লেজার - ডিভাইস এবং অপারেশন নীতি

একটি মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় আলোর স্বাভাবিক আচরণ

সাধারণত, আলো যখন কোনো মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এর তীব্রতা কমে যায়। Bouguer এর সূত্র থেকে এই টেনশনের সংখ্যাসূচক মান পাওয়া যাবে:

এই সমীকরণে, আমি যে মাধ্যমটিতে প্রবেশ করি এবং প্রস্থান করি সেই আলোর তীব্রতা ছাড়াও, মাধ্যমটির রৈখিক আলো শোষণ সহগ নামে একটি ফ্যাক্টরও রয়েছে। ঐতিহ্যগত অপটিক্সে, এই সহগ সর্বদা ইতিবাচক।

নেতিবাচক আলো শোষণ

কোন কারণে শোষণ সহগ ঋণাত্মক হলে কী হবে? তখন কি? মাঝারি দিয়ে যাওয়ার সময় আলোর পরিবর্ধন হবে; প্রকৃতপক্ষে, মাধ্যমটি নেতিবাচক শোষণ দেখাবে।

এই জাতীয় ছবি পর্যবেক্ষণের শর্ত কৃত্রিমভাবে তৈরি করা যেতে পারে। প্রস্তাবিত ঘটনাটি বাস্তবায়নের উপায় সম্পর্কিত তাত্ত্বিক ধারণাটি 1939 সালে সোভিয়েত পদার্থবিদ ভ্যালেন্টিন আলেকজান্দ্রোভিচ ফ্যাব্রিক্যান্ট দ্বারা প্রণয়ন করা হয়েছিল।

এটির মধ্য দিয়ে যাওয়া একটি কাল্পনিক আলো-বর্ধক মাধ্যম বিশ্লেষণ করার সময়, ফ্যাব্রিক্যান্ট আলো-বিবর্ধনের নীতি প্রস্তাব করেছিলেন। এবং 1955 সালেসোভিয়েত পদার্থবিদ নিকোলাই জেনাদিভিচ বাসভ এবং আলেকজান্ডার মিখাইলোভিচ প্রখোরভ এই ফ্যাব্রিক্যান্ট ধারণাটিকে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালীর রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি অঞ্চলে প্রয়োগ করেছিলেন।

নেতিবাচক শোষণের সম্ভাবনার শারীরিক দিক বিবেচনা করুন। একটি আদর্শ আকারে, পরমাণুর শক্তির স্তরগুলিকে রেখা হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে — যেন প্রতিটি রাজ্যের পরমাণুগুলির কেবলমাত্র E1 এবং E2 শক্তিগুলি কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। এর মানে হল যে যখন রাজ্য থেকে রাজ্যে রূপান্তরিত হয়, একটি পরমাণু হয় নির্গত করে বা একটি সুনির্দিষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একরঙা আলোকে শোষণ করে।

কিন্তু বাস্তবতা আদর্শ থেকে অনেক দূরে, এবং আসলে পরমাণুর শক্তির স্তরের একটি নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধ প্রস্থ থাকে, অর্থাৎ, তারা সঠিক মানের রেখা নয়। অতএব, স্তরগুলির মধ্যে স্থানান্তরের সময়, নির্গত বা শোষিত ফ্রিকোয়েন্সি dv-এর একটি নির্দিষ্ট পরিসরও থাকবে, যা শক্তির স্তরগুলির প্রস্থের উপর নির্ভর করে যার মধ্যে স্থানান্তরটি ঘটে। E1 এবং E2 এর মানগুলি শুধুমাত্র পরমাণুর মধ্যম শক্তির মাত্রা বোঝাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

সুতরাং, যেহেতু আমরা ধরে নিয়েছি যে E1 এবং E2 শক্তি স্তরের মধ্যবিন্দু, আমরা এই দুটি অবস্থায় একটি পরমাণু বিবেচনা করতে পারি। চলুন E2>E1। একটি পরমাণু এই স্তরগুলির মধ্যে অতিক্রম করার সময় ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ শোষণ বা নির্গত করতে পারে। ধরুন যে, গ্রাউন্ড স্টেট E1-এ থাকা অবস্থায়, একটি পরমাণু E2-E1 শক্তির সাথে বাহ্যিক বিকিরণ শোষণ করে এবং একটি উত্তেজিত অবস্থায় E2 তে চলে যায় (এই ধরনের পরিবর্তনের সম্ভাবনা আইনস্টাইন সহগ B12 এর সমানুপাতিক)।

E2 একটি উত্তেজিত অবস্থায় থাকার কারণে, E2-E1 শক্তির সাথে বাহ্যিক বিকিরণের ক্রিয়াকলাপের অধীনে পরমাণু শক্তি E2-E1 সহ একটি কোয়ান্টাম নির্গত করে এবং শক্তি E1 সহ স্থল অবস্থায় স্থানান্তরিত হতে বাধ্য হয় (এই ধরনের পরিবর্তনের সম্ভাবনা সমানুপাতিক আইনস্টাইন সহগ B21)।

যদি আয়তনের বর্ণালী ঘনত্ব w (v) সহ একরঙা বিকিরণের সমান্তরাল রশ্মি এমন একটি পদার্থের মধ্য দিয়ে যায় যার স্তরটির একটি একক ক্রস-বিভাগীয় ক্ষেত্র এবং পুরুত্ব dx থাকে, তাহলে এর তীব্রতা মান দ্বারা পরিবর্তিত হবে:

এখানে n1 হল E1 রাজ্যে পরমাণুর ঘনত্ব, n2 হল E2 রাজ্যে পরমাণুর ঘনত্ব।

সমীকরণের ডানদিকের শর্তগুলিকে প্রতিস্থাপন করে, ধরে নিই যে B21 = B12, এবং তারপর B21-এর জন্য অভিব্যক্তি প্রতিস্থাপন করে, আমরা সংকীর্ণ শক্তি স্তরে আলোর তীব্রতার পরিবর্তনের জন্য সমীকরণটি পাই:

অনুশীলনে, উপরে উল্লিখিত হিসাবে, শক্তির মাত্রা অসীম সংকীর্ণ নয়, তাই তাদের প্রস্থ অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত। রূপান্তরের বর্ণনা এবং একগুচ্ছ সূত্রের সাথে নিবন্ধটি বিশৃঙ্খল না করার জন্য, আমরা সহজভাবে লক্ষ্য করি যে একটি ফ্রিকোয়েন্সি পরিসর প্রবেশ করে এবং তারপর x এর উপরে একীভূত করার মাধ্যমে, আমরা গড়টির প্রকৃত শোষণ সহগ খুঁজে পাওয়ার জন্য একটি সূত্র দিয়ে শেষ করব:

যেহেতু এটা স্পষ্ট যে থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যের শর্তে, নিম্ন শক্তির অবস্থায় পরমাণুর ঘনত্ব n1 সর্বদা উচ্চতর অবস্থায় E2-এ পরমাণুর ঘনত্ব n2 থেকে বেশি, স্বাভাবিক অবস্থায় নেতিবাচক শোষণ অসম্ভব, এটি প্রসারিত করা অসম্ভব। কোনো অতিরিক্ত ব্যবস্থা না নিয়ে শুধু একটি বাস্তব পরিবেশের মধ্য দিয়ে যাওয়ার মাধ্যমে আলো...

নেতিবাচক শোষণ সম্ভব হওয়ার জন্য, এমন পরিস্থিতি তৈরি করা প্রয়োজন যখন একটি উত্তেজিত অবস্থায় E2 মাধ্যমটিতে পরমাণুর ঘনত্ব স্থল অবস্থা E1-এ পরমাণুর ঘনত্বের চেয়ে বেশি হবে, অর্থাৎ, এটি সংগঠিত করা প্রয়োজন। তাদের শক্তি অবস্থা অনুযায়ী মধ্যম পরমাণুর একটি বিপরীত বন্টন.

পরিবেশের শক্তি পাম্পিং জন্য প্রয়োজন

শক্তির স্তরের একটি উল্টানো জনসংখ্যা সংগঠিত করতে (একটি সক্রিয় মাধ্যম পেতে) পাম্পিং (যেমন অপটিক্যাল বা বৈদ্যুতিক) ব্যবহার করা হয়। অপটিক্যাল পাম্পিং এর মধ্যে পরমাণু দ্বারা পরিচালিত বিকিরণ শোষণ জড়িত, যার কারণে এই পরমাণুগুলি উত্তেজিত অবস্থায় চলে যায়।

একটি গ্যাস মাধ্যমে বৈদ্যুতিক পাম্পিং গ্যাস নিঃসরণ ইলেকট্রন সঙ্গে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ দ্বারা পরমাণুর উত্তেজনা জড়িত। ফ্যাব্রিক্যান্টের মতে, পরমাণুর কিছু স্বল্প-শক্তির অবস্থাকে আণবিক অমেধ্যের মাধ্যমে নির্মূল করতে হবে।

দুই-স্তরের মাধ্যমটিতে অপটিক্যাল পাম্পিং ব্যবহার করে একটি সক্রিয় মাধ্যম পাওয়া কার্যত অসম্ভব, কারণ পরিমাণগতভাবে প্রতি ইউনিট সময়ে পরমাণুর রূপান্তর রাজ্য E1 থেকে রাজ্য E2 এবং তদ্বিপরীত (!) এই ক্ষেত্রে সমতুল্য হবে, যার অর্থ হল অন্তত একটি তিন-স্তরের ব্যবস্থা অবলম্বন করা প্রয়োজন।

একটি তিন-পর্যায়ের পাম্পিং সিস্টেম বিবেচনা করুন। ফোটন শক্তি E3-E1 সহ বাহ্যিক বিকিরণকে মাধ্যমের উপর কাজ করতে দিন যখন মাঝারি পরমাণুগুলি শক্তি E1 সহ রাজ্য থেকে শক্তি E3 সহ রাজ্যে চলে যায়। E3 শক্তি অবস্থা থেকে, E2 অবস্থা এবং E1-এ স্বতঃস্ফূর্ত রূপান্তর সম্ভব। একটি উল্টানো জনসংখ্যা পেতে (যখন একটি প্রদত্ত মাধ্যমে E2 স্তর সহ আরও পরমাণু থাকে), এটি E2 স্তরটিকে E3 এর চেয়ে দীর্ঘস্থায়ী করতে হবে। এর জন্য, নিম্নলিখিত শর্তগুলি মেনে চলা গুরুত্বপূর্ণ:

এই শর্তগুলির সাথে সম্মতির অর্থ হবে যে E2 অবস্থায় পরমাণুগুলি দীর্ঘস্থায়ী হয়, অর্থাৎ, E3 থেকে E1 এবং E3 থেকে E2 থেকে স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনের সম্ভাবনা E2 থেকে E1 তে স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনের সম্ভাবনাকে ছাড়িয়ে যায়। তারপরে E2 স্তরটি দীর্ঘস্থায়ী হবে এবং E2 স্তরে এই জাতীয় অবস্থাকে মেটাস্টেবল বলা যেতে পারে। অতএব, যখন কম্পাঙ্কের আলো v = (E3 — E1) / h এই ধরনের একটি সক্রিয় মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যাবে, তখন এই আলোকে প্রশস্ত করা হবে। একইভাবে, একটি চার-স্তরের সিস্টেম ব্যবহার করা যেতে পারে, তাহলে E3 স্তরটি মেটাস্টেবল হবে।

লেজার ডিভাইস

এইভাবে, লেজারে তিনটি প্রধান উপাদান রয়েছে: একটি সক্রিয় মাধ্যম (যাতে পরমাণুর শক্তির স্তরের জনসংখ্যার উল্টোকরণ তৈরি করা হয়), একটি পাম্পিং সিস্টেম (জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা পাওয়ার জন্য একটি ডিভাইস) এবং একটি অপটিক্যাল রেজোনেটর (যা বিকিরণকে প্রশস্ত করে) বহুবার এবং আউটপুটের একটি নির্দেশিত মরীচি গঠন করে)। সক্রিয় মাধ্যম কঠিন, তরল, গ্যাস বা প্লাজমা হতে পারে।

পাম্পিং ক্রমাগত বা স্পন্দিত করা হয়। ক্রমাগত পাম্পিংয়ের মাধ্যমে, মাধ্যমের সরবরাহ সীমিত হয় মাধ্যমটির অতিরিক্ত উত্তাপ এবং এই অতিরিক্ত উত্তাপের পরিণতি দ্বারা। স্পন্দিত পাম্পিং-এ, প্রতিটি পৃথক নাড়ির বৃহৎ শক্তির কারণে মাঝারি মধ্যে টুকরো টুকরো উপযোগী শক্তি প্রবর্তিত হয়।

বিভিন্ন লেজার — বিভিন্ন পাম্পিং

সলিড-স্টেট লেজারগুলিকে শক্তিশালী গ্যাস-ডিসচার্জ ফ্ল্যাশ, ফোকাসড সূর্যালোক, বা অন্য লেজারের সাহায্যে কার্যকারী মাধ্যমকে বিকিরণ করে পাম্প করা হয়। এটি সর্বদা স্পন্দিত পাম্পিং কারণ শক্তি এত বেশি যে ক্রমাগত ক্রিয়ায় কাজের রডটি ভেঙে পড়বে।

তরল এবং গ্যাস লেজার একটি বৈদ্যুতিক স্রাব সঙ্গে পাম্প করা হয়.রাসায়নিক লেজারগুলি তাদের সক্রিয় মাধ্যমে রাসায়নিক বিক্রিয়ার ঘটনা অনুমান করে, যার ফলস্বরূপ পরমাণুর উল্টানো জনসংখ্যা প্রতিক্রিয়ার পণ্য থেকে বা একটি উপযুক্ত স্তরের কাঠামোর সাথে বিশেষ অমেধ্য থেকে প্রাপ্ত হয়।

সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি একটি পিএন জংশনের মাধ্যমে বা একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি দ্বারা ফরওয়ার্ড কারেন্ট দ্বারা পাম্প করা হয়। এছাড়াও, ফটোডিসোসিয়েশন বা গ্যাস গতিশীল পদ্ধতি (উত্তপ্ত গ্যাসের আকস্মিক শীতলকরণ) এর মতো পাম্পিং পদ্ধতি রয়েছে।

অপটিক্যাল রেজোনেটর - লেজারের হৃদয়

অপটিক্যাল রেজোনেটর হল একজোড়া আয়নার একটি সিস্টেম, সহজ ক্ষেত্রে, দুটি আয়না (অবতল বা সমান্তরাল) একে অপরের বিপরীতে স্থির থাকে এবং তাদের মধ্যে একটি সাধারণ অপটিক্যাল অক্ষ বরাবর একটি স্ফটিক বা একটি সক্রিয় মাধ্যম থাকে। গ্যাস সঙ্গে cuvette. মাধ্যমের মধ্য দিয়ে একটি কোণে যাওয়া ফোটনগুলি এটিকে পাশে রেখে যায় এবং অক্ষ বরাবর চলমান ফোটনগুলি একাধিকবার প্রতিফলিত হয়, প্রশস্ত হয় এবং একটি স্বচ্ছ আয়নার মাধ্যমে প্রস্থান করে।

এটি লেজার বিকিরণ তৈরি করে - সুসংগত ফোটনের একটি মরীচি - একটি কঠোরভাবে নির্দেশিত মরীচি। আয়নাগুলির মধ্যে আলোর একটি উত্তরণের সময়, লাভের মাত্রা অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করতে হবে — দ্বিতীয় আয়নার মাধ্যমে বিকিরণ ক্ষতির পরিমাণ (আয়নাটি যত ভালভাবে প্রেরণ করবে, এই থ্রেশহোল্ডটি তত বেশি হবে)।

আলোর পরিবর্ধন কার্যকরভাবে সম্পন্ন করার জন্য, সক্রিয় মাধ্যমের অভ্যন্তরে কেবল আলোর পথ বাড়ানোই নয়, অনুরণক ত্যাগকারী তরঙ্গগুলি একে অপরের সাথে পর্যায়ক্রমে রয়েছে তা নিশ্চিত করাও প্রয়োজন, তারপর হস্তক্ষেপকারী তরঙ্গগুলি দেবে। সর্বাধিক সম্ভাব্য প্রশস্ততা।

এই লক্ষ্য অর্জনের জন্য, এটি প্রয়োজনীয় যে অনুরণকের প্রতিটি তরঙ্গ উৎস আয়নার একটি বিন্দুতে ফিরে আসে এবং সাধারণভাবে, সক্রিয় মাধ্যমের যেকোনো বিন্দুতে, নির্বিচারে নিখুঁত প্রতিফলনের পরে প্রাথমিক তরঙ্গের সাথে পর্যায়ক্রমে হয়। . এটি সম্ভব যখন দুটি রিটার্নের মধ্যে তরঙ্গ দ্বারা ভ্রমণ করা অপটিক্যাল পাথ শর্তটি সন্তুষ্ট করে:

যেখানে m একটি পূর্ণসংখ্যা, এই ক্ষেত্রে ফেজ পার্থক্য 2P এর গুণিতক হবে:

এখন, যেহেতু প্রতিটি তরঙ্গ 2pi দ্বারা পূর্ববর্তী তরঙ্গের থেকে ধাপে পৃথক, এর মানে হল যে অনুরণনকারী ছেড়ে যাওয়া সমস্ত তরঙ্গ একে অপরের সাথে ফেজে থাকবে, সর্বাধিক প্রশস্ততা হস্তক্ষেপ প্রদান করবে। রেজোনেটরের আউটপুটে প্রায় একরঙা সমান্তরাল বিকিরণ থাকবে।

রেজোনেটরের অভ্যন্তরে আয়নার ক্রিয়াকলাপ অনুরণন যন্ত্রের ভিতরে স্থায়ী তরঙ্গগুলির সাথে সম্পর্কিত মোডগুলির পরিবর্ধন প্রদান করবে; অন্যান্য মোড (বাস্তব অবস্থার অদ্ভুততার কারণে উদ্ভূত) দুর্বল হয়ে যাবে।

রুবি লেজার - প্রথম কঠিন অবস্থা

প্রথম সলিড-স্টেট ডিভাইসটি 1960 সালে আমেরিকান পদার্থবিদ থিওডোর মাইম্যান তৈরি করেছিলেন। এটি একটি রুবি লেজার ছিল (রুবি — Al2O3, যেখানে কিছু জালির সাইট — 0.5%-এর মধ্যে — ট্রিপলি আয়নিত ক্রোমিয়াম দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়; যত বেশি ক্রোমিয়াম, রুবি ক্রিস্টালের রঙ তত গাঢ়)।

1960 সালে ডঃ টেড মায়ম্যান দ্বারা ডিজাইন করা প্রথম সফল কাজ লেজার।

4 থেকে 20 মিমি ব্যাস এবং 30 থেকে 200 মিমি দৈর্ঘ্যের সবচেয়ে একজাতীয় স্ফটিক দিয়ে তৈরি একটি রুবি সিলিন্ডার, এটির সাবধানে পালিশ করা প্রান্তে প্রয়োগ করা রূপার স্তর আকারে তৈরি দুটি আয়নার মধ্যে স্থাপন করা হয়। সিলিন্ডার একটি সর্পিল-আকৃতির গ্যাস ডিসচার্জ ল্যাম্প একটি সিলিন্ডারকে তার পুরো দৈর্ঘ্য বরাবর ঘিরে থাকে এবং একটি ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে উচ্চ ভোল্টেজের সাথে সরবরাহ করা হয়।

যখন বাতিটি চালু করা হয়, তখন রুবিটি তীব্রভাবে বিকিরণিত হয়, যখন ক্রোমিয়াম পরমাণুগুলি স্তর 1 থেকে স্তর 3 এ চলে যায় (তারা 10-7 সেকেন্ডেরও কম সময় ধরে এই উত্তেজিত অবস্থায় থাকে), এখানেই সবচেয়ে বেশি পরিবর্তন হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে স্তর 2 উপলব্ধি করা হয় - একটি মেটাস্টেবল স্তরে। অতিরিক্ত শক্তি রুবি ক্রিস্টাল জালিতে স্থানান্তরিত হয়। স্তর 3 থেকে স্তর 1 পর্যন্ত স্বতঃস্ফূর্ত রূপান্তরগুলি নগণ্য৷

লেভেল 2 থেকে লেভেল 1-এ রূপান্তর নির্বাচনের নিয়ম দ্বারা নিষিদ্ধ, তাই এই স্তরের সময়কাল প্রায় 10-3 সেকেন্ড, যা 3 স্তরের তুলনায় 10,000 গুণ বেশি, ফলস্বরূপ, পরমাণুগুলি স্তর 2 এর সাথে রুবিতে জমা হয় — এটি লেভেল 2 এর বিপরীত জনসংখ্যা।

স্বতঃস্ফূর্ত রূপান্তরের সময় স্বতঃস্ফূর্তভাবে উদ্ভূত, ফোটনগুলি 2 স্তর থেকে স্তর 1-এ জোরপূর্বক রূপান্তর ঘটাতে পারে এবং সেকেন্ডারি ফোটনগুলির একটি তুষারপাতকে উস্কে দিতে পারে, তবে এই স্বতঃস্ফূর্ত রূপান্তরগুলি এলোমেলো এবং তাদের ফোটনগুলি বিশৃঙ্খলভাবে প্রচার করে, বেশিরভাগই রেজোনেটরকে এর পার্শ্বওয়াল দিয়ে ছেড়ে যায়।

কিন্তু যে ফোটনগুলি অক্ষে আঘাত করে সেগুলি আয়না থেকে একাধিক প্রতিফলনের মধ্য দিয়ে যায়, একই সাথে সেকেন্ডারি ফোটনগুলির জোর করে নির্গমন ঘটায়, যা আবার উদ্দীপিত নির্গমনকে উস্কে দেয় এবং আরও অনেক কিছু। এই ফোটনগুলি প্রাথমিকের মতোই একটি দিকে অগ্রসর হবে এবং স্ফটিকের অক্ষ বরাবর ফ্লাক্স একটি তুষারপাতের মতো বৃদ্ধি পাবে।

ফোটনের গুণিত প্রবাহ অনুরণকের পাশের ট্রান্সলুসেন্ট মিরর দিয়ে প্রস্থান করবে প্রচণ্ড তীব্রতার কঠোর দিকনির্দেশক আলোক রশ্মির আকারে। রুবি লেজারটি 694.3 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে কাজ করে, যখন পালস শক্তি 109 ওয়াট পর্যন্ত হতে পারে

হিলিয়াম সহ নিয়ন লেজার

হিলিয়াম-নিয়ন (হিলিয়াম/নিয়ন = 10/1) লেজার সবচেয়ে জনপ্রিয় গ্যাস লেজারগুলির মধ্যে একটি। গ্যাসের মিশ্রণে চাপ প্রায় 100 Pa।নিয়ন একটি সক্রিয় গ্যাস হিসাবে কাজ করে, এটি ক্রমাগত মোডে 632.8 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ফোটন তৈরি করে। হিলিয়ামের কাজ হল নিয়নের উপরের শক্তি স্তরগুলির একটি থেকে বিপরীত জনসংখ্যা তৈরি করা। এই ধরনের লেজারের স্পেকট্রাম প্রস্থ প্রায় 5 * 10-3 Hz কোহেরেন্স দৈর্ঘ্য 6 * 1011 মি, সমন্বয় সময় 2 * 103 ° সে।

যখন একটি হিলিয়াম-নিয়ন লেজার পাম্প করা হয়, তখন একটি উচ্চ-ভোল্টেজ বৈদ্যুতিক স্রাব হিলিয়াম পরমাণুকে E2 স্তরের একটি মেটাস্টেবল উত্তেজিত অবস্থায় স্থানান্তরিত করে। এই হিলিয়াম পরমাণুগুলি E1 গ্রাউন্ড স্টেটে নিয়ন পরমাণুর সাথে অটলভাবে সংঘর্ষ করে, তাদের শক্তি স্থানান্তর করে। নিয়নের E4 স্তরের শক্তি হিলিয়ামের E2 স্তরের চেয়ে 0.05 eV বেশি। শক্তির অভাব পারমাণবিক সংঘর্ষের গতিশক্তি দ্বারা পূরণ করা হয়। ফলস্বরূপ, নিয়নের E4 স্তরে, E3 স্তরের সাপেক্ষে একটি উল্টানো জনসংখ্যা পাওয়া যায়।

আধুনিক লেজারের প্রকারভেদ

সক্রিয় মাধ্যমের অবস্থা অনুসারে, লেজারগুলিকে ভাগ করা হয়েছে: কঠিন, তরল, গ্যাস, অর্ধপরিবাহী এবং স্ফটিক। পাম্পিং পদ্ধতি অনুযায়ী, তারা হতে পারে: অপটিক্যাল, রাসায়নিক, গ্যাস স্রাব। প্রজন্মের প্রকৃতির দ্বারা, লেজারগুলিকে ভাগ করা হয়: ক্রমাগত এবং স্পন্দিত। এই ধরনের লেজারগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালীর দৃশ্যমান পরিসরে বিকিরণ নির্গত করে।

অপটিক্যাল লেজার অন্যদের তুলনায় পরে হাজির। তারা কাছাকাছি-ইনফ্রারেড পরিসরে বিকিরণ তৈরি করতে সক্ষম, এই ধরনের বিকিরণ (8 মাইক্রন পর্যন্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে) অপটিক্যাল যোগাযোগের জন্য খুব উপযুক্ত। অপটিক্যাল লেজারের মূল অংশে একটি ফাইবার থাকে যার বেশ কিছু আয়ন উপযুক্ত বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি চালু করা হয়েছে।

অন্যান্য ধরণের লেজারের মতো হালকা গাইডটি একজোড়া আয়নার মধ্যে ইনস্টল করা হয়।পাম্পিংয়ের জন্য, প্রয়োজনীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ লেজার বিকিরণ ফাইবারে খাওয়ানো হয়, যাতে বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির আয়নগুলি তার ক্রিয়ায় উত্তেজিত অবস্থায় চলে যায়। একটি নিম্ন শক্তির অবস্থায় ফিরে আসা, এই আয়নগুলি সূচনাকারী লেজারের চেয়ে দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ফোটন নির্গত করে।

এইভাবে, ফাইবার লেজারের আলোর উত্স হিসাবে কাজ করে। এর ফ্রিকোয়েন্সি বিরল পৃথিবীর উপাদান যোগ করা ধরনের উপর নির্ভর করে। ফাইবার নিজেই ভারী ধাতব ফ্লোরাইড দিয়ে তৈরি, যার ফলে ইনফ্রারেড রেঞ্জের ফ্রিকোয়েন্সিতে লেজার বিকিরণ কার্যকর হয়।

এক্স-রে লেজারগুলি স্পেকট্রামের বিপরীত দিক দখল করে — অতিবেগুনী এবং গামার মধ্যে — এগুলি 10-7 থেকে 10-12 মিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মাত্রার ক্রম। এই ধরনের লেজারের সব ধরনের লেজারের মধ্যে সর্বোচ্চ নাড়ির উজ্জ্বলতা থাকে।

প্রথম এক্স-রে লেজারটি 1985 সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে লিভারমোর ল্যাবরেটরিতে নির্মিত হয়েছিল। লরেন্স। সেলেনিয়াম আয়নগুলিতে উত্পন্ন লেজার, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসীমা 18.2 থেকে 26.3 এনএম, এবং সর্বোচ্চ উজ্জ্বলতা 20.63 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লাইনে পড়ে। আজ, অ্যালুমিনিয়াম আয়নগুলির সাথে 4.6 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার বিকিরণ অর্জন করা হয়েছে।

এক্স-রে লেজারটি 100 পিএস থেকে 10 এনএসের সময়কালের সাথে ডাল দ্বারা উত্পন্ন হয়, যা প্লাজমা গঠনের জীবনকালের উপর নির্ভর করে।

আসল বিষয়টি হ'ল একটি এক্স-রে লেজারের সক্রিয় মাধ্যমটি একটি উচ্চ আয়নযুক্ত প্লাজমা, যা প্রাপ্ত হয়, উদাহরণস্বরূপ, যখন ইট্রিয়াম এবং সেলেনিয়ামের একটি পাতলা ফিল্ম দৃশ্যমান বা ইনফ্রারেড বর্ণালীতে একটি উচ্চ-শক্তি লেজারের সাথে বিকিরণিত হয়।

একটি নাড়িতে এক্স-রে লেজারের শক্তি 10 mJ এ পৌঁছায়, যখন বিমের কৌণিক বিচ্যুতি প্রায় 10 মিলিরাডিয়ান। সরাসরি বিকিরণের সাথে পাম্পের শক্তির অনুপাত প্রায় 0.00001।