লেজারে অপটিক্যাল পাম্পিং কী?

দ্রুত পোস্টের জন্য আমাদের সোশ্যাল মিডিয়াতে সাবস্ক্রাইব করুন

মূলত, লেজার পাম্পিং হল একটি মাধ্যমকে এমন একটি অবস্থায় উজ্জীবিত করার প্রক্রিয়া যেখানে এটি লেজার আলো নির্গত করতে পারে। এটি সাধারণত মাধ্যমের মধ্যে আলো বা বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবেশ করিয়ে করা হয়, এর পরমাণুগুলিকে উত্তেজিত করে এবং সুসংগত আলো নির্গত করে। বিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে প্রথম লেজারের আবির্ভাবের পর থেকে এই মৌলিক প্রক্রিয়াটি উল্লেখযোগ্যভাবে বিকশিত হয়েছে।

যদিও প্রায়শই হার সমীকরণ দ্বারা মডেল করা হয়, লেজার পাম্পিং মূলত একটি কোয়ান্টাম যান্ত্রিক প্রক্রিয়া। এতে ফোটন এবং লাভ মাধ্যমের পারমাণবিক বা আণবিক কাঠামোর মধ্যে জটিল মিথস্ক্রিয়া জড়িত। উন্নত মডেলগুলি রাবি দোলনের মতো ঘটনা বিবেচনা করে, যা এই মিথস্ক্রিয়াগুলির আরও সূক্ষ্ম ধারণা প্রদান করে।

লেজার পাম্পিং এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে শক্তি, সাধারণত আলো বা বৈদ্যুতিক প্রবাহের আকারে, লেজারের লাভ মাধ্যমের সাথে সরবরাহ করা হয় যাতে এর পরমাণু বা অণুগুলিকে উচ্চ শক্তি অবস্থায় উন্নীত করা যায়। এই শক্তি স্থানান্তর জনসংখ্যা বিপরীতকরণ অর্জনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, এমন একটি অবস্থা যেখানে কম শক্তি অবস্থার তুলনায় বেশি কণা উত্তেজিত হয়, যা মাধ্যমটিকে উদ্দীপিত নির্গমনের মাধ্যমে আলোকে প্রশস্ত করতে সক্ষম করে। এই প্রক্রিয়াটিতে জটিল কোয়ান্টাম মিথস্ক্রিয়া জড়িত, যা প্রায়শই হার সমীকরণ বা আরও উন্নত কোয়ান্টাম যান্ত্রিক কাঠামোর মাধ্যমে মডেল করা হয়। মূল দিকগুলির মধ্যে রয়েছে পাম্প উৎসের পছন্দ (যেমন লেজার ডায়োড বা ডিসচার্জ ল্যাম্প), পাম্প জ্যামিতি (পার্শ্ব বা প্রান্ত পাম্পিং), এবং লাভ মাধ্যমের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার সাথে মেলে পাম্প আলোর বৈশিষ্ট্যগুলির (বর্ণালী, তীব্রতা, রশ্মির গুণমান, মেরুকরণ) অপ্টিমাইজেশন। লেজার পাম্পিং বিভিন্ন ধরণের লেজারে মৌলিক, যার মধ্যে রয়েছে সলিড-স্টেট, সেমিকন্ডাক্টর এবং গ্যাস লেজার, এবং লেজারের দক্ষ এবং কার্যকর অপারেশনের জন্য অপরিহার্য।

অপটিক্যালি পাম্পড লেজারের বিভিন্ন প্রকারভেদ

 

১. ডোপড ইনসুলেটর সহ সলিড-স্টেট লেজার

· সংক্ষিপ্ত বিবরণ:এই লেজারগুলি একটি বৈদ্যুতিকভাবে অন্তরক হোস্ট মাধ্যম ব্যবহার করে এবং লেজার-সক্রিয় আয়নগুলিকে শক্তি প্রদানের জন্য অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের উপর নির্ভর করে। একটি সাধারণ উদাহরণ হল YAG লেজারগুলিতে নিওডিয়ামিয়াম।

·সাম্প্রতিক গবেষণা:এ. অ্যান্টিপভ এবং অন্যান্যদের একটি গবেষণায় স্পিন-এক্সচেঞ্জ অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের জন্য একটি সলিড-স্টেট কাছাকাছি-আইআর লেজার নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। এই গবেষণাটি সলিড-স্টেট লেজার প্রযুক্তির অগ্রগতি তুলে ধরে, বিশেষ করে কাছাকাছি-ইনফ্রারেড বর্ণালীতে, যা মেডিকেল ইমেজিং এবং টেলিযোগাযোগের মতো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

আরও পড়ুন:স্পিন-এক্সচেঞ্জ অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের জন্য একটি সলিড-স্টেট নিয়ার-আইআর লেজার

2. সেমিকন্ডাক্টর লেজার

·সাধারণ তথ্য: সাধারণত বৈদ্যুতিকভাবে পাম্প করা, সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি অপটিক্যাল পাম্পিং থেকেও উপকৃত হতে পারে, বিশেষ করে উচ্চ উজ্জ্বলতার প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, যেমন ভার্টিক্যাল এক্সটার্নাল ক্যাভিটি সারফেস এমিটিং লেজার (VECSELs)।

·সাম্প্রতিক উন্নয়ন: অতি দ্রুত সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি চিরুনি নিয়ে ইউ. কেলারের কাজ ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে স্থিতিশীল ফ্রিকোয়েন্সি চিরুনি তৈরির অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি মেট্রোলজির প্রয়োগের জন্য এই অগ্রগতি তাৎপর্যপূর্ণ।

আরও পড়ুন:অতি দ্রুত সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস

৩. গ্যাস লেজার

·গ্যাস লেজারে অপটিক্যাল পাম্পিং: কিছু ধরণের গ্যাস লেজার, যেমন ক্ষারীয় বাষ্প লেজার, অপটিক্যাল পাম্পিং ব্যবহার করে। এই লেজারগুলি প্রায়শই এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য সহ সুসংগত আলোক উৎসের প্রয়োজন হয়।

 

 

অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের উৎস

ডিসচার্জ ল্যাম্প: ল্যাম্প-পাম্পড লেজারগুলিতে সাধারণ, ডিসচার্জ ল্যাম্পগুলি তাদের উচ্চ শক্তি এবং বিস্তৃত বর্ণালীর জন্য ব্যবহৃত হয়। YA ম্যান্ড্রিকো এবং অন্যান্যরা সলিড-স্টেট লেজারের সক্রিয় মিডিয়া অপটিক্যাল পাম্পিং জেনন ল্যাম্পগুলিতে ইমপালস আর্ক ডিসচার্জ জেনারেশনের একটি পাওয়ার মডেল তৈরি করেছেন। এই মডেলটি ইমপালস পাম্পিং ল্যাম্পগুলির কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করতে সাহায্য করে, যা দক্ষ লেজার অপারেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

লেজার ডায়োড:ডায়োড-পাম্পড লেজারগুলিতে ব্যবহৃত, লেজার ডায়োডগুলি উচ্চ দক্ষতা, কম্প্যাক্ট আকার এবং সূক্ষ্মভাবে সুর করার ক্ষমতার মতো সুবিধা প্রদান করে।

আরও পড়ুন:লেজার ডায়োড কী?

ফ্ল্যাশ ল্যাম্প: ফ্ল্যাশ ল্যাম্প হল তীব্র, বিস্তৃত-বর্ণালী আলোর উৎস যা সাধারণত রুবি বা Nd:YAG লেজারের মতো সলিড-স্টেট লেজার পাম্প করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এগুলি উচ্চ-তীব্রতার আলোর বিস্ফোরণ প্রদান করে যা লেজার মাধ্যমকে উত্তেজিত করে।

আর্ক ল্যাম্প: ফ্ল্যাশ ল্যাম্পের মতো কিন্তু ক্রমাগত ব্যবহারের জন্য ডিজাইন করা, আর্ক ল্যাম্পগুলি তীব্র আলোর একটি স্থির উৎস প্রদান করে। এগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে ক্রমাগত তরঙ্গ (CW) লেজার অপারেশন প্রয়োজন।

LED (আলোক নির্গমনকারী ডায়োড): লেজার ডায়োডের মতো সাধারণ না হলেও, কিছু কম-বিদ্যুৎ ব্যবহারের ক্ষেত্রে অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের জন্য LED ব্যবহার করা যেতে পারে। দীর্ঘ জীবনকাল, কম খরচ এবং বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রাপ্যতার কারণে এগুলি সুবিধাজনক।

সূর্যালোক: কিছু পরীক্ষামূলক ব্যবস্থায়, সৌর-পাম্পযুক্ত লেজারের জন্য ঘনীভূত সূর্যালোক পাম্প উৎস হিসেবে ব্যবহার করা হয়েছে। এই পদ্ধতিটি সৌরশক্তিকে কাজে লাগায়, এটিকে একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য এবং সাশ্রয়ী উৎস করে তোলে, যদিও এটি কৃত্রিম আলোর উৎসের তুলনায় কম নিয়ন্ত্রণযোগ্য এবং কম তীব্র।

ফাইবার-কাপল্ড লেজার ডায়োড: এগুলি হল লেজার ডায়োড যা অপটিক্যাল ফাইবারের সাথে সংযুক্ত, যা পাম্প লাইটকে লেজার মাধ্যমে আরও দক্ষতার সাথে সরবরাহ করে। এই পদ্ধতিটি বিশেষ করে ফাইবার লেজারের ক্ষেত্রে এবং এমন পরিস্থিতিতে কার্যকর যেখানে পাম্প লাইটের সুনির্দিষ্ট সরবরাহ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

অন্যান্য লেজার: কখনও কখনও, একটি লেজার অন্য একটি পাম্প করার জন্য ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ফ্রিকোয়েন্সি-ডাবলড Nd: YAG লেজার একটি ডাই লেজার পাম্প করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিটি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় যখন পাম্পিং প্রক্রিয়ার জন্য নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রয়োজন হয় যা প্রচলিত আলোক উৎস দিয়ে সহজে অর্জন করা যায় না। 

 

ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার

প্রাথমিক শক্তির উৎস: প্রক্রিয়াটি একটি ডায়োড লেজার দিয়ে শুরু হয়, যা পাম্প উৎস হিসেবে কাজ করে। ডায়োড লেজারগুলি তাদের দক্ষতা, কম্প্যাক্ট আকার এবং নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো নির্গত করার ক্ষমতার জন্য বেছে নেওয়া হয়।

পাম্প লাইট:ডায়োড লেজার আলো নির্গত করে যা কঠিন-অবস্থা লাভ মাধ্যম দ্বারা শোষিত হয়। ডায়োড লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য লাভ মাধ্যমের শোষণ বৈশিষ্ট্যের সাথে মেলে তৈরি করা হয়।

কঠিন অবস্থালাভ মাধ্যম

উপাদান:DPSS লেজারগুলিতে লাভ মাধ্যম সাধারণত একটি কঠিন-অবস্থার উপাদান যেমন Nd:YAG (নিওডিয়ামিয়াম-ডোপড ইট্রিয়াম অ্যালুমিনিয়াম গারনেট), Nd:YVO4 (নিওডিয়ামিয়াম-ডোপড ইট্রিয়াম অর্থোভানাডেট), অথবা Yb:YAG (ইটারবিয়াম-ডোপড ইট্রিয়াম অ্যালুমিনিয়াম গারনেট)।

ডোপিং:এই উপকরণগুলিতে বিরল-পৃথিবী আয়ন (যেমন Nd বা Yb) দিয়ে ডোপ করা হয়, যা সক্রিয় লেজার আয়ন।

 

শক্তি শোষণ এবং উত্তেজনা:যখন ডায়োড লেজার থেকে পাম্প আলো লাভ মাধ্যমে প্রবেশ করে, তখন বিরল-পৃথিবী আয়নগুলি এই শক্তি শোষণ করে এবং উচ্চ শক্তি অবস্থায় উত্তেজিত হয়।

জনসংখ্যা বিপর্যয়

জনসংখ্যা বিপর্যয় অর্জন:লেজার অ্যাকশনের মূল চাবিকাঠি হল লাভ মাধ্যমের জনসংখ্যা বিপরীতকরণ অর্জন করা। এর অর্থ হল স্থল অবস্থার তুলনায় বেশি আয়ন উত্তেজিত অবস্থায় রয়েছে।

উদ্দীপিত নির্গমন:একবার জনসংখ্যা বিপর্যয় সাধিত হলে, উত্তেজিত এবং স্থল অবস্থার মধ্যে শক্তির পার্থক্যের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ একটি ফোটনের প্রবর্তন উত্তেজিত আয়নগুলিকে স্থল অবস্থায় ফিরে যেতে উদ্দীপিত করতে পারে, এই প্রক্রিয়ায় একটি ফোটন নির্গত হয়।

 

অপটিক্যাল রেজোনেটর

আয়না: লাভ মাধ্যমটি একটি অপটিক্যাল রেজোনেটরের ভিতরে স্থাপন করা হয়, যা সাধারণত মাধ্যমের প্রতিটি প্রান্তে দুটি করে আয়না দ্বারা গঠিত হয়।

প্রতিক্রিয়া এবং প্রশস্তকরণ: একটি আয়না অত্যন্ত প্রতিফলিত, এবং অন্যটি আংশিকভাবে প্রতিফলিত। এই আয়নাগুলির মধ্যে ফোটনগুলি এদিক-ওদিক লাফিয়ে

 

লেজার নির্গমন

সুসংগত আলো: নির্গত ফোটনগুলি সুসংগত, অর্থাৎ তারা পর্যায়ে রয়েছে এবং একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের।

ফলাফল: আংশিক প্রতিফলিত আয়না এই আলোর কিছু অংশ অতিক্রম করতে দেয়, যা DPSS লেজার থেকে বেরিয়ে আসা লেজার রশ্মি তৈরি করে।

 

পাম্পিং জ্যামিতি: পার্শ্ব বনাম শেষ পাম্পিং

 

পাম্পিং পদ্ধতি বিবরণ অ্যাপ্লিকেশন সুবিধাদি চ্যালেঞ্জ
সাইড পাম্পিং লেজার মাধ্যমের সাথে লম্বভাবে পাম্প আলো প্রবর্তিত হয়েছে রড বা ফাইবার লেজার উচ্চ-শক্তি প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত, পাম্প আলোর অভিন্ন বিতরণ অ-অভিন্ন লাভ বিতরণ, নিম্ন রশ্মির গুণমান
পাম্পিং শেষ করুন লেজার রশ্মির মতো একই অক্ষ বরাবর নির্দেশিত পাম্প আলো সলিড-স্টেট লেজার যেমন Nd:YAG অভিন্ন লাভ বিতরণ, উচ্চতর রশ্মির গুণমান উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারগুলিতে জটিল সারিবদ্ধকরণ, কম দক্ষ তাপ অপচয়

কার্যকর পাম্প আলোর জন্য প্রয়োজনীয়তা

 

প্রয়োজনীয়তা গুরুত্ব প্রভাব/ভারসাম্য অতিরিক্ত নোট
স্পেকট্রাম উপযুক্ততা তরঙ্গদৈর্ঘ্য অবশ্যই লেজার মাধ্যমের শোষণ বর্ণালীর সাথে মিলবে দক্ষ শোষণ এবং কার্যকর জনসংখ্যা বিপর্যয় নিশ্চিত করে -
তীব্রতা কাঙ্ক্ষিত উত্তেজনার স্তরের জন্য যথেষ্ট উচ্চ হতে হবে অতিরিক্ত তীব্রতা তাপীয় ক্ষতির কারণ হতে পারে; খুব কম তীব্রতা জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা অর্জন করবে না -
বিম কোয়ালিটি বিশেষ করে শেষ পাম্পযুক্ত লেজারের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ দক্ষ সংযোগ নিশ্চিত করে এবং নির্গত লেজার রশ্মির গুণমানে অবদান রাখে পাম্প লাইট এবং লেজার মোড ভলিউমের সুনির্দিষ্ট ওভারল্যাপের জন্য উচ্চ রশ্মির গুণমান অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
মেরুকরণ অ্যানিসোট্রপিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত মিডিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় শোষণ দক্ষতা বৃদ্ধি করে এবং নির্গত লেজার আলোর মেরুকরণকে প্রভাবিত করতে পারে নির্দিষ্ট মেরুকরণ অবস্থা প্রয়োজন হতে পারে
তীব্রতা শব্দ কম শব্দের মাত্রা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পাম্প আলোর তীব্রতার ওঠানামা লেজার আউটপুট গুণমান এবং স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করতে পারে উচ্চ স্থায়িত্ব এবং নির্ভুলতা প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ
সম্পর্কিত লেজার অ্যাপ্লিকেশন
সংশ্লিষ্ট পণ্য

পোস্টের সময়: ডিসেম্বর-০১-২০২৩