घन अवस्था लेजर

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एनडी: याग

एक घन अवस्था लेजर एक लेजर होता है जो एक सक्रिय लेजर माध्यम का उपयोग करता है जो एक ठोस होता है, बजाय एक तरल के रूप में डाई लेजर या [[गैस लेजर]] के रूप में एक गैस।[1] सेमीकंडक्टर-आधारित लेजर भी ठोस अवस्था में होते हैं, लेकिन आमतौर पर घन अवस्था लेजरों से एक अलग वर्ग के रूप में माना जाता है, जिसे लेज़र डायोड कहा जाता है।

ठोस-अवस्था मीडिया

Further information: List of laser types § Solid-state lasers

आम तौर पर, एक ठोस- अवस्था लेजर के सक्रिय माध्यम में एक कांच या क्रिस्टलीय होस्ट सामग्री होती है, जिसमें एक डोपेंट जैसे कि neodymium, क्रोमियम, एर्बियम, जोड़ा जाता है, जोड़ा जाता है,[2] देहाती[3] या ytterbium।[4] कई सामान्य डोपेंट दुर्लभ-पृथ्वी तत्व हैं, क्योंकि इस तरह के आयनों के उत्साहित अवस्थाों को उनके क्रिस्टल लैटिस (फोनन) के थर्मल कंपन के साथ दृढ़ता से युग्मित नहीं किया जाता है, और उनकी लासिंग दहलीज को लेजर पंपिंग की अपेक्षाकृत कम तीव्रता पर पहुंचा जा सकता है।

कई सैकड़ों ठोस-अवस्था मीडिया हैं जिनमें लेजर कार्रवाई प्राप्त की गई है, लेकिन अपेक्षाकृत कुछ प्रकार व्यापक उपयोग में हैं।इनमें से, शायद सबसे आम है nd: yag लेजर | Neodymium-doped yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट (nd: yag)।कई-बीम जड़त्वीय कारावास संलयन के लिए नियोडिमियम-डोपेड ग्लास (एनडी: ग्लास) और येटेरबियम-डोपेड ग्लास या सेरामिक्स का उपयोग बहुत उच्च शक्ति स्तर (बनाए रखा) और उच्च ऊर्जा (मेगाजौले) पर किया जाता है।

लेज़रों के लिए उपयोग की जाने वाली पहली सामग्री सिंथेटिक रूबी क्रिस्टल थी।रूबी लेज़रों का उपयोग अभी भी कुछ अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, लेकिन वे अपनी कम शक्ति क्षमता के कारण आम नहीं हैं।कमरे के तापमान पर, रूबी लेज़र्स केवल प्रकाश की छोटी दालों का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन क्रायोजेनिक तापमान पर उन्हें दालों की निरंतर ट्रेन का उत्सर्जन करने के लिए बनाया जा सकता है।[5] कुछ घन अवस्था लेजरों को कई इंट्राकैविटी तकनीकों का उपयोग करके ट्यून करने योग्य लेजर भी हो सकता है, जो फैब्री-पेरेट इंटरफेरोमीटर, प्रिज्म (प्रकाशिकी) एस, और विवर्तन झंझरी, या इनमें से एक संयोजन को नियोजित करते हैं।[6] TI-sapphire लेजर | टाइटेनियम-डोपेड नीलम का उपयोग व्यापक रूप से इसकी व्यापक ट्यूनिंग रेंज, 660 से 1080 नैनोमीटर के लिए किया जाता है।सिंथेटिक अलेक्जेंड्राइट लेजर 700 से 820 & nbsp; एनएम से ट्यून करने योग्य हैं और टाइटेनियम-सैफायर लेज़रों की तुलना में उच्च-ऊर्जा दालों का उत्पादन करते हैं क्योंकि लाभ माध्यम के लंबे ऊर्जा भंडारण समय और उच्च लेजर क्षति दहलीज के कारण।

पंपिंग

Further information: Laser pumping

सॉलिड स्टेट लासिंग मीडिया आमतौर पर ऑप्टिकल पंपिंग होता है, या तो क्षण दीप या आर्क लैंप का उपयोग करता है, या लेजर डायोड द्वारा।[1]डायोड-पंप किए गए ठोस-अवस्था लेजर बहुत अधिक कुशल होते हैं और बहुत अधिक सामान्य हो गए हैं क्योंकि उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर की लागत कम हो गई है।

मोड लॉकिंग

ठोस-अवस्था लेजर और फाइबर लेजर के मोड लॉकिंग में व्यापक अनुप्रयोग होते हैं, क्योंकि बड़ी-ऊर्जा अल्ट्रा-शॉर्ट दालों को प्राप्त किया जा सकता है।[1]दो प्रकार के संतृप्त अवशोषक हैं जो व्यापक रूप से मोड लॉकर के रूप में उपयोग किए जाते हैं: सेसम,[7][8][9] और SWCNT।ग्राफीन का भी उपयोग किया गया है।[10][11][12] ये सामग्री एक नॉनलाइनियर ऑप्टिकल व्यवहार का उपयोग करती है जिसे लेजर बनाने के लिए संतृप्त अवशोषण कहा जाता है, जो छोटी दाल बनाती है।

वर्तमान अनुप्रयोग और विकास

घन अवस्था लेजरों को F-35 लाइटनिंग II के लिए वैकल्पिक हथियारों के रूप में विकसित किया जा रहा है, और निकट-संचालन की स्थिति तक पहुंच रहे हैं,[13][14][15] साथ ही नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन के फायरस्ट्राइक लेजर हथियार प्रणाली की शुरूआत।[16][17] अप्रैल 2011 में यूनाइटेड स्टेट्स नेवी ने एक उच्च ऊर्जा ठोस अवस्था लेजर का परीक्षण किया।सटीक रेंज को वर्गीकृत किया गया है, लेकिन उन्होंने कहा कि यह मीलों तक गज की दूरी पर नहीं है।[18][19] यूरेनियम-डोपिंग (अर्धचालक) कैल्शियम फ्लोराइड 1960 के दशक में आविष्कार किए गए ठोस अवस्था लेजर का दूसरा प्रकार था।यॉर्कटाउन हाइट्स (यूएस) में आईबीएम की प्रयोगशालाओं में पीटर सोरोकिन और मिरेक स्टीवेन्सन ने थियोडोर हेरोल्ड मैमन के रूबी लेजर के तुरंत बाद 2.5 & nbsp; ofm पर लेसिंग हासिल की।

अमेरिकी सेना 58 & nbsp; kW फाइबर लेजर का उपयोग करके एक ट्रक-माउंटेड लेजर सिस्टम का परीक्षण करने की तैयारी कर रही है।[20] लेजर की स्केलेबिलिटी ड्रोन से लेकर विभिन्न स्तरों पर बड़े पैमाने पर जहाजों तक सब कुछ पर उपयोग करती है।नया लेजर अपने बीम में उपलब्ध ऊर्जा का 40 प्रतिशत डालता है, जिसे घन अवस्था लेजरों के लिए बहुत अधिक माना जाता है।चूंकि अधिक से अधिक सैन्य वाहन और ट्रक उन्नत हाइब्रिड इंजन और प्रणोदन प्रणालियों का उपयोग कर रहे हैं जो लेज़रों जैसे अनुप्रयोगों के लिए बिजली का उत्पादन करते हैं, अनुप्रयोगों को ट्रकों, ड्रोन, जहाजों, हेलीकॉप्टरों और विमानों में प्रसार करने की संभावना है।[20]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Heller, Jörg (1 March 2022). "A Primer on Solid-State Lasers". www.techbriefs.com (in English). SAE Media Group. Retrieved 2022-08-07.
  2. ↑ Singh, G.; Purnawirman; Bradley, J. D. B.; Li, N.; Magden, E. S.; Moresco, M.; Adam, T. N.; Leake, G.; Coolbaugh, D.; Watts, M. R. (2016). "Resonant pumped erbium-doped waveguide lasers using distributed Bragg reflector cavities". Optics Letters. 41 (6): 1189–1192. Bibcode:2016OptL...41.1189S. doi:10.1364/OL.41.001189. PMID 26977666.
  3. ↑ Su, Z.; Li, N.; Magden, E. S.; Byrd, M.; Purnawirman; Adam, T. N.; Leake, G.; Coolbaugh, D.; Bradley, J. D.; Watts, M. R. (2016). "Ultra-compact and low-threshold thulium microcavity laser monolithically integrated on silicon". Optics Letters. 41 (24): 5708–5711. Bibcode:2016OptL...41.5708S. doi:10.1364/OL.41.005708. PMID 27973495.
  4. ↑ Z. Su, J. D. Bradley, N. Li, E. S. Magden, Purnawirman, D. Coleman, N. Fahrenkopf, C. Baiocco, T. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, D. Vermeulen, and M. R. Watts (2016) "Ultra-Compact CMOS-Compatible Ytterbium Microlaser", Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics 2016, IW1A.3.
  5. ↑ "Continuous solid-state laser operation revealed by BTL" (PDF). Astronautics: 74. March 1962.
  6. ↑ N. P. Barnes, Transition metal solid-state lasers, in Tunable Lasers Handbook, F. J. Duarte (Ed.) (Academic, New York, 1995).
  7. ↑ H. Zhang et al., "Induced solitons formed by cross polarization coupling in a birefringent cavity fiber laser" Archived 7 July 2011 at the Wayback Machine, Opt. Lett., 33, 2317–2319.(2008).
  8. ↑ D. Y. Tang et al., "Observation of high-order polarization-locked vector solitons in a fiber laser" Archived 20 January 2010 at the Wayback Machine, Physical Review Letters, 101, 153904 (2008).
  9. ↑ L. M. Zhao et al., "Polarization rotation locking of vector solitons in a fiber ring laser" Archived 7 July 2011 at the Wayback Machine, Optics Express, 16,10053–10058 (2008).
  10. ↑ H. Zhang; D. Y. Tang; L. M. Zhao; Q. L. Bao; K. P. Loh (2009). "Large energy mode locking of an erbium-doped fiber laser with atomic layer graphene" (PDF). Optics Express. 17 (20): 17630–5. arXiv:0909.5536. Bibcode:2009OExpr..1717630Z. doi:10.1364/OE.17.017630. PMID 19907547. Archived from the original (PDF) on 2011-07-17.
  11. ↑ Han Zhang; Qiaoliang Bao; Dingyuan Tang; Luming Zhao & Kianping Loh (2009). "Large energy soliton erbium-doped fiber laser with a graphene-polymer composite mode locker" (PDF). Applied Physics Letters. 95 (14): P141103. arXiv:0909.5540. Bibcode:2009ApPhL..95n1103Z. doi:10.1063/1.3244206. Archived from the original (PDF) on 2011-07-17.
  12. ↑ "Graphene: Mode-locked lasers". NPG Asia Materials. 21 December 2009. doi:10.1038/asiamat.2009.52.
  13. ↑ Fulghum, David A. "Lasers being developed for F-35 and AC-130." Aviation Week and Space Technology, (8 July 2002). Access date: 8 February 2006.
  14. ↑ Morris, Jefferson. "Keeping cool a big challenge for JSF laser, Lockheed Martin says." Aerospace Daily, 26 September 2002. Access date: 3 June 2007.
  15. ↑ Fulghum, David A. "Lasers, HPM weapons near operational status." Aviation Week and Space Technology, 22 July 2002. Access date: 8 February 2006.
  16. ↑ "Northrop Grumman Press Release". Archived from the original on 8 December 2008. Retrieved 2008-11-13.
  17. ↑ "The Register Press Release". Retrieved 2008-11-14.
  18. ↑ "US Navy's laser test could put heat on pirates". Fox News. 13 April 2011.
  19. ↑ Kaplan, Jeremy A. (8 April 2011). "Navy shows off powerful new laser weapon". Fox News.
  20. ↑ 20.0 20.1 Tucker, Patrick (16 March 2017). "US Army to Test Powerful New Truck-Mounted Laser 'Within Months'". Defense One. Retrieved 13 August 2017.
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