعہ پیش کرتے ہیں۔وہ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جہاں مسلسل لہر (CW) لیزر آپریشن کی ضرورت ہوتی ہے.

ایل ای ڈی (روشنی خارج کرنے والے ڈائیوڈس): اگرچہ لیزر ڈائیوڈس کی طرح عام نہیں ہے، LEDs کو کم پاور ایپلی کیشنز میں آپٹیکل پمپنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔وہ اپنی لمبی زندگی، کم قیمت، اور مختلف طول موجوں میں دستیاب ہونے کی وجہ سے فائدہ مند ہیں۔

سورج کی روشنی: کچھ تجرباتی سیٹ اپس میں، مرتکز سورج کی روشنی کو شمسی توانائی سے چلنے والے لیزرز کے لیے پمپ کے ذریعہ کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔یہ طریقہ شمسی توانائی کو استعمال کرتا ہے، اسے ایک قابل تجدید اور سرمایہ کاری مؤثر ذریعہ بناتا ہے، حالانکہ یہ مصنوعی روشنی کے ذرائع کے مقابلے میں کم کنٹرول اور کم شدید ہے۔

فائبر کپلڈ لیزر ڈائیوڈس: یہ آپٹیکل ریشوں کے ساتھ مل کر لیزر ڈائیوڈز ہیں، جو پمپ کی روشنی کو زیادہ مؤثر طریقے سے لیزر میڈیم تک پہنچاتے ہیں۔یہ طریقہ خاص طور پر فائبر لیزرز میں مفید ہے اور ایسے حالات میں جہاں پمپ لائٹ کی درست ترسیل ضروری ہے۔

دوسرے لیزر: بعض اوقات، ایک لیزر دوسرے کو پمپ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔مثال کے طور پر، فریکوئنسی دوگنا Nd: YAG لیزر ڈائی لیزر کو پمپ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔یہ طریقہ اکثر اس وقت استعمال ہوتا ہے جب پمپنگ کے عمل کے لیے مخصوص طول موج کی ضرورت ہوتی ہے جو روایتی روشنی کے ذرائع سے آسانی سے حاصل نہیں ہوتی ہے۔ 

 

ڈایڈڈ پمپ ٹھوس ریاست لیزر

ابتدائی توانائی کا ذریعہ: یہ عمل ڈائیوڈ لیزر سے شروع ہوتا ہے، جو پمپ کے ذریعہ کے طور پر کام کرتا ہے۔ڈائیوڈ لیزرز کا انتخاب ان کی کارکردگی، کمپیکٹ سائز، اور مخصوص طول موج پر روشنی خارج کرنے کی صلاحیت کے لیے کیا جاتا ہے۔

پمپ لائٹ:ڈایڈڈ لیزر روشنی خارج کرتا ہے جو سالڈ سٹیٹ گین میڈیم کے ذریعے جذب ہوتا ہے۔ڈایڈڈ لیزر کی طول موج حاصل کرنے والے میڈیم کی جذب کی خصوصیات کے مطابق بنائی گئی ہے۔

ٹھوس ریاستمیڈیم حاصل کریں۔

مواد:ڈی پی ایس ایس لیزرز میں حاصل کرنے کا میڈیم عام طور پر ایک ٹھوس ریاست کا مواد ہے جیسے Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet)، Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate)، یا Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Garnetum Aluminium)۔

ڈوپنگ:یہ مواد نایاب زمین کے آئنوں (جیسے Nd یا Yb) کے ساتھ ڈوپڈ ہیں، جو فعال لیزر آئن ہیں۔

 

توانائی جذب اور حوصلہ افزائی:جب ڈایڈڈ لیزر سے پمپ لائٹ گین میڈیم میں داخل ہوتی ہے تو نایاب زمین کے آئن اس توانائی کو جذب کرتے ہیں اور اعلی توانائی کی حالتوں میں پرجوش ہوجاتے ہیں۔

آبادی کا الٹا

آبادی کا الٹا حصول:لیزر ایکشن کی کلید گین میڈیم میں آبادی کے الٹ کو حاصل کرنا ہے۔اس کا مطلب یہ ہے کہ زمینی حالت کے مقابلے زیادہ آئن پرجوش حالت میں ہیں۔

محرک اخراج:ایک بار آبادی کا الٹ جانے کے بعد، پرجوش اور زمینی ریاستوں کے درمیان توانائی کے فرق سے مماثل ایک فوٹون کا تعارف پرجوش آئنوں کو زمینی حالت میں واپس آنے کے لیے تحریک دے سکتا ہے، اس عمل میں ایک فوٹون کا اخراج ہوتا ہے۔

 

آپٹیکل ریزونیٹر

آئینہ: گین میڈیم آپٹیکل ریزونیٹر کے اندر رکھا جاتا ہے، جو عام طور پر میڈیم کے ہر سرے پر دو آئینے سے بنتا ہے۔

فیڈ بیک اور ایمپلیفیکیشن: آئینے میں سے ایک انتہائی عکاس ہے، اور دوسرا جزوی طور پر عکاس ہے۔فوٹون ان آئینے کے درمیان آگے پیچھے اچھالتے ہیں، زیادہ اخراج کو متحرک کرتے ہیں اور روشنی کو بڑھاتے ہیں۔

 

لیزر کا اخراج

مربوط روشنی: جو فوٹون خارج ہوتے ہیں وہ مربوط ہوتے ہیں، یعنی وہ مرحلے میں ہوتے ہیں اور ایک ہی طول موج رکھتے ہیں۔

آؤٹ پٹ: جزوی طور پر عکاس آئینہ اس روشنی میں سے کچھ کو گزرنے دیتا ہے، لیزر بیم بناتا ہے جو DPSS لیزر سے باہر نکلتا ہے۔

 

پمپنگ جیومیٹریز: سائیڈ بمقابلہ اینڈ پمپنگ

 

پمپنگ کا طریقہ تفصیل درخواستیں فوائد چیلنجز
سائیڈ پمپنگ پمپ لائٹ لیزر میڈیم پر کھڑے ہو کر متعارف کرائی گئی۔ راڈ یا فائبر لیزرز پمپ لائٹ کی یکساں تقسیم، ہائی پاور ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔ غیر یکساں منافع کی تقسیم، کم بیم کا معیار
پمپنگ ختم کریں۔ لیزر بیم کے طور پر ایک ہی محور کے ساتھ ہدایت پمپ روشنی سالڈ اسٹیٹ لیزرز جیسے Nd:YAG یکساں حاصل کی تقسیم، اعلیٰ بیم کا معیار پیچیدہ سیدھ، ہائی پاور لیزرز میں کم موثر گرمی کی کھپت

موثر پمپ لائٹ کے تقاضے

 

ضرورت اہمیت اثر/توازن اضافی نوٹس
سپیکٹرم کی مناسبیت طول موج لیزر میڈیم کے جذب سپیکٹرم سے مماثل ہونی چاہیے۔ موثر جذب اور آبادی کے موثر الٹ کو یقینی بناتا ہے۔ -
شدت مطلوبہ جوش کی سطح کے لیے کافی زیادہ ہونا چاہیے۔ ضرورت سے زیادہ شدت حرارتی نقصان کا سبب بن سکتی ہے۔بہت کم آبادی کا الٹا حاصل نہیں کرے گا۔ -
بیم کوالٹی اینڈ پمپڈ لیزرز میں خاص طور پر اہم موثر جوڑے کو یقینی بناتا ہے اور لیزر بیم کے اخراج کے معیار میں حصہ ڈالتا ہے۔ پمپ لائٹ اور لیزر موڈ والیوم کے عین اوورلیپ کے لیے بیم کا اعلیٰ معیار اہم ہے۔
پولرائزیشن anisotropic خصوصیات کے ساتھ میڈیا کے لئے ضروری ہے جذب کی کارکردگی کو بڑھاتا ہے اور خارج ہونے والی لیزر لائٹ پولرائزیشن کو متاثر کر سکتا ہے۔ مخصوص پولرائزیشن حالت ضروری ہو سکتی ہے۔
شدت کا شور کم شور کی سطح اہم ہیں۔ پمپ کی روشنی کی شدت میں اتار چڑھاو لیزر آؤٹ پٹ کے معیار اور استحکام کو متاثر کر سکتا ہے۔ اعلی استحکام اور درستگی کی ضرورت ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔
متعلقہ لیزر ایپلی کیشن
متعلقہ مصنوعات

پوسٹ ٹائم: دسمبر-01-2023