லேசர் கொள்கை மற்றும் அதன் பயன்பாடு

லேசர் என்பது, தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சுப் பெருக்கம் மற்றும் தேவையான பின்னூட்டம் ஆகியவற்றின் மூலம் ஒருமுகப்படுத்தப்பட்ட, ஒற்றை நிற, ஒத்திசைவான ஒளிக்கற்றைகளை உருவாக்கும் ஒரு செயல்முறை மற்றும் கருவியைக் குறிக்கிறது. அடிப்படையில், லேசர் உருவாக்கத்திற்கு மூன்று கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன: ஒரு "ஒலி அதிர்வுக்கருவி", ஒரு "பெருக்க ஊடகம்" மற்றும் ஒரு "ஊக்குவிப்பு மூலம்".

அ. கொள்கை

ஒரு அணுவின் இயக்க நிலையை வெவ்வேறு ஆற்றல் நிலைகளாகப் பிரிக்கலாம். அந்த அணு உயர் ஆற்றல் நிலையிலிருந்து குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு மாறும் போது, ​​அது அதற்கேற்ற ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகிறது (இது தன்னிச்சையான கதிர்வீச்சு என அழைக்கப்படுகிறது). இதேபோல், ஒரு ஃபோட்டான் ஒரு ஆற்றல் நிலை அமைப்பின் மீது பட்டு, அதனால் உறிஞ்சப்படும்போது, ​​அது அந்த அணுவை குறைந்த ஆற்றல் நிலையிலிருந்து உயர் ஆற்றல் நிலைக்கு மாறச் செய்யும் (இது கிளர்வுற்ற உறிஞ்சல் என அழைக்கப்படுகிறது); பின்னர், உயர் ஆற்றல் நிலைகளுக்கு மாறும் சில அணுக்கள் குறைந்த ஆற்றல் நிலைகளுக்கு மாறி ஃபோட்டான்களை வெளியிடும் (இது தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சு என அழைக்கப்படுகிறது). இந்த இயக்கங்கள் தனித்தனியாக நிகழ்வதில்லை, மாறாக பெரும்பாலும் இணையாகவே நிகழ்கின்றன. பொருத்தமான ஊடகம், அதிர்வுறுப்பான், போதுமான வெளிப்புற மின்புலம் போன்ற ஒரு நிலையை நாம் உருவாக்கும்போது, ​​தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சானது, தூண்டப்பட்ட உறிஞ்சலை விட அதிகமாகப் பெருக்கப்படுகிறது. அப்போது, ​​பொதுவாக ஃபோட்டான்கள் உமிழப்பட்டு, லேசர் ஒளி உருவாகிறது.

பி. வகைப்பாடு

லேசரை உருவாக்கும் ஊடகத்தின் அடிப்படையில், லேசரை திரவ லேசர், வாயு லேசர் மற்றும் திட லேசர் எனப் பிரிக்கலாம். தற்போது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி லேசர், ஒரு வகையான திட நிலை லேசர் ஆகும்.

சி. அமைப்பு

பெரும்பாலான லேசர்கள் மூன்று பாகங்களைக் கொண்டுள்ளன: கிளர்ச்சி அமைப்பு, லேசர் பொருள் மற்றும் ஒளியியல் அதிர்வுறுப்பான். கிளர்ச்சி அமைப்புகள் என்பவை ஒளி, மின் அல்லது வேதியியல் ஆற்றலை உருவாக்கும் கருவிகளாகும். தற்சமயம், பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய கிளர்ச்சிச் சாதனங்கள் ஒளி, மின்சாரம் அல்லது வேதியியல் வினை ஆகும். லேசர் பொருட்கள் என்பவை லேசர் ஒளியை உருவாக்கக்கூடிய பொருட்களாகும், அவை மாணிக்கக் கற்கள், பெரிலியம் கண்ணாடி, நியான் வாயு, குறைக்கடத்திகள், கரிம சாயங்கள் போன்றவை ஆகும். ஒளியியல் அதிர்வுக் கட்டுப்பாட்டின் பங்கு, வெளியாகும் லேசரின் பிரகாசத்தை அதிகரிப்பது, லேசரின் அலைநீளம் மற்றும் திசையைச் சரிசெய்து தேர்ந்தெடுப்பது ஆகும்.

டி. விண்ணப்பம்

லேசர் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, முக்கியமாக ஃபைபர் தகவல் தொடர்பு, லேசர் தொலைவு அளத்தல், லேசர் வெட்டுதல், லேசர் ஆயுதங்கள், லேசர் வட்டு மற்றும் பலவற்றில்.

இ. வரலாறு

1958-ல், அமெரிக்க விஞ்ஞானிகளான சியாவோலுவோ மற்றும் டவுன்ஸ் ஒரு மாயாஜால நிகழ்வைக் கண்டுபிடித்தனர்: அவர்கள் ஒரு அரிய மண் படிகத்தின் மீது, உள்ளக மின்விளக்கிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளியைப் பாய்ச்சியபோது, ​​அப்படிகத்தின் மூலக்கூறுகள் பிரகாசமான, எப்போதும் ஒன்றாக இணைந்த வலுவான ஒளியை வெளியிட்டன. இந்த நிகழ்வின்படி, அவர்கள் "லேசர் கொள்கையை" முன்மொழிந்தனர்; அதாவது, ஒரு பொருளின் மூலக்கூறுகளின் இயற்கையான அலைவு அதிர்வெண்ணுக்குச் சமமான ஆற்றலால் அது தூண்டப்படும்போது, ​​அது விலகாத இந்த வலுவான ஒளியை – அதாவது லேசரை – உருவாக்கும். இதற்கான முக்கியமான ஆய்வுக் கட்டுரைகளையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.

சியோலோ மற்றும் டவுன்ஸின் ஆராய்ச்சி முடிவுகள் வெளியிடப்பட்ட பிறகு, பல்வேறு நாடுகளைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் பலவிதமான சோதனைத் திட்டங்களை முன்மொழிந்தனர், ஆனால் அவை வெற்றி பெறவில்லை. 1960 ஆம் ஆண்டு, மே 15 அன்று, கலிபோர்னியாவில் உள்ள ஹியூஸ் ஆய்வகத்தின் விஞ்ஞானியான மேமன், 0.6943 மைக்ரான் அலைநீளம் கொண்ட ஒரு லேசரைப் பெற்றதாக அறிவித்தார். இது மனிதர்களால் பெறப்பட்ட முதல் லேசர் ஆகும். இதன் மூலம், லேசர்களை நடைமுறைத் துறைக்கு அறிமுகப்படுத்திய உலகின் முதல் விஞ்ஞானி என்ற பெருமையை மேமன் பெற்றார்.

1960 ஆம் ஆண்டு ஜூலை 7 ஆம் தேதி, உலகின் முதல் லேசரின் பிறப்பை மேமன் அறிவித்தார். மேமனின் திட்டமானது, அதிக செறிவுள்ள ஒரு ஒளிக்கற்றையைப் பயன்படுத்தி மாணிக்கப் படிகத்தில் உள்ள குரோமியம் அணுக்களைத் தூண்டி, அதன் மூலம் மிகவும் செறிவான, மெல்லிய சிவப்பு ஒளித் தூணை உருவாக்குவதாகும். அது ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் செலுத்தப்படும்போது, ​​சூரியனின் மேற்பரப்பை விட அதிக வெப்பநிலையை அடையக்கூடியது.

சோவியத் விஞ்ஞானி எச். ஜி. பாசோவ் 1960-ல் குறைக்கடத்தி லேசரைக் கண்டுபிடித்தார். குறைக்கடத்தி லேசரின் அமைப்பு பொதுவாக P அடுக்கு, N அடுக்கு மற்றும் செயலடுக்கு ஆகியவற்றால் ஆனது, அவை இரட்டை பல்லினச் சந்திப்பை உருவாக்குகின்றன. இதன் சிறப்பியல்புகள்: சிறிய அளவு, அதிக இணைப்புத் திறன், வேகமான துலங்கல் வேகம், ஒளியிழை அளவோடு பொருந்தும் அலைநீளம் மற்றும் அளவு, நேரடியாக பண்பேற்றம் செய்யக்கூடிய தன்மை, மற்றும் நல்ல ஒத்திசைவு.

ஆறு, லேசரின் சில முக்கிய பயன்பாட்டுத் திசைகள்

F. லேசர் தொடர்பு

தகவல்களைப் பரிமாற ஒளியைப் பயன்படுத்துவது இன்று மிகவும் பொதுவானதாகிவிட்டது. உதாரணமாக, கப்பல்கள் தங்களுக்குள் தகவல் பரிமாறிக் கொள்ள விளக்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் போக்குவரத்து விளக்குகள் சிவப்பு, மஞ்சள் மற்றும் பச்சை நிறங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனால், சாதாரண ஒளியைப் பயன்படுத்தித் தகவல்களைப் பரிமாறும் இந்த முறைகள் அனைத்தும் குறுகிய தூரங்களுக்கு மட்டுமே சாத்தியமானவை. ஒளியின் மூலம் தொலைதூர இடங்களுக்கு நேரடியாகத் தகவல்களை அனுப்ப விரும்பினால், சாதாரண ஒளியைப் பயன்படுத்த முடியாது, லேசர்களை மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும்.

அப்படியானால், லேசரை எப்படி அனுப்புவது? செப்புக் கம்பிகள் வழியே மின்சாரத்தைக் கடத்த முடியும் என்பது நமக்குத் தெரியும், ஆனால் சாதாரண உலோகக் கம்பிகள் வழியே ஒளியைக் கடத்த முடியாது. இதற்காக, விஞ்ஞானிகள் ஒளியைக் கடத்தக்கூடிய ஒரு இழையை உருவாக்கியுள்ளனர்; இது ஒளியிழை (optical fiber) என அழைக்கப்படுகிறது. ஒளியிழையானது சிறப்பு கண்ணாடிப் பொருட்களால் ஆனது, இதன் விட்டம் மனித முடியை விட மெல்லியதாக, பொதுவாக 50 முதல் 150 மைக்ரான் வரை இருக்கும், மேலும் இது மிகவும் மென்மையானது.

உண்மையில், இழையின் உள் மையப்பகுதி அதிக ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட ஒளிபுகும் கண்ணாடியாலும், அதன் வெளிப்புறப் பூச்சு குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட கண்ணாடி அல்லது பிளாஸ்டிக்காலும் ஆனது. இத்தகைய அமைப்பு, ஒருபுறம், தண்ணீர்க் குழாயில் நீர் முன்னோக்கிப் பாய்வதைப் போலவும், கம்பியில் மின்சாரம் முன்னோக்கிப் பரவுவதைப் போலவும், ஆயிரக்கணக்கான முறுக்குகள் மற்றும் திருப்பங்கள் ஏற்பட்டாலும் எந்தப் பாதிப்பும் ஏற்படாதவாறு, ஒளியை உள் மையப்பகுதி வழியே ஒளிவிலகல் அடையச் செய்கிறது. மறுபுறம், தண்ணீர்க் குழாயில் கசிவு ஏற்படாதது போலவும், கம்பியின் காப்பு அடுக்கு மின்சாரத்தைக் கடத்தாதது போலவும், குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட இந்தப் பூச்சு, ஒளி வெளியே கசிவதைத் தடுக்கிறது.

ஒளியிழையின் தோற்றம் ஒளியைக் கடத்தும் வழியைத் தீர்க்கிறது, ஆனால் அதன் மூலம் எந்தவொரு ஒளியையும் மிகத் தொலைவிற்கு அனுப்ப முடியும் என்று அர்த்தமல்ல. அதிக பிரகாசம், தூய நிறம், நல்ல திசைசார் லேசர் மட்டுமே தகவலைக் கடத்துவதற்கான மிகவும் உகந்த ஒளி மூலமாகும்; இது இழையின் ஒரு முனையிலிருந்து உள்ளீடாகப் பெறப்பட்டு, கிட்டத்தட்ட இழப்பின்றி மறுமுனையிலிருந்து வெளியிடப்படுகிறது. எனவே, ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு என்பது அடிப்படையில் லேசர் தகவல் தொடர்பே ஆகும். இது அதிக கொள்ளளவு, உயர் தரம், பரந்த மூலப்பொருட்கள், வலுவான இரகசியத்தன்மை, நீடித்துழைக்கும் தன்மை போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. மேலும் இது தகவல் தொடர்புத் துறையில் ஒரு புரட்சியாக விஞ்ஞானிகளால் போற்றப்படுகிறது, மற்றும் இது தொழில்நுட்பப் புரட்சியின் மிகச் சிறந்த சாதனைகளில் ஒன்றாகும்.