लेजर तकनीक: अनुप्रयोग, उपयोग और संचार प्रसंस्करण

लेजर प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों, उपयोगों और संचार प्रसंस्करण के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें!

लेजर प्रकाश उत्सर्जन के लिए विकिरण के उत्सर्जन का संक्षिप्त रूप है। हालांकि मूल तकनीक का आविष्कार 1960 में किया गया था, लेकिन लेजर ने तब से बहुत विकास किया है। मूलतः लेज़रों ने माणिक क्रिस्टल का उपयोग किया था और वे बहुत शक्तिशाली नहीं थे; समय के साथ लेजर प्रकाश के उत्पादन के लिए विभिन्न सामग्रियों के साथ कई प्रकार के लेजर विकसित किए गए हैं।

चित्र सौजन्य: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/1024px-Military_laser_experiment.jpg

हालांकि, चाहे वे रूबी लेजर, गैस पराबैंगनीकिरण, तरल पराबैंगनीकिरण या अर्धचालक पराबैंगनीकिरण हो, अंतर्निहित सिद्धांत समान है: उत्तेजित उत्सर्जन, जिसके परिणामस्वरूप एक फोटॉन उत्तेजित अवस्था में एक परमाणु का सामना करता है और उसी आवृत्ति के एक और फोटॉन का उत्सर्जन करने के लिए मजबूर करता है। वही दिशा।

ये दो फोटोन अधिक फोटोन बाहर निकालते हैं और उत्तेजित उत्सर्जन होता है। नए लेज़रों के मूल में मौजूद अर्धचालक सीडी-रॉम जैसे संभव गैजेट बना चुके हैं। पहले के डायोड लेजर ने गैलियम आर्सेनाइड के माध्यम से करंट भेजकर प्रकाश उत्पन्न किया।

हाल ही में वैज्ञानिक लेज़रों के साथ आए हैं जो एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड की बहुत पतली परतों के साथ गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग करते हैं जो परतों के बीच क्वांटम नामक एक क्षेत्र का निर्माण करते हैं। इस क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों को कसकर पैक किया जाता है ताकि डिवाइस प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए कम ऊर्जा का उपयोग करे।

'क्वांटम अच्छी तरह से' पराबैंगनीकिरण बिजली को प्रकाश में परिवर्तित करने में बहुत कुशल हैं, इस प्रकार कम गर्मी पैदा करते हैं। यह, बदले में, बैटरी चालित संचालन को सक्षम करता है। संचार प्रणालियों में, वे एक ही ऑप्टिकल फाइबर पर वितरित होने में सक्षम लंबी दूरी की टेलीफोन कॉल की संख्या को दोगुना करने में सक्षम हैं।

लेजर लाइट मोनोक्रोमैटिक है, उदाहरण के लिए, एक लाल लेजर बीम में केवल लाल प्रकाश होता है; यह बहुत सुसंगत है, अर्थात, लेजर से प्रकाश अत्यधिक दिशात्मक है; और इसे बिना फैलाए बड़ी दूरी पर प्रेषित किया जा सकता है। एक लेजर की उच्च चमक स्थानिक सामंजस्य का एक परिणाम है।

जब focussed लेजर प्रकाश की तीव्रता बहुत अधिक है और सामग्री की प्रतिक्रिया गैर-रैखिक हो जाती है। लेजर प्रकाश की कम दालों का उत्पादन करते हैं और कई लेज़रों से नैनोसेक दाल प्राप्त करना संभव है। मोड लॉक करके दालों की चौड़ाई को कम किया जा सकता है - कुछ सौ फ़ीमेलोसेक को (1 फेमटोसेक = 10 ^-15 सेकंड)।

अनुप्रयोगों:

अपने अद्वितीय गुणों के कारण, लेज़र विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पाते हैं। लेज़रों के कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों पर यहां चर्चा की जा रही है।

सामान्य विज्ञान:

स्पेक्ट्रोस्कोपी के क्षेत्र में क्रांति लेज़रों द्वारा तीव्र और संकीर्ण रेखा चौड़ाई विकिरण की उपलब्धता के कारण हुई थी। अवशोषण स्पेक्ट्रम की माप में ये कमजोर अवशोषण रेखाओं का पता लगाने में लाभप्रद होते हैं। कमजोर अवशोषण स्पेक्ट्रा का पता लगाने के लिए कई तकनीकें हैं, जैसे कि ऑप्टो-ध्वनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी, मल्टीफ़ोटन आयनिसिएशन स्पेक्ट्रोस्कोपी, आदि।

दो-फोटोन अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी गैर-रेखीय स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीकें भी हैं। लेजर ने रमन स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करने के लिए आवश्यक समय को घंटों से घटाकर मिनटों में कर दिया है। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला लेजर आर्गन आयन लेजर है।

रसायन विज्ञान में लेजर एक नैदानिक ​​उपकरण के रूप में और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरण के लिए एक साधन के रूप में उपयोग करते हैं। यह एक तत्व के आइसोटोप को अलग करने में भी मदद करता है। आम तौर पर रासायनिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले लेजर डाई लेजर, एक्साइमर लेजर, सीओ ₂ लेजर और एनडी: वाईएजी लेजर हैं।

उद्योग:

पराबैंगनीकिरण उद्योग में भी महान प्रयोज्यता पा रहे हैं। वर्तमान में लेजर का उपयोग नियमित रूप से सर्वेक्षण के लिए किया जाता है, वेल्डिंग, कटिंग, ग्लेज़िंग, एलॉय, क्लैडिंग, जैसे सामग्री प्रसंस्करण के लिए, गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए, इसका उपयोग पुलों, बड़ी इमारतों, सुरंगों, पाइपों, खानों आदि जैसी संरचनाओं को संरेखित करने में किया जाता है। ।

जेट इंजनों के आर्क ड्राइंग डेस, रत्नों, टरबाइन ब्लेड बनाने के लिए लेज़रों ने हीरे में छेद ड्रिल करने के लिए पारंपरिक ड्रिलिंग तकनीक को पूरी तरह से बदल दिया है; वे व्यापक रूप से धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें, प्लास्टिक, गत्ता, कपड़ा, आदि काटने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

सौर सेल की लेजर annealing उनके प्रदर्शन में सुधार करता है। लेज़रों का उपयोग सीधे सिलिकॉन वेफर्स पर लिखने के लिए किया जा सकता है, एकीकृत सर्किट बनाने के लिए आवश्यक पैटर्न।

लेजर का व्यापक रूप से प्लास्टिक, धातु उत्पादों आदि पर अंकन के लिए उपयोग किया जाता है। लेजर स्कैनर का उपयोग दुकानों में उपभोक्ता वस्तुओं पर बार कोड को पढ़ने के लिए, कार्यशालाओं में सटीक घटकों का निरीक्षण करने के लिए, एक चलती ट्रेन में माल वैगनों की पहचान करने और पाठ और अन्य दस्तावेजों को पढ़ने के लिए किया जाता है। । लेजर प्रिंटर तेज़ और उच्च गुणवत्ता के हैं। लेजर का उपयोग सतहों के गर्मी उपचार के लिए किया जाता है।

रक्षा:

मॉडेम युद्ध में लेज़रों ने टैंकों और आर्टिलरी गन को खोजने के लिए हथियार प्रणालियों में बहुत उपयोग किया, लक्ष्यों की सीमा को सटीक रूप से मापा, इस प्रकार पहली हिट क्षमता दी।

ये-ने लेजर सैनिकों को प्रशिक्षण देते समय राइफल बंदूकों की फायरिंग में मदद करता है, और बंदूकों के उद्देश्य में भी सुधार करता है।

परमाणु ऊर्जा:

लेजर आइसोटोपिक जुदाई प्राकृतिक यूरेनियम को समृद्ध करने का सबसे किफायती तरीका है।

संलयन शक्ति को फंसाने के एक व्यवहार्य तरीके की तलाश में लेजर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं।

दवाई:

दवा के लगभग सभी क्षेत्रों में लेजर का उपयोग किया जा रहा है। उच्च तीव्रता के साथ उच्च शक्ति वाले लेजर बीम ऊतक को काटने के लिए पर्याप्त है और इस प्रकार एक महान शल्य चिकित्सा उपकरण है जो पारंपरिक स्केलपेल को बदल सकता है। लाभ यह है कि लेज़रों का उपयोग: (i) रक्तस्राव को रोकता है, (ii) संक्रमण की संभावना कम करता है, और (iii) पास की कोशिकाओं को कम नुकसान पहुंचाता है।

लेज़रों को नियमित रूप से अलग-अलग रेटिना को कोरॉइड करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है। आंख की अन्य गंभीर स्थितियां जिनका इलाज किया जाता है वे हैं डायबिटिक रहोनोपुथी, मैक्यूलर डिजनरेशन और हेमरेज। इन रोगों के उपचार के लिए आर्गन या क्रिप्टन आयन लेजर का उपयोग किया जाता है।

ग्लूकोमा आंख की एक बीमारी है जिसमें नेत्रगोलक के अंदर दबाव बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रेटिना को नुकसान होता है और अंततः अंधापन हो जाता है। इस दबाव को दूर करने और दृष्टि को बचाने के लिए, आंखों में एक छोटा सा छेद ड्रिल किया जाता है जिसमें एनडी: वाईएजी लेजर होता है। लेंस का उपयोग लेंस के आकार को ठीक करने के लिए भी किया जाता है, उदाहरण के लिए, एक प्रक्रिया के माध्यम से मायोपिया जिसे रेडियल केराटोटमी कहा जाता है।

हार्ट-बायपास सर्जरी और न्यूरोसर्जिकल हस्तक्षेप जैसे नाजुक ऑपरेशनों के लिए लेजर सर्जरी की सटीकता एक बड़ा लाभ रहा है। लेजर के साथ फाइबर ऑप्टिक एंडोसोप का उपयोग करके, शरीर में किसी भी उद्घाटन के बिना रक्तस्राव के अल्सर को सावधानीपूर्वक करना संभव है।

एक अन्य उदाहरण हृदय को रक्त की आपूर्ति करने वाली धमनियों के रुकावट का उपचार है, एक ऐसी स्थिति जिसके परिणामस्वरूप रोधगलन होता है। अब तक का उपाय शरीर के दूसरे हिस्से से ली गई अवरुद्ध धमनी को अलग करना था, एक प्रक्रिया जिसे बाईपास सर्जरी के रूप में जाना जाता है।

फोटो विकिरण चिकित्सा का उपयोग कैंसर के उपचार के लिए किया जाता है। हेमेटोपोर्फिरिन व्युत्पन्न (एचपीडी), एक डाई, कैंसर कोशिकाओं पर चुनिंदा हमला करने की संपत्ति है। जब सोने के वाष्प लेजर से तीव्र लेजर बीम विकिरणित होता है, तो एचपीडी अणु विघटित होता है, एकल ऑक्सीजन को छोड़ता है जो कैंसर कोशिकाओं और ऊतक को मारता है।

पित्ताशय और गुर्दे की पथरी के उपचार में लेजर का उपयोग प्रभावी ढंग से किया जाता है।

संचार, प्रसंस्करण और डेटा का भंडारण:

प्रकाश संचार की पूरी रेखा का मुख्य दोष मौसम की स्थिति के लिए उनकी संवेदनशीलता थी। 1974 में कॉर्निंग ने उच्च शुद्धता सामग्री से कम नुकसान वाले ऑप्टिकल फाइबर का उत्पादन किया। अब ऑप्टिकल फाइबर और अर्धचालक लेजर प्रौद्योगिकियों दोनों में उल्लेखनीय प्रगति है।

डेटा के संचरण के अलावा, ऑप्टिकल सूचना प्रसंस्करण और ऑप्टिकल कंप्यूटर संबंधित मुद्दे हैं। ऑप्टिकल सूचना प्रसंस्करण का उपयोग फिंगरप्रिंट पहचान के लिए किया जाता है, उपग्रहों और उच्च उड़ान वाले विमानों द्वारा खींची गई तस्वीरों का प्रसंस्करण, आदि ऑप्टिकल कंप्यूटर, ऑप्टिकल बिस्टेबल डिवाइस के आधार पर, कंप्यूटिंग की गति के साथ-साथ समानांतर कंप्यूटिंग की क्षमता में कई गुना वृद्धि की पेशकश करते हैं।

डेटा भंडारण एक अन्य क्षेत्र है जहां ऑप्टिकल तरीकों का उपयोग करके भंडारण का उच्च घनत्व संभव है। भंडारण माध्यम आम तौर पर धातु की एक पतली फिल्म होती है जिसकी ऑप्टिकल संपत्ति, जैसे कि परावर्तन, एक शक्तिशाली 'WRITE' लेजर से प्रकाशित होने पर संशोधित हो जाती है। निम्न शक्ति 'आरईएडी' लेजर ऑप्टिकल संपत्ति में परिवर्तन को आवश्यक जानकारी के रूप में पढ़ता है।

किसी एक सूचना को रिकॉर्ड करने में एक वर्ग माइक्रोन से कम समय लगता है। लेजर वीडियो डिस्क (LVD) व्यापक रूप से मनोरंजन के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। हालाँकि लेज़र ऑप्टिकल डेटा स्टोरेज डिस्क में मैग्नेटिक डिस्क पर उच्च भंडारण क्षमता होती है लेकिन ऑप्टिकल डेटा डिस्क से लिखी गई जानकारी को मिटाना संभव नहीं है।

एक कॉम्पैक्ट डिस्क (सीडी) में लेजर लाइट का उपयोग सुई के बजाय पढ़ने के लिए किया जाता है, इसलिए खांचे को मिनट (यहां तक ​​कि एक मीटर का दस-दसवां हिस्सा) बनाया जा सकता है। असाधारण निष्ठा हासिल की जाती है क्योंकि संग्रहीत जानकारी बहुत बड़ी हो सकती है। एक अर्धचालक लेजर डिस्क से प्रकाश को उछाल कर सीडी को पढ़ता है और इसे इलेक्ट्रॉनिक रूप से संसाधित करता है।

CD-ROMS हमें एकल डिस्क पर भी विश्वकोषों को संग्रहीत करने में सक्षम बनाता है। पारंपरिक कंप्यूटर मेमोरी डिवाइस चुंबकीय रिकॉर्डिंग और डेटा पढ़ने के आधार पर काम करते हैं, लेकिन ऑप्टिकल डिस्क में डेटा की पुनर्प्राप्ति के लिए बड़े भंडारण स्थायित्व और तेजी से पहुंच के फायदे हैं।

भारत की लेजर प्रौद्योगिकी:

भारत में वैज्ञानिक समुदाय द्वारा विभिन्न संस्थानों में मध्य साठ के दशक के प्रारंभ में लेजर के महत्व को अच्छी तरह से पहचान लिया गया था। 1964 में भाभा एटॉमिक रिसर्च सेंटर (BARC) में पहला गैलियम आर्सेनाइड सेमीकंडक्टर लेजर बनाया गया था। इस लेजर का उपयोग 1965-66 में BARC और टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च (TIFR) के बीच एक ऑप्टिकल संचार लिंक स्थापित करने के लिए किया गया था।

भारत में लेजर तकनीक विकसित करने के लिए सबसे बड़े प्रयास के साथ प्रयोगशाला BARC है। BARC ने रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए 50 मेगावाट का लेजर विकसित किया है। इसने विभिन्न C0 ₂ लेज़रों के विकास के लिए भी काम किया है। BARC ने एनडी: YAG, रूबी लेजर, ना ग्लास लेजर जैसे सॉलिड स्टेट लेजर का भी विकास किया है।

सेंटर फॉर एडवांस टेक्नोलॉजी (कैट) ने लेजर विकास और इंजीनियरिंग पर एक व्यापक कार्यक्रम की योजना बनाई है। इसने लेजर और लेजर उपकरणों के सीमित पैमाने पर उत्पादन करने का भी प्रस्ताव किया है। CAT ने 10W CVL का उत्पादन शुरू कर दिया है।

रक्षा अनुसंधान और विकास संगठन (DRDO) ने टैंकों के लिए लेजर रेंज फाइंडर विकसित किया है जो स्विच्ड एनडी: ग्लास लेजर का उपयोग करते हैं। डीआरडीओ लेजर सामग्री और अर्धचालक लेजर विकसित कर रहा है। इसमें कई तकनीकों द्वारा बढ़ते क्रिस्टल के लिए उत्कृष्ट सुविधाएं हैं और एनएडी: वाईएजी क्रिस्टल और सीए को क्रिस्टल के रूप में विकसित करने में सफल रहा है।

विभिन्न आईआईटी लेजर विकास के क्षेत्र में काम कर रहे हैं, जैसे कि राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (एनपीएल) और भारतीय विज्ञान संस्थान।

भारत का अनुसंधान आधार अच्छा है, लेकिन हाल ही में नीतिगत पहल से तकनीकी और वाणिज्यिक लाभ के लिए लेजर में अनुसंधान का पर्याप्त दोहन नहीं किया गया है। राष्ट्रीय लेजर कार्यक्रम, विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी), परमाणु ऊर्जा विभाग (डीएई) और आठवीं योजना से इलेक्ट्रॉनिक्स विभाग की एक संयुक्त रणनीति तैयार करने के माध्यम से स्थिति को सुधारने के लिए कुछ प्रयास किए गए थे।

राष्ट्रीय लेजर कार्यक्रम का उद्देश्य स्वदेशी लेजर और लेजर-आधारित उपकरणों को कम लागत पर विकसित करना था, जो लेजर उपकरण, लेजर-उत्पादक क्रिस्टल और संबंधित उपकरणों के आयात को प्रतिस्थापित करेगा। अन्ना विश्वविद्यालय, चेन्नई का क्रिस्टल ग्रोथ सेंटर लेजर-उत्पादक क्रिस्टल बनाने के लिए चुना गया था।

केंद्रीय वैज्ञानिक उपकरण संगठन (CSIO), जो होलोग्राफिक तकनीक पर काम कर रहा है, ने विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न होलोग्राम विकसित किए हैं।

होलोग्राफिक तकनीक तीन आयामी छवियां बनाने का विज्ञान है जो मूल के सही विकल्प हैं। पारंपरिक फोटोग्राफ के विपरीत, लेजर प्रकाश की मदद से बनाया गया होलोग्राम, तीन आयामों में मूल वस्तु का एक वफादार और पूर्ण रिकॉर्ड है।

यह कांच के एक सामान्य टुकड़े की तरह दिखता है, लेकिन जब छवि पर प्रकाश डाला जाता है, तो मूल की एक सटीक प्रतिकृति पूर्ण दृश्य में आती है। प्रौद्योगिकी के संभावित लाभार्थी जौहरी, क्यूरियो-निर्माता, संग्रहालय, सुरक्षा और विज्ञापन एजेंसियां ​​हैं। ज्वैलर्स को अपनी दुकान की खिड़कियों पर मूल आभूषण प्रदर्शित करके चोरी की जोखिम की आवश्यकता नहीं है। वे उन्हें होलोग्राम के साथ स्थानापन्न कर सकते हैं।