वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के फल हमेशा सैद्धांतिक आधार तैयार करने के तुरंत बाद अपनी ठोस व्यावहारिक अभिव्यक्ति नहीं पाते हैं। लेजर तकनीक के साथ ऐसा हुआ, जिसकी संभावनाओं का अभी तक पूरी तरह से खुलासा नहीं हो पाया है। ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर का सिद्धांत, जिसके आधार पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करने वाले उपकरणों की अवधारणा बनाई गई थी, लेजर तकनीक के अनुकूलन के कारण आंशिक रूप से महारत हासिल थी। हालांकि, विशेषज्ञ ध्यान दें कि ऑप्टिकल विकिरण की क्षमता भविष्य में कई खोजों का आधार बन सकती है।
डिवाइस के संचालन का सिद्धांत
इस मामले में, क्वांटम जनरेटर को एक लेजर डिवाइस के रूप में समझा जाता है जो उत्तेजित मोनोक्रोमैटिक, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक या सुसंगत विकिरण की स्थितियों के तहत ऑप्टिकल रेंज में काम करता है। अनुवाद में लेज़र शब्द की उत्पत्ति ही प्रकाश प्रवर्धन के प्रभाव को इंगित करती है।उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा। आज तक, एक लेज़र डिवाइस के कार्यान्वयन के लिए कई अवधारणाएँ हैं, जो विभिन्न परिस्थितियों में एक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर के संचालन के सिद्धांतों की अस्पष्टता के कारण है।
मुख्य अंतर लक्ष्य पदार्थ के साथ लेजर विकिरण की बातचीत का सिद्धांत है। विकिरण की प्रक्रिया में, कुछ भागों (क्वांटा) में ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है, जो आपको काम के माहौल या लक्ष्य वस्तु की सामग्री पर उत्सर्जक के प्रभाव की प्रकृति को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। बुनियादी मापदंडों में जो आपको लेजर के इलेक्ट्रोकेमिकल और ऑप्टिकल प्रभावों के स्तर को समायोजित करने की अनुमति देते हैं, ध्यान केंद्रित करते हैं, फ्लक्स एकाग्रता की डिग्री, तरंग दैर्ध्य, दिशात्मकता, आदि प्रतिष्ठित हैं। कुछ तकनीकी प्रक्रियाओं में, विकिरण का समय मोड भी एक खेलता है भूमिका - उदाहरण के लिए, दालों में एक क्षण से लेकर कई वर्षों तक के अंतराल के साथ कुछ सेकंड से लेकर दसियों फ़ैमटोसेकंड तक की अवधि हो सकती है।
सिनेर्जिक लेजर संरचना
एक ऑप्टिकल लेजर की अवधारणा की शुरुआत में, भौतिक शब्दों में क्वांटम विकिरण की प्रणाली को आमतौर पर कई ऊर्जा घटकों के स्व-संगठन के रूप में समझा जाता था। इस प्रकार, सहक्रिया विज्ञान की अवधारणा का गठन किया गया, जिसने लेजर के विकासवादी विकास के मुख्य गुणों और चरणों को तैयार करना संभव बना दिया। लेजर के संचालन के प्रकार और सिद्धांत के बावजूद, इसकी क्रिया में प्रमुख कारक प्रकाश परमाणुओं के संतुलन से परे जा रहा है, जब सिस्टम अस्थिर हो जाता है और साथ ही साथ खुला रहता है।
विकिरण की स्थानिक समरूपता में विचलन स्पंदित की उपस्थिति के लिए स्थितियां पैदा करता हैबहे। पंपिंग (विचलन) के एक निश्चित मूल्य तक पहुंचने के बाद, सुसंगत विकिरण का ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर नियंत्रित हो जाता है और एक स्व-आयोजन प्रणाली के तत्वों के साथ एक क्रमबद्ध विघटनकारी संरचना में बदल जाता है। कुछ शर्तों के तहत, उपकरण स्पंदित विकिरण मोड में चक्रीय रूप से काम कर सकता है, और इसके परिवर्तन से अराजक स्पंदन होंगे।
लेजर काम करने वाले घटक
अब यह ऑपरेशन के सिद्धांत से विशिष्ट भौतिक और तकनीकी स्थितियों में जाने के लायक है जिसमें कुछ विशेषताओं वाला एक लेजर सिस्टम संचालित होता है। ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर के प्रदर्शन के दृष्टिकोण से सबसे महत्वपूर्ण, सक्रिय माध्यम है। इससे, विशेष रूप से, प्रवाह के प्रवर्धन की तीव्रता, प्रतिक्रिया के गुणों और समग्र रूप से ऑप्टिकल सिग्नल पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, विकिरण उस गैस मिश्रण में हो सकता है जिस पर आज अधिकांश लेजर उपकरण काम करते हैं।
अगले घटक को ऊर्जा स्रोत द्वारा दर्शाया जाता है। इसकी सहायता से सक्रिय माध्यम के परमाणुओं की जनसंख्या का व्युत्क्रमण बनाए रखने के लिए परिस्थितियाँ निर्मित होती हैं। यदि हम एक सहक्रियात्मक संरचना के साथ एक सादृश्य बनाते हैं, तो यह ऊर्जा स्रोत है जो सामान्य अवस्था से प्रकाश के विचलन में एक प्रकार के कारक के रूप में कार्य करेगा। समर्थन जितना अधिक शक्तिशाली होगा, सिस्टम की पंपिंग उतनी ही अधिक होगी और लेजर प्रभाव उतना ही प्रभावी होगा। काम कर रहे बुनियादी ढांचे का तीसरा घटक गुंजयमान यंत्र है, जो काम के माहौल से गुजरते हुए कई विकिरण प्रदान करता है। एक ही घटक एक उपयोगी में ऑप्टिकल विकिरण के उत्पादन में योगदान देता हैस्पेक्ट्रम।
हे-ने लेजर डिवाइस
एक आधुनिक लेजर का सबसे सामान्य रूप कारक, जिसका संरचनात्मक आधार एक गैस डिस्चार्ज ट्यूब, ऑप्टिकल रेज़ोनेटर दर्पण और एक बिजली की आपूर्ति है। एक कार्यशील माध्यम (ट्यूब फिलर) के रूप में हीलियम और नियॉन के मिश्रण का उपयोग किया जाता है, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है। ट्यूब ही क्वार्ट्ज ग्लास से बना है। मानक बेलनाकार संरचनाओं की मोटाई 4 से 15 मिमी तक भिन्न होती है, और लंबाई 5 सेमी से 3 मीटर तक भिन्न होती है। पाइप के सिरों पर, वे एक मामूली ढलान के साथ फ्लैट ग्लास के साथ बंद होते हैं, जो पर्याप्त स्तर के लेजर ध्रुवीकरण को सुनिश्चित करता है।.
हीलियम-नियॉन मिश्रण पर आधारित एक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर में 1.5 गीगाहर्ट्ज़ के क्रम के उत्सर्जन बैंड की एक छोटी वर्णक्रमीय चौड़ाई होती है। यह विशेषता कई परिचालन लाभ प्रदान करती है, जिससे इंटरफेरोमेट्री, दृश्य सूचना पाठक, स्पेक्ट्रोस्कोपी, आदि में डिवाइस की सफलता होती है।
सेमीकंडक्टर लेजर डिवाइस
ऐसे उपकरणों में काम करने वाले माध्यम का स्थान एक अर्धचालक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो एक त्रि- या पेंटावैलेंट रसायन (सिलिकॉन, इंडियम) के परमाणुओं के साथ अशुद्धियों के रूप में क्रिस्टलीय तत्वों पर आधारित होता है। चालकता के संदर्भ में, यह लेजर डाइलेक्ट्रिक्स और पूर्ण कंडक्टर के बीच खड़ा है। काम करने वाले गुणों में अंतर तापमान मूल्यों के मापदंडों, अशुद्धियों की एकाग्रता और लक्ष्य सामग्री पर भौतिक प्रभाव की प्रकृति से गुजरता है। इस मामले में, पंपिंग का ऊर्जा स्रोत बिजली हो सकता है,चुंबकीय विकिरण या इलेक्ट्रॉन बीम।
ऑप्टिकल सेमीकंडक्टर क्वांटम जनरेटर का उपकरण अक्सर ठोस सामग्री से बने एक शक्तिशाली एलईडी का उपयोग करता है, जो बड़ी मात्रा में ऊर्जा जमा कर सकता है। एक और बात यह है कि बढ़े हुए विद्युत और यांत्रिक भार की स्थिति में काम करने से काम करने वाले तत्व जल्दी खराब हो जाते हैं।
डाई लेजर डिवाइस
इस प्रकार के ऑप्टिकल जनरेटर ने लेजर तकनीक में एक नई दिशा के गठन की नींव रखी, जो पिकोसेकंड तक की पल्स अवधि के साथ काम करती है। यह एक सक्रिय माध्यम के रूप में कार्बनिक रंगों के उपयोग के कारण संभव हो गया, लेकिन एक अन्य लेजर, आमतौर पर एक आर्गन, को पंपिंग कार्य करना चाहिए।
रंगों पर ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर के डिजाइन के लिए, क्युवेट के रूप में एक विशेष आधार का उपयोग अल्ट्राशॉर्ट दालों को प्रदान करने के लिए किया जाता है, जहां वैक्यूम की स्थिति बनती है। ऐसे वातावरण में रिंग रेज़ोनेटर वाले मॉडल तरल डाई को 10 m/s तक की गति से पंप करने की अनुमति देते हैं।
फाइबर ऑप्टिक उत्सर्जक की विशेषताएं
एक प्रकार का लेजर उपकरण जिसमें एक रेज़ोनेटर के कार्य ऑप्टिकल फाइबर द्वारा किए जाते हैं। परिचालन गुणों के दृष्टिकोण से, यह जनरेटर ऑप्टिकल विकिरण की मात्रा के मामले में सबसे अधिक उत्पादक है। और यह इस तथ्य के बावजूद कि अन्य प्रकार के लेज़रों की तुलना में डिवाइस का डिज़ाइन बहुत मामूली आकार का है।
केइस तरह के ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर की विशेषताओं में पंप स्रोतों को जोड़ने की संभावनाओं के संदर्भ में बहुमुखी प्रतिभा भी शामिल है। आमतौर पर, इसके लिए ऑप्टिकल वेवगाइड्स के पूरे समूह का उपयोग किया जाता है, जो एक सक्रिय पदार्थ के साथ मॉड्यूल में संयुक्त होते हैं, जो डिवाइस के संरचनात्मक और कार्यात्मक अनुकूलन में भी योगदान देता है।
प्रबंधन प्रणाली का कार्यान्वयन
अधिकांश उपकरण विद्युत आधार पर आधारित होते हैं, जिसके कारण प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से ऊर्जा पंपिंग प्रदान की जाती है। सरलतम प्रणालियों में, इस बिजली आपूर्ति प्रणाली के माध्यम से, बिजली संकेतकों की निगरानी की जाती है जो एक निश्चित ऑप्टिकल रेंज के भीतर विकिरण की तीव्रता को प्रभावित करते हैं।
पेशेवर क्वांटम जनरेटर में प्रवाह नियंत्रण के लिए एक विकसित ऑप्टिकल इन्फ्रास्ट्रक्चर भी होता है। ऐसे मॉड्यूल के माध्यम से, विशेष रूप से, नोजल की दिशा, नाड़ी की शक्ति और लंबाई, आवृत्ति, तापमान और अन्य परिचालन विशेषताओं को नियंत्रित किया जाता है।
लेजरों के अनुप्रयोग के क्षेत्र
यद्यपि ऑप्टिकल जनरेटर अभी भी पूरी तरह से प्रकट क्षमताओं वाले उपकरण नहीं हैं, लेकिन आज ऐसे क्षेत्र का नाम देना मुश्किल है जहां उनका उपयोग नहीं किया जाएगा। उन्होंने उद्योग को न्यूनतम लागत पर ठोस सामग्री काटने के लिए अत्यधिक कुशल उपकरण के रूप में सबसे मूल्यवान व्यावहारिक प्रभाव दिया।
नेत्र माइक्रोसर्जरी और कॉस्मेटोलॉजी के संबंध में चिकित्सा पद्धतियों में ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक सार्वभौमिक लेजरतथाकथित रक्तहीन स्केलपेल दवा में एक उपकरण बन गए हैं, जो न केवल विच्छेदन की अनुमति देते हैं, बल्कि जैविक ऊतकों को भी जोड़ते हैं।
निष्कर्ष
आज, ऑप्टिकल विकिरण जनरेटर के विकास में कई आशाजनक दिशाएँ हैं। सबसे लोकप्रिय लोगों में परत-दर-परत संश्लेषण तकनीक, 3 डी मॉडलिंग, रोबोटिक्स (लेजर ट्रैकर्स) के साथ संयोजन की अवधारणा आदि शामिल हैं। प्रत्येक मामले में, यह माना जाता है कि ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर का अपना विशेष अनुप्रयोग होगा - सतह प्रसंस्करण से सामग्री और विकिरण के माध्यम से आग बुझाने के लिए मिश्रित उत्पादों का अल्ट्रा-फास्ट निर्माण।
जाहिर है, अधिक जटिल कार्यों के लिए लेजर तकनीक की शक्ति बढ़ाने की आवश्यकता होगी, जिसके परिणामस्वरूप इसके खतरे की दहलीज भी बढ़ जाएगी। यदि आज ऐसे उपकरणों के साथ काम करते समय सुरक्षा सुनिश्चित करने का मुख्य कारण आंखों पर इसका हानिकारक प्रभाव है, तो भविष्य में हम उन सामग्रियों और वस्तुओं के विशेष संरक्षण के बारे में बात कर सकते हैं जिनके पास उपकरण का उपयोग आयोजित किया जाता है।
