सॉलिड-स्टेट लेजर

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घन अवस्था लेसर है जो सक्रिय लेज़र माध्यम का उपयोग करता है जो रंजक लेज़रों की तरह तरल या [[गैस लेजर]] की तरह गैस के बजाय ठोस होता है।[1] अर्ध-संचालक-आधारित लेज़र भी ठोस अवस्था में होते हैं, लेकिन सामान्य रूप से ठोस-अवस्था वाले लेज़रों से अलग वर्ग के रूप में माने जाते हैं, जिन्हें लेज़र डायोड कहा जाता है।

ठोस अवस्था मीडिया

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

सामान्य रूप से, ठोस-अवस्था वाले लेजर के सक्रिय माध्यम में काँच या क्रिस्टलीय होस्ट सामग्री होती है, जिसमें Neodymium, क्रोमियम, एर्बियम जैसे डोपेंट को जोड़ा जाता है।[2] टपक[3] या ytterbium[4] कई सामान्य डोपेंट दुर्लभ-पृथ्वी तत्व हैं, क्योंकि ऐसे आयनों की उत्तेजित अवस्थाएं उनके क्रिस्टल लैटिस (फोनन) के थर्मल कंपन के साथ दृढ़ता से युग्मित नहीं होती हैं, और लेजर पंपिंग की अपेक्षाकृत कम तीव्रता पर उनकी लेज़िंग सीमा तक पहुंचा जा सकता है।

कई सैकड़ों ठोस अवस्था मीडिया हैं जिनमें लेज़र क्रिया प्राप्त की गई है, लेकिन अपेक्षाकृत कुछ प्रकार व्यापक रूप से उपयोग में हैं। इनमें से, शायद सबसे आम एनडी: वाईएजी लेजर | नियोडिमियम-डोप्ड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (एनडी: वाईएजी) है। नियोडिमियम-डोप्ड ग्लास (एनडी: ग्लास) और येटेरबियम-डोप्ड ग्लास या सिरेमिक का उपयोग बहुत उच्च शक्ति स्तर (अनुरक्षित ) और उच्च ऊर्जा (मेगाजूल) पर किया जाता है, मल्टीपल-बीम जड़त्वीय बंधन संलयन के लिए।

लेज़रों के लिए उपयोग की जाने वाली पहली सामग्री सिंथेटिक रूबी क्रिस्टल थी। रूबी लेसरों का अभी भी कुछ अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन उनकी कम शक्ति क्षमता के कारण वे आम नहीं हैं। कमरे के तापमान पर, माणिक लेसर प्रकाश की केवल छोटी दालों का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन क्रायोजेनिक तापमान पर उन्हें दालों की सतत ट्रेन का उत्सर्जन करने के लिए बनाया जा सकता है।[5] कुछ घन अवस्था लेसर भी कई इंट्राकैविटी तकनीकों का उपयोग करके ट्यून करने योग्य लेज़र हो सकते हैं, जो फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर, प्रिज्म (ऑप्टिक्स) और विवर्तन झंझरी या इनके संयोजन का उपयोग करते हैं।[6] Ti-Sapphire Laser | टाइटेनियम-डोप्ड नीलम व्यापक रूप से इसकी व्यापक ट्यूनिंग रेंज, 660 से 1080 नैनोमीटर के लिए उपयोग किया जाता है। सिंथेटिक अलेक्जेंडाइट लेजर 700 से 820 एनएम तक ट्यून करने योग्य हैं और टाइटेनियम-सफायर लेजर की तुलना में उच्च-ऊर्जा दालों का उत्पादन करते हैं क्योंकि लाभ माध्यम का लंबा ऊर्जा भंडारण समय और उच्च लेजर क्षति सीमा है।

पम्पिंग

Further information: Laser pumping

सॉलिड स्टेट लेज़िंग मीडिया आमतौर पर ऑप्टिकल पंपिंग होते हैं, या तो क्षण दीप या आर्क लैंप या लेजर डायोड का उपयोग करते हैं।[1]डायोड-पंप वाले ठोस-अवस्था वाले लेज़र अधिक कुशल होते हैं और अधिक सामान्य हो जाते हैं क्योंकि उच्च-शक्ति अर्धचालक लेज़रों की लागत कम हो गई है।

मोड लॉकिंग

ठोस अवस्था लेजर और फाइबर लेजर के मोड लॉकिंग में व्यापक अनुप्रयोग हैं, क्योंकि बड़ी-ऊर्जा अल्ट्रा-शॉर्ट दालें प्राप्त की जा सकती हैं।[1]दो प्रकार के संतृप्त अवशोषक हैं जो व्यापक रूप से मोड लॉकर के रूप में उपयोग किए जाते हैं: SESAM,[7][8][9] और एसडब्ल्यूसीएनटी। ग्राफीन का भी इस्तेमाल किया गया है।[10][11][12] ये सामग्रियां गैर-रैखिक ऑप्टिकल व्यवहार का उपयोग करती हैं जिसे संतृप्त अवशोषण कहा जाता है ताकि लेजर को छोटी दालों का निर्माण किया जा सके।

वर्तमान अनुप्रयोग और विकास

F-35 लाइटनिंग II के लिए ठोस अवस्था लेसरों को वैकल्पिक हथियार के रूप में विकसित किया जा रहा है, और लगभग परिचालन स्थिति तक पहुंच रहे हैं,[13][14][15] साथ ही नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन की FIRESTRIKE लेजर हथियार प्रणाली की शुरूआत।[16][17] अप्रैल 2011 में संयुक्त राज्य नौसेना ने उच्च ऊर्जा ठोस राज्य लेजर का परीक्षण किया। सटीक सीमा को वर्गीकृत किया गया है, लेकिन उन्होंने कहा कि यह मील की दूरी पर नहीं बल्कि गज की दूरी पर है।[18][19] यूरेनियम-डोपिंग (अर्ध-संचालक) कैल्शियम फ्लोराइड 1960 के दशक में आविष्कार किया गया दूसरा प्रकार का ठोस राज्य लेजर था। यॉर्कटाउन हाइट्स (यूएस) में आईबीएम की प्रयोगशालाओं में पीटर सोरोकिन और मिरेक स्टीवेन्सन ने थिओडोर हेरोल्ड मैमन के रूबी लेजर के तुरंत बाद 2.5 माइक्रोमीटर पर लेज़िंग हासिल की।

अमेरिकी सेना 58 kW फाइबर लेजर का उपयोग करके ट्रक पर लगे लेजर सिस्टम का परीक्षण करने की तैयारी कर रही है।[20] लेजर की मापनीयता ड्रोन से लेकर शक्ति के विभिन्न स्तरों पर बड़े पैमाने पर जहाजों तक हर चीज पर उपयोग को खोलती है। नया लेज़र उपलब्ध ऊर्जा का 40 प्रतिशत अपने बीम में डालता है, जिसे ठोस अवस्था लेज़रों के लिए बहुत अधिक माना जाता है। चूंकि अधिक से अधिक सैन्य वाहन और ट्रक उन्नत हाइब्रिड इंजन और प्रणोदन प्रणाली का उपयोग कर रहे हैं जो लेजर जैसे अनुप्रयोगों के लिए बिजली का उत्पादन करते हैं, इसलिए ट्रकों, ड्रोन, जहाजों, हेलीकाप्टरों और विमानों में अनुप्रयोगों के प्रसार की संभावना है।[20]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Heller, Jörg (1 March 2022). "सॉलिड-स्टेट लेजर पर एक प्राइमर". 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). "वितरित ब्रैग परावर्तक गुहाओं का उपयोग करते हुए गुंजयमान पंप एर्बियम-डोप्ड वेवगाइड लेजर". 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). "अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट और लो-थ्रेशोल्ड थ्यूलियम माइक्रोकैविटी लेसर अखंड रूप से सिलिकॉन पर एकीकृत". 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. ↑ "बीटीएल द्वारा निरंतर सॉलिड-स्टेट लेजर ऑपरेशन का पता चला" (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). "परमाणु परत ग्राफीन के साथ एर्बियम-डोप्ड फाइबर लेजर की बड़ी ऊर्जा मोड लॉकिंग" (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). "ग्राफीन-पॉलिमर कम्पोजिट मोड लॉकर के साथ बड़ी ऊर्जा सॉलिटॉन एर्बियम-डोप्ड फाइबर लेजर" (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. ↑ "नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन प्रेस विज्ञप्ति". Archived from the original on 8 December 2008. Retrieved 2008-11-13.
  17. ↑ "रजिस्टर प्रेस विज्ञप्ति". Retrieved 2008-11-14.
  18. ↑ "अमेरिकी नौसेना का लेजर परीक्षण समुद्री लुटेरों पर दबाव डाल सकता है". Fox News. 13 April 2011.
  19. ↑ Kaplan, Jeremy A. (8 April 2011). "नौसेना ने शक्तिशाली नए लेजर हथियार का प्रदर्शन किया". Fox News.
  20. ↑ 20.0 20.1 Tucker, Patrick (16 March 2017). "अमेरिकी सेना ने 'महीनों के भीतर' शक्तिशाली नए ट्रक-माउंटेड लेजर का परीक्षण किया". Defense One. Retrieved 13 August 2017.
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