लेजर तकनीक ने सभी पहलुओं से लोगों के जीवन में प्रवेश किया है, लेकिन लेजर जनरेटर के कई प्रकार हैं, प्रत्येक में अलग-अलग तरंग दैर्ध्य और अलग-अलग विशेषताएं हैं, इसलिए आवेदन के क्षेत्र भी अलग-अलग हैं। मेरा मानना है कि अधिकांश लोगों को जटिल प्रकार के लेजर जनरेटर का सामना करने में थोड़ा सिरदर्द महसूस होता है। इसलिए, यह लेख विभिन्न प्रकार के लेजर जनरेटर की विशेषताओं और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को एक-एक करके सारांशित और समझाता है।
विभिन्न कार्य माध्यमों के अनुसार, लेजर जनरेटर को 6 प्रकारों में विभाजित किया जाता है: ठोस अवस्था, गैस, डाई, डायोड, फाइबर और मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर जनरेटर। उनमें से, ठोस अवस्था और गैस लेजर के कई उपविभाग हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर को छोड़कर, विभिन्न लेजर के मूल कार्य सिद्धांत समान हैं, जिसमें पंप स्रोत, ऑप्टिकल रेज़ोनेटर और लाभ माध्यम शामिल हैं।
सॉलिड स्टेट लेजर जनरेटर
ठोस अवस्था वाले लेजर जनरेटर में, प्रकाश को आम तौर पर पंप स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, और क्रिस्टल या ग्लास जो प्रकाश उत्पन्न कर सकता है उसे कार्यशील सामग्री कहा जाता है। सामग्री एक मैट्रिक्स और एक सक्रिय आयन से बनी होती है। मैट्रिक्स सामग्री सक्रिय आयन के लिए एक उपयुक्त अस्तित्व और कार्य वातावरण प्रदान करती है, और सक्रिय आयन लेजर उत्पादन प्रक्रिया को पूरा करता है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सक्रिय आयन मुख्य रूप से संक्रमण धातु आयन होते हैं, जैसे क्रोमियम, कोबाल्ट, निकल और अन्य आयन और दुर्लभ पृथ्वी धातु आयन, जैसे कि नियोडिमियम आयन। ढांकता हुआ फिल्मों के साथ लेपित दर्पणों का उपयोग अनुनाद दर्पण के रूप में किया जाता है, जिनमें से एक पूर्ण दर्पण होता है और दूसरा आधा दर्पण होता है। विभिन्न सक्रिय आयनों, विभिन्न मैट्रिक्स सामग्रियों और प्रकाश उत्तेजना के विभिन्न तरंग दैर्ध्य का उपयोग करते समय, विभिन्न तरंग दैर्ध्य के विभिन्न लेजर उत्सर्जित होंगे।
रूबी लेजर जनरेटर द्वारा लेजर तरंगदैर्ध्य आउटपुट 694.3nm है, और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर कम है, केवल 0.1%। हालांकि, इसका फ्लोरोसेंट जीवन लंबा है, जो ऊर्जा भंडारण के लिए अनुकूल है, और यह उच्च पल्स पीक पावर आउटपुट कर सकता है। एक पेन कोर की मोटाई और एक लंबी उंगली के साथ एक रूबी रॉड द्वारा उत्पन्न लेजर आसानी से लोहे की चादर में प्रवेश कर सकता है। अधिक कुशल YAG लेजर सिस्टम के उद्भव से पहले, रूबी लेजर सिस्टम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था लेजर द्वारा काटना और ड्रिलिंग। इसके अलावा, 694nm प्रकाश मेलेनिन द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाता है, इसलिए रूबी लेजर का उपयोग पिगमेंटेड घावों (त्वचा के धब्बे) के उपचार में भी किया जाता है।
अपने क्रिस्टल गुणों के कारण, Ti:Sapphire लेजर जनरेटर में एक विस्तृत ट्यूनेबल रेंज (यानी, ट्यूनेबल तरंग दैर्ध्य रेंज) है, और आवश्यकतानुसार 660nm-1200nm की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उत्पादन कर सकता है। आवृत्ति दोहरीकरण तकनीक की परिपक्वता के साथ युग्मित (जो प्रकाश की आवृत्ति को दोगुना कर सकती है, यानी तरंग दैर्ध्य को आधा कर सकती है), तरंग दैर्ध्य रेंज को 330nm-600nm तक बढ़ाया जा सकता है। टाइटेनियम नीलम लेजर सिस्टम का उपयोग फेमटो2nd स्पेक्ट्रोस्कोपी, नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स रिसर्च, व्हाइट लाइट की पीढ़ी, टेराहर्ट्ज़ तरंगों की पीढ़ी आदि में किया जाता है, और चिकित्सा सौंदर्य में भी इसके अनुप्रयोग हैं।
YAG यिट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट का संक्षिप्त नाम है, जो वर्तमान में सबसे उत्कृष्ट लेजर क्रिस्टल मैट्रिक्स है। नियोडिमियम (Nd) के साथ डोप किए जाने के बाद, यह आउटपुट कर सकता है 1064nm प्रकाश, और अधिकतम निरंतर उत्पादन शक्ति 1000w तक पहुँच सकती है। शुरुआती दिनों में, एक निष्क्रिय गैस फ्लैश लैंप का उपयोग पंप स्रोत के रूप में किया जाता था, लेकिन फ्लैश लैंप पंप विधि में एक विस्तृत वर्णक्रमीय सीमा होती है, लाभ माध्यम के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ खराब संयोग होता है, और एक बड़ा थर्मल लोड होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर होती है। इसलिए अब LD (लेजर डायोड) पंपिंग का उपयोग करके, उच्च दक्षता, उच्च शक्ति और लंबे जीवन को प्राप्त किया जा सकता है। एनडी: YAG लेजर जनरेटर का उपयोग हेमांगीओमास के उपचार में किया जा सकता है और ट्यूमर के विकास को रोक सकता है। हालांकि, ऊतक को होने वाली थर्मल क्षति गैर-चयनात्मक है। ट्यूमर की रक्त वाहिकाओं को जमाते समय, अतिरिक्त ऊर्जा आसपास के सामान्य ऊतक को भी नुकसान पहुंचाएगी, और सर्जरी के बाद निशान छोड़ना आसान है। इसलिए, एनडी: YAG लेजर का उपयोग ज्यादातर सर्जरी, स्त्री रोग, ईएनटी और त्वचाविज्ञान में कम किया जाता है।
Yb: YAG, Ytterbium (Yb) को YAG में डोप किया जाता है, जो 1030nm का प्रकाश आउटपुट कर सकता है। Yb:YAG का पंप तरंगदैर्ध्य 941nm है, जो आउटपुट तरंगदैर्ध्य के बहुत करीब है, जो 91.4% की पंप क्वांटम दक्षता प्राप्त कर सकता है, और पंप द्वारा उत्पन्न गर्मी को भीतर तक दबा दिया जाता है 10% (अधिकांश इनपुट ऊर्जा को आउटपुट ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है, जिसका एक छोटा हिस्सा ऊष्मा बन जाता है, इसका मतलब है कि रूपांतरण दक्षता बहुत अधिक है), जो कि 25% है 30% एनडी:वाईएजी का। वाईबी:वाईएजी सबसे आकर्षक ठोस-अवस्था लेजर मीडिया में से एक बन गया है, और एलडी-पंप उच्च-शक्ति वाईबी:वाईएजी ठोस-अवस्था लेजर जनरेटर एक नया शोध हॉटस्पॉट बन गया है, और इसे विकासात्मक उच्च दक्षता, उच्च-शक्ति ठोस-अवस्था लेजर जनरेटर मुख्य दिशा में से एक माना जाता है।
उपरोक्त दो के अलावा, YAG को होल्मियम (Ho), एरबियम (Er), आदि के साथ भी डोप किया जा सकता है। Ho:YAG मुख्य रूप से ऑप्टिकल संचार, रडार और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए आंखों के लिए सुरक्षित 2097nm और 2091nm लेजर का उत्पादन करता है। Er:YAG 2.9 μm का प्रकाश आउटपुट करता है, और मानव शरीर में इस तरंग दैर्ध्य की उच्च अवशोषण दर होती है, जिसमें लेजर सर्जरी और संवहनी सर्जरी के लिए महान अनुप्रयोग क्षमता होती है।
गैस लेजर जनरेटर
गैस लेजर जनरेटर लेजर सिस्टम हैं जो गैस को लाभ माध्यम के रूप में उपयोग करते हैं, आम तौर पर गैस डिस्चार्ज को पंप करते हैं। गैसों के प्रकारों में परमाणु गैसें (हीलियम-नियॉन, नोबल गैस आयन और धातु वाष्प), आणविक गैसें (नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड), एक्साइमर गैसें शामिल हैं, और रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा प्रदान की जाती हैं।
HeNe लेजर जनरेटर (HeNe) 75% या उससे अधिक He और 15% या उससे कम Ne के मिश्रण को लाभ माध्यम के रूप में उपयोग करता है। कार्य वातावरण के आधार पर, यह हरा (543.5nm), पीला (594.1nm), नारंगी (612.0nm), लाल (632.8nm) और 3 प्रकार के निकट-अवरक्त प्रकाश (1152nm, 1523nm और 3391nm) उत्सर्जित कर सकता है, जिनमें से लाल प्रकाश (632.8nm) सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। HeNe लेजर जनरेटर द्वारा बीम आउटपुट में गाऊसी वितरण होता है, और बीम की गुणवत्ता बहुत स्थिर होती है। हालाँकि शक्ति अधिक नहीं है, लेकिन सटीक माप के क्षेत्र में इसका प्रदर्शन अच्छा है।
सामान्य नोबल गैस लेजर जनरेटर आर्गन आयन (Ar+) और क्रिप्टन आयन (Kr+) हैं। इसकी ऊर्जा रूपांतरण दर 0.6% तक पहुँच सकती है, और यह लंबे समय तक लगातार और स्थिर रूप से 30-50w की शक्ति का उत्पादन कर सकता है, और इसका जीवन काल 1000h से अधिक है। मुख्य रूप से लेजर डिस्प्ले, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, होलोग्राफी, नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स और अन्य शोध क्षेत्रों के साथ-साथ चिकित्सा निदान, मुद्रण रंग पृथक्करण, मेट्रोलॉजी सामग्री प्रसंस्करण और सूचना प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है।
धातु वाष्प लेजर जनरेटर तांबे वाष्प को एक उदाहरण के रूप में लेते हैं। तांबे वाष्प लेजर जनरेटर मुख्य रूप से हरे प्रकाश (510.5nm) और पीले प्रकाश (578.2nm) का उत्पादन करता है, जो 100w की औसत शक्ति और 100kw की अधिकतम शक्ति तक पहुँच सकता है। इसका मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र डाई लेजर जनरेटर का पंप स्रोत है। इसके अलावा, इसका उपयोग हाई-स्पीड फ्लैश फोटोग्राफी, बड़े स्क्रीन प्रोजेक्शन टीवी और सामग्री प्रसंस्करण के लिए भी किया जा सकता है।
नाइट्रोजन आणविक लेजर जनरेटर नाइट्रोजन को लाभ माध्यम के रूप में उपयोग करता है, जो 337.1 एनएम, 357.7 एनएम और 315.9 एनएम के पराबैंगनी प्रकाश का उत्सर्जन कर सकता है, और पीक पावर 45 किलोवाट तक पहुंच सकता है। इसका उपयोग कार्बनिक डाई लेजर जनरेटर के लिए पंप प्रकाश स्रोत के रूप में किया जा सकता है, और इसका उपयोग आइसोटोप के लेजर पृथक्करण, प्रतिदीप्ति निदान, अल्ट्रा-हाई-स्पीड फोटोग्राफी, प्रदूषण का पता लगाने, चिकित्सा और स्वास्थ्य देखभाल और कृषि प्रजनन में भी व्यापक रूप से किया जाता है। क्योंकि इसकी छोटी तरंग दैर्ध्य एक छोटे से स्थान को प्राप्त करने के लिए ध्यान केंद्रित करना आसान है, इसका उपयोग उप-माइक्रोन घटकों को संसाधित करने के लिए भी किया जा सकता है।
लाभ माध्यम का उपयोग किया जाता है CO2 लेजर जनरेटर हीलियम और नाइट्रोजन के साथ मिश्रित कार्बन डाइऑक्साइड है, जो 9.6 μm और 10.6 μm तरंगदैर्ध्य पर केंद्रित दूर-अवरक्त प्रकाश का उत्पादन कर सकता है। जनरेटर में उच्च ऊर्जा रूपांतरण दर है, आउटपुट पावर कई वाट से लेकर दसियों हज़ार वाट तक हो सकती है, और बेहद उच्च बीम गुणवत्ता इसे और भी बेहतर बनाती है। CO2 लेजर जनरेटर व्यापक रूप से सामग्री प्रसंस्करण, वैज्ञानिक अनुसंधान, राष्ट्रीय रक्षा और चिकित्सा में उपयोग किया जाता है। आप अलग-अलग मिलेंगे CO2 लेजर कटर और लेजर उत्कीर्णन अपने दैनिक जीवन और व्यवसाय में लकड़ी, एमडीएफ, प्लाईवुड, कपड़े, चमड़ा, कांच, प्लास्टिक और ऐक्रेलिक उत्कीर्णन और काटने के लिए।
एक्साइमर अस्थिर अणु होते हैं जो विभिन्न तरंगदैर्घ्य के लेजर उत्पन्न करने के लिए अनुनादक में विभिन्न महान गैसों और हलोजन गैसों के मिश्रण से भरे होते हैं। उत्तेजना आमतौर पर सापेक्ष इलेक्ट्रॉन बीम (200 केवी से अधिक ऊर्जा) या अनुप्रस्थ तेज़ पल्स डिस्चार्ज द्वारा प्राप्त की जाती है। जब उत्तेजित अवस्था वाले एक्साइमर के अस्थिर आणविक बंधन टूट जाते हैं और जमीनी अवस्था वाले परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं, तो उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा लेजर विकिरण के रूप में निकलती है। इसका व्यापक रूप से चिकित्सा, ऑप्टिकल संचार, अर्धचालक प्रदर्शन, रिमोट सेंसिंग, लेजर हथियार और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
रासायनिक लेजर जनरेटर एक विशेष प्रकार की गैस लेजर प्रणाली है जो रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा जारी ऊर्जा का उपयोग कण संख्या व्युत्क्रम को साकार करने के लिए करती है। उनमें से अधिकांश आणविक संक्रमण मोड में काम करते हैं, और विशिष्ट तरंग दैर्ध्य रेंज निकट-अवरक्त से मध्य-अवरक्त वर्णक्रमीय क्षेत्र में होती है। सबसे महत्वपूर्ण हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF) और ड्यूटेरियम फ्लोराइड (DF) डिवाइस हैं। पूर्व 15 और 2.6 माइक्रोन के बीच 3.3 से अधिक वर्णक्रमीय रेखाओं का उत्पादन कर सकता है; बाद वाले में 25 और 3.5 माइक्रोन के बीच लगभग 4.2 वर्णक्रमीय रेखाएँ हैं। दोनों डिवाइस वर्तमान में मल्टी-मेगावाट आउटपुट में सक्षम हैं। इसकी विशाल ऊर्जा के कारण, इसका उपयोग आमतौर पर परमाणु इंजीनियरिंग और सैन्य क्षेत्रों में किया जाता है।
डाई लेजर जनरेटर
डाई लेजर जनरेटर लेजर माध्यम के रूप में एक कार्बनिक डाई का उपयोग करते हैं, आमतौर पर एक तरल घोल। डाई लेजर जनरेटर का उपयोग आम तौर पर गैसीय और ठोस अवस्था वाले लेजर मीडिया की तुलना में तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है। उनकी विस्तृत बैंडविड्थ उन्हें ट्यूनेबल और स्पंदित लेजर जनरेटर के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है। हालाँकि, इसके छोटे मध्यम जीवन और सीमित आउटपुट पावर के कारण, इसे मूल रूप से टाइटेनियम नीलम जैसे तरंग दैर्ध्य-ट्यून करने योग्य ठोस अवस्था वाले लेजर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
डायोड लेजर जनरेटर
डायोड लेजर जनरेटर एक लेजर प्रणाली है जो अर्धचालक पदार्थों को कार्यशील पदार्थ के रूप में उपयोग करती है। इसमें 3 उत्तेजना मोड हैं: इलेक्ट्रिक इंजेक्शन, इलेक्ट्रॉन बीम उत्तेजना और ऑप्टिकल पंपिंग। छोटे आकार, कम कीमत, उच्च दक्षता, लंबी सेवा जीवन, कम बिजली की खपत, इलेक्ट्रॉनिक सूचना, लेजर प्रिंटिंग, लेजर पॉइंटर, ऑप्टिकल संचार, लेजर टीवी, छोटे लेजर प्रोजेक्टर, इलेक्ट्रॉनिक सूचना, एकीकृत प्रकाशिकी और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जा सकता है।
फाइबर लेजर जेनरेटर
फाइबर लेजर जनरेटर एक प्रकार की लेजर प्रणाली को संदर्भित करता है जो लाभ माध्यम के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्व-डोप्ड ग्लास फाइबर का उपयोग करता है। इसका व्यापक रूप से धातु और गैर-धातु मुद्रण, अंकन, उत्कीर्णन, ड्रिलिंग, काटने, सफाई, वेल्डिंग (ब्रेज़िंग, जल शमन, क्लैडिंग और डीप वेल्डिंग), सैन्य, रक्षा और सुरक्षा, चिकित्सा उपकरण, बड़े बुनियादी ढांचे और अन्य लेजर स्रोतों के लिए पंप के रूप में उपयोग किया जाता है। आप मिलेंगे फाइबर लेजर उत्कीर्णक व्यक्तिगत पाठ और पैटर्न के लिए, फाइबर लेजर कटर धातु निर्माण के लिए, फाइबर लेजर सफाई मशीनें जंग हटाने, पेंट हटाने और कोटिंग हटाने के लिए, फाइबर लेजर वेल्डिंग मशीन आपके जीवन में धातु के जोड़ों के लिए।
फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर जनरेटर
मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर जनरेटर पारंपरिक लेजर जनरेटर से अलग एक नए प्रकार का उच्च शक्ति सुसंगत विकिरण स्रोत है। इसे काम करने वाली सामग्री के रूप में गैस, तरल या ठोस की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि यह सीधे उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम की गतिज ऊर्जा को सुसंगत विकिरण ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसलिए, यह भी माना जा सकता है कि मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर जनरेटर का काम करने वाला पदार्थ मुक्त इलेक्ट्रॉन है। इसमें उच्च शक्ति, उच्च दक्षता, तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग की विस्तृत श्रृंखला और अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स की समय संरचना जैसी उत्कृष्ट विशेषताओं की एक श्रृंखला है। इसके अलावा, कोई भी लेजर जनरेटर नहीं है जो इन विशेषताओं को एक साथ रख सकता है। भौतिकी अनुसंधान, लेजर हथियार, लेजर संलयन, फोटोकैमिस्ट्री और ऑप्टिकल संचार के क्षेत्र में इसकी काफी संभावनाएं हैं।
