लेजर भौतिकी
लेजर भौतिकी इस बात का अध्ययन करती है कि उत्तेजित उत्सर्जन और ऑप्टिकल फीडबैक मिलकर सुसंगत, दिशात्मक, एकवर्णी प्रकाश कैसे उत्पन्न करते हैं।
Definition
उन सिद्धांतों का अध्ययन जिनके द्वारा जनसंख्या व्युत्क्रमण वाला एक लाभ माध्यम, एक ऑप्टिकल अनुनादक के भीतर रखा गया, उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से प्रकाश को प्रवर्धित करके एक सुसंगत, दिशात्मक, संकीर्ण-बैंड बीम उत्पन्न करता है।
Scope
लेजर भौतिकी प्रकाशिकी का वह क्षेत्र है जो उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा सुसंगत प्रकाश के उत्पादन से संबंधित है। इसमें आइंस्टीन गुणांकों के माध्यम से प्रकाश और पदार्थ की क्वांटम अंतःक्रिया, एक पंप किए गए माध्यम में जनसंख्या व्युत्क्रमण और ऑप्टिकल लाभ का निर्माण, फीडबैक प्रदान करने और मोड का चयन करने में एक ऑप्टिकल अनुनादक की भूमिका, लेजर ऑसिलेटर के थ्रेशोल्ड और स्थिर-अवस्था संचालन, लेजर के प्रमुख वर्ग और उनके संचालन के तरीके जिनमें निरंतर-तरंग और स्पंदित (Q-स्विच्ड और मोड-लॉक्ड) आउटपुट शामिल हैं, और लेजर बीम की स्थानिक संरचना शामिल है। यह विज्ञान, उद्योग और चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले लेजर के लिए भौतिक आधार प्रदान करता है।
Sub-topics
Core questions
- उत्तेजित उत्सर्जन ऑप्टिकल लाभ कैसे उत्पन्न करता है?
- लेजर दोलन तक पहुँचने और उसे बनाए रखने के लिए किन स्थितियों की आवश्यकता होती है?
- अनुनादक आउटपुट के वर्णक्रमीय और स्थानिक गुणों को कैसे आकार देता है?
- लेजर के मुख्य प्रकारों और उनकी स्पंद-उत्पादन विधियों में क्या अंतर है?
Key concepts
- उत्तेजित उत्सर्जन
- जनसंख्या व्युत्क्रमण
- ऑप्टिकल लाभ
- पंपिंग
- ऑप्टिकल अनुनादक
- लेज़िंग थ्रेशोल्ड
- अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ मोड
- सुसंगतता और एकवर्णीयता
Key theories
- उत्तेजित उत्सर्जन और आइंस्टीन गुणांक
- अवशोषण, सहज उत्सर्जन और उत्तेजित उत्सर्जन का आइंस्टीन का उपचार उनकी दरों को संबंधित करता है और दिखाता है कि एक उत्तेजित माध्यम प्रकाश को सुसंगत रूप से प्रवर्धित कर सकता है, जो सभी लेजरों का अंतर्निहित सिद्धांत है।
- लेजर दोलन: लाभ, प्रतिक्रिया और थ्रेशोल्ड
- लेज़िंग तब होता है जब जनसंख्या-व्युत्क्रमित माध्यम से राउंड-ट्रिप लाभ अनुनादक के नुकसान को संतुलित करता है; इस थ्रेशोल्ड से ऊपर गुहा मोड में एक आत्म-स्थायी, सुसंगत दोलन बनता है।
- अनुनादक मोड संरचना
- ऑप्टिकल अनुनादक क्षेत्र पर असतत अनुदैर्ध्य आवृत्तियों और अनुप्रस्थ स्थानिक मोड को लागू करता है, जो लेजर की लाइनविड्थ, बीम प्रोफाइल और सुसंगतता को निर्धारित करता है।
Clinical relevance
लेजर का उपयोग चिकित्सा में सर्जरी में ऊतक को काटने और जमावट करने के लिए, नेत्र विज्ञान में फोटोकोगुलेशन और अपवर्तक सुधार के लिए, त्वचाविज्ञान और सौंदर्य उपचारों के लिए, और नैदानिक इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए प्रकाश स्रोतों के रूप में किया जाता है, उनका सटीक, सुसंगत आउटपुट नियंत्रित ऊर्जा वितरण को सक्षम बनाता है।
History
आइंस्टीन ने 1917 में उत्तेजित उत्सर्जन की शुरुआत की, लेकिन 1950 के दशक में टाउन्स और उनके सहयोगियों द्वारा मेसर (maser) तक सुसंगत प्रवर्धन का एहसास नहीं हुआ था। शावलो और टाउन्स ने 1958 में ऑप्टिकल लेजर की रूपरेखा तैयार की, और मैमन ने 1960 में पहला कार्यशील लेजर, एक रूबी उपकरण संचालित किया, जिससे इस क्षेत्र का मार्ग प्रशस्त हुआ।
Key figures
- Albert Einstein
- Charles H. Townes
- Arthur L. Schawlow
- Theodore H. Maiman
Related topics
Seminal works
- siegman1986
- svelto2010
Frequently asked questions
- लेजर प्रकाश सामान्य प्रकाश से किस प्रकार भिन्न होता है?
- लेजर प्रकाश अत्यधिक सुसंगत, लगभग एकवर्णी होता है, और एक अच्छी तरह से परिभाषित दिशात्मक बीम के रूप में उत्सर्जित होता है, क्योंकि यह कई दिशाओं और तरंग दैर्ध्य में स्वतंत्र सहज उत्सर्जन के बजाय कुछ अनुनादक मोड में उत्तेजित उत्सर्जन से उत्पन्न होता है।
- लेजर को अनुनादक की आवश्यकता क्यों होती है?
- अनुनादक प्रकाश को लाभ माध्यम से कई बार वापस भेजता है, जिससे बार-बार उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा क्षेत्र का निर्माण होता है और विशिष्ट आवृत्तियों और बीम आकार का चयन होता है जो दोलन को बनाए रखता है।