লেজারে অপটিক্যাল পাম্পিং কি?

প্রম্পট পোস্টের জন্য আমাদের সোশ্যাল মিডিয়াতে সাবস্ক্রাইব করুন

এর সারমর্মে, লেজার পাম্পিং হল একটি মাধ্যমকে এমন একটি অবস্থা অর্জন করার জন্য যেখানে এটি লেজারের আলো নির্গত করতে পারে।এটি সাধারণত মাধ্যমের মধ্যে আলো বা বৈদ্যুতিক প্রবাহকে ইনজেকশনের মাধ্যমে করা হয়, এর পরমাণুগুলিকে উত্তেজিত করে এবং সুসঙ্গত আলোর নির্গমনের দিকে পরিচালিত করে।20 শতকের মাঝামাঝি প্রথম লেজারের আবির্ভাবের পর থেকে এই মৌলিক প্রক্রিয়াটি উল্লেখযোগ্যভাবে বিকশিত হয়েছে।

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

লেজার পাম্পিং এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে শক্তি, সাধারণত আলো বা বৈদ্যুতিক প্রবাহের আকারে, একটি লেজারের লাভের মাধ্যমে সরবরাহ করা হয় যাতে তার পরমাণু বা অণুগুলিকে উচ্চ শক্তির অবস্থায় উন্নীত করা হয়।এই শক্তি স্থানান্তর জনসংখ্যার উল্টানো অর্জনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, এমন একটি রাজ্য যেখানে কম শক্তির অবস্থার চেয়ে বেশি কণা উত্তেজিত হয়, উদ্দীপিত নির্গমনের মাধ্যমে আলোকে প্রসারিত করতে মাধ্যমটিকে সক্ষম করে।প্রক্রিয়াটি জটিল কোয়ান্টাম মিথস্ক্রিয়া জড়িত, প্রায়শই হার সমীকরণ বা আরও উন্নত কোয়ান্টাম যান্ত্রিক কাঠামোর মাধ্যমে মডেল করা হয়।মূল দিকগুলির মধ্যে রয়েছে পাম্পের উত্সের পছন্দ (যেমন লেজার ডায়োড বা ডিসচার্জ ল্যাম্প), পাম্প জ্যামিতি (পার্শ্ব বা শেষ পাম্পিং), এবং পাম্পের আলোর বৈশিষ্ট্যগুলির অপ্টিমাইজেশন (বর্ণালী, তীব্রতা, মরীচির গুণমান, মেরুকরণ) নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার সাথে মেলে। মাধ্যম লাভসলিড-স্টেট, সেমিকন্ডাক্টর এবং গ্যাস লেজার সহ বিভিন্ন ধরনের লেজারের ক্ষেত্রে লেজার পাম্পিং মৌলিক এবং লেজারের দক্ষ ও কার্যকর অপারেশনের জন্য অপরিহার্য।

অপটিক্যালি পাম্পড লেজারের বিভিন্নতা

 

1. ডোপড ইনসুলেটর সহ সলিড-স্টেট লেজার

· সংক্ষিপ্ত বিবরণ:এই লেজারগুলি একটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক হোস্ট মাধ্যম ব্যবহার করে এবং লেজার-সক্রিয় আয়নগুলিকে শক্তিশালী করতে অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের উপর নির্ভর করে।একটি সাধারণ উদাহরণ হল YAG লেজারে নিওডিয়ামিয়াম।

·সাম্প্রতিক গবেষণা:A. Antipov et al দ্বারা একটি গবেষণা।স্পিন-এক্সচেঞ্জ অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের জন্য আইআর লেজারের কাছাকাছি একটি সলিড-স্টেট নিয়ে আলোচনা করে।এই গবেষণাটি সলিড-স্টেট লেজার প্রযুক্তির অগ্রগতি হাইলাইট করে, বিশেষ করে কাছাকাছি-ইনফ্রারেড স্পেকট্রামে, যা মেডিকেল ইমেজিং এবং টেলিযোগাযোগের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

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

2. সেমিকন্ডাক্টর লেজার

·সাধারণ তথ্য: সাধারণত বৈদ্যুতিকভাবে পাম্প করা, সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলিও অপটিক্যাল পাম্পিং থেকে উপকৃত হতে পারে, বিশেষ করে উচ্চ উজ্জ্বলতা প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, যেমন উল্লম্ব বহিরাগত ক্যাভিটি সারফেস ইমিটিং লেজার (VECSELs)।

·সাম্প্রতিক উন্নয়ন: আল্ট্রাফাস্ট সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বসের উপর ইউ. কেলারের কাজ ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে স্থিতিশীল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস তৈরির অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।এই অগ্রগতি অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি মেট্রোলজিতে অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উল্লেখযোগ্য।

আরও পড়া:আল্ট্রাফাস্ট সলিড-স্টেট এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজার থেকে অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস

3. গ্যাস লেজার

·গ্যাস লেজারে অপটিক্যাল পাম্পিং: নির্দিষ্ট ধরনের গ্যাস লেজার, যেমন ক্ষারীয় বাষ্প লেজার, অপটিক্যাল পাম্পিং ব্যবহার করে।এই লেজারগুলি প্রায়শই নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য সহ সুসংগত আলোর উত্সগুলির প্রয়োজন হয় এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

 

 

অপটিক্যাল পাম্পিং জন্য উত্স

ডিসচার্জ ল্যাম্প: ল্যাম্প-পাম্পড লেজারগুলিতে সাধারণ, ডিসচার্জ ল্যাম্পগুলি তাদের উচ্চ শক্তি এবং বিস্তৃত বর্ণালীর জন্য ব্যবহৃত হয়।YA Mandryko et al.সলিড-স্টেট লেজারের সক্রিয় মিডিয়া অপটিক্যাল পাম্পিং জেনন ল্যাম্পগুলিতে ইমপালস আর্ক ডিসচার্জ জেনারেশনের একটি পাওয়ার মডেল তৈরি করেছে।এই মডেলটি ইমপালস পাম্পিং ল্যাম্পের কর্মক্ষমতাকে অপ্টিমাইজ করতে সাহায্য করে, দক্ষ লেজার অপারেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

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

আরও পড়া:একটি লেজার ডায়োড কি?

ফ্ল্যাশ ল্যাম্প: ফ্ল্যাশ ল্যাম্প হল তীব্র, ব্রড-স্পেকট্রাম আলোর উৎস যা সাধারণত সলিড-স্টেট লেজার পাম্প করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন রুবি বা Nd:YAG লেজার।তারা একটি উচ্চ-তীব্রতার বিস্ফোরণ সরবরাহ করে যা লেজার মাধ্যমকে উত্তেজিত করে।

আর্ক ল্যাম্প: ফ্ল্যাশ ল্যাম্পের অনুরূপ কিন্তু ক্রমাগত অপারেশনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, আর্ক ল্যাম্পগুলি তীব্র আলোর একটি স্থির উৎস অফার করে৷এগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে ক্রমাগত তরঙ্গ (CW) লেজার অপারেশন প্রয়োজন হয়।

এলইডি (হালকা নির্গত ডায়োড): লেজার ডায়োডের মতো সাধারণ না হলেও, কিছু কম-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনে অপটিক্যাল পাম্পিংয়ের জন্য LED ব্যবহার করা যেতে পারে।তারা তাদের দীর্ঘ জীবন, কম খরচে এবং বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে উপলব্ধতার কারণে সুবিধাজনক।

সূর্যালোক: কিছু পরীক্ষামূলক সেটআপে, ঘনীভূত সূর্যালোক সৌর-পাম্পযুক্ত লেজারগুলির জন্য একটি পাম্প উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে।এই পদ্ধতিটি সৌর শক্তিকে ব্যবহার করে, এটিকে একটি নবায়নযোগ্য এবং সাশ্রয়ী উত্স করে তোলে, যদিও এটি কৃত্রিম আলোর উত্সের তুলনায় কম নিয়ন্ত্রণযোগ্য এবং কম তীব্র।

ফাইবার-কাপল্ড লেজার ডায়োড: এগুলি অপটিক্যাল ফাইবারগুলির সাথে মিলিত লেজার ডায়োড, যা লেজারের মাধ্যমে পাম্পের আলোকে আরও দক্ষতার সাথে সরবরাহ করে৷এই পদ্ধতিটি ফাইবার লেজারে এবং এমন পরিস্থিতিতে যেখানে পাম্প আলোর সুনির্দিষ্ট ডেলিভারি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

অন্যান্য লেজার: কখনও কখনও, একটি লেজার অন্য পাম্প ব্যবহার করা হয়.উদাহরণস্বরূপ, একটি ফ্রিকোয়েন্সি দ্বিগুণ Nd: YAG লেজার একটি ডাই লেজার পাম্প করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।এই পদ্ধতিটি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় যখন পাম্পিং প্রক্রিয়ার জন্য নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রয়োজন হয় যা প্রচলিত আলোর উত্স দিয়ে সহজে অর্জন করা যায় না। 

 

ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার

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

পাম্প আলো:ডায়োড লেজার আলো নির্গত করে যা সলিড-স্টেট লাভ মাধ্যম দ্বারা শোষিত হয়।ডায়োড লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য লাভের মাধ্যমের শোষণ বৈশিষ্ট্যের সাথে মেলে।

কঠিন অবস্থামাঝারি লাভ

উপাদান:ডিপিএসএস লেজারে লাভের মাধ্যমটি সাধারণত একটি কঠিন অবস্থার উপাদান যেমন Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), বা Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Garnet Aluminium)।

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

 

শক্তি শোষণ এবং উত্তেজনা:ডায়োড লেজার থেকে পাম্পের আলো যখন লাভের মাধ্যমে প্রবেশ করে, তখন বিরল-আর্থ আয়নগুলি এই শক্তি শোষণ করে এবং উচ্চ শক্তির অবস্থায় উত্তেজিত হয়।

জনসংখ্যার বিপরীত

জনসংখ্যা বিপর্যয় অর্জন:লেজার অ্যাকশনের চাবিকাঠি হল লাভের মাধ্যমে জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা অর্জন করা।এর মানে হল যে স্থল অবস্থার চেয়ে বেশি আয়ন উত্তেজিত অবস্থায় রয়েছে।

শাণিত নির্গমন:একবার জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা অর্জন করা হলে, উত্তেজিত এবং স্থল অবস্থার মধ্যে শক্তির পার্থক্যের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ একটি ফোটনের প্রবর্তন উত্তেজিত আয়নগুলিকে স্থল অবস্থায় ফিরে আসতে উদ্দীপিত করতে পারে, প্রক্রিয়ায় একটি ফোটন নির্গত করে।

 

অপটিক্যাল রেজোনেটর

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

প্রতিক্রিয়া এবং পরিবর্ধন: আয়নাগুলির একটি অত্যন্ত প্রতিফলিত, এবং অন্যটি আংশিকভাবে প্রতিফলিত।ফোটনগুলি এই আয়নার মধ্যে পিছনে পিছনে বাউন্স করে, আরও নির্গমনকে উদ্দীপিত করে এবং আলোকে প্রশস্ত করে।

 

লেজার নির্গমন

সুসংগত আলো: যে ফোটনগুলি নির্গত হয় তারা সুসঙ্গত, মানে তারা পর্যায় এবং একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে।

আউটপুট: আংশিকভাবে প্রতিফলিত আয়না এই আলোর কিছু অংশের মধ্য দিয়ে যেতে দেয়, লেজার রশ্মি তৈরি করে যা DPSS লেজার থেকে বেরিয়ে যায়।

 

পাম্পিং জ্যামিতি: সাইড বনাম শেষ পাম্পিং

 

পাম্পিং পদ্ধতি বর্ণনা অ্যাপ্লিকেশন সুবিধাদি চ্যালেঞ্জ
সাইড পাম্পিং পাম্প আলো লেজার মাধ্যমে ঋজু চালু রড বা ফাইবার লেজার পাম্প আলোর অভিন্ন বন্টন, উচ্চ-শক্তি প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত অ-ইউনিফর্ম লাভ বিতরণ, নিম্ন মরীচি গুণমান
পাম্পিং শেষ করুন পাম্প আলো লেজার রশ্মির মতো একই অক্ষ বরাবর নির্দেশিত সলিড-স্টেট লেজার যেমন Nd:YAG অভিন্ন লাভ বিতরণ, উচ্চ মরীচি গুণমান জটিল প্রান্তিককরণ, উচ্চ-শক্তি লেজারে কম দক্ষ তাপ অপচয়

কার্যকরী পাম্প আলো জন্য প্রয়োজনীয়তা

 

প্রয়োজনীয়তা গুরুত্ব প্রভাব/ভারসাম্য অতিরিক্ত নোট
স্পেকট্রাম উপযুক্ততা তরঙ্গদৈর্ঘ্য অবশ্যই লেজার মাধ্যমের শোষণ বর্ণালীর সাথে মেলে দক্ষ শোষণ এবং কার্যকর জনসংখ্যা উল্টানো নিশ্চিত করে -
তীব্রতা পছন্দসই উত্তেজনা স্তরের জন্য যথেষ্ট উচ্চ হতে হবে অত্যধিক উচ্চ তীব্রতা তাপ ক্ষতি হতে পারে;খুব কম জনসংখ্যা বিপর্যয় অর্জন করবে না -
মরীচি গুণমান এন্ড-পাম্পড লেজারে বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ দক্ষ কাপলিং নিশ্চিত করে এবং নির্গত লেজার বিমের গুণমানে অবদান রাখে পাম্প আলো এবং লেজার মোড ভলিউমের সুনির্দিষ্ট ওভারল্যাপের জন্য উচ্চ মরীচির গুণমান অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ
মেরুকরণ অ্যানিসোট্রপিক বৈশিষ্ট্য সহ মিডিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় শোষণ দক্ষতা বাড়ায় এবং নির্গত লেজার আলোর মেরুকরণকে প্রভাবিত করতে পারে নির্দিষ্ট মেরুকরণ অবস্থার প্রয়োজন হতে পারে
তীব্রতা শব্দ কম শব্দের মাত্রা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পাম্পের আলোর তীব্রতার ওঠানামা লেজারের আউটপুট গুণমান এবং স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করতে পারে উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং নির্ভুলতা প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ
সম্পর্কিত লেজার অ্যাপ্লিকেশন
সংশ্লিষ্ট পণ্য

পোস্টের সময়: ডিসেম্বর-০১-২০২৩