लेजर विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश प्रवर्धन के लिए एक संक्षिप्त शब्द है, जिसे 1957 में गॉर्डन गोल्ड द्वारा गढ़ा गया था। यद्यपि यह मूल अर्थ ऑपरेशन के सिद्धांत (उत्तेजित परमाणुओं या आयनों से उत्तेजित उत्सर्जन का शोषण) को संदर्भित करता है, यह शब्द अब मुख्य रूप से एक उपकरण के लिए उपयोग किया जाता है जो लेजर सिद्धांत के आधार पर प्रकाश उत्पन्न करता है। विशेष रूप से, एक का अर्थ आमतौर पर लेजर जनरेटर होता है, लेकिन कभी-कभी इसमें लेजर एम्पलीफायरों वाले उपकरण भी शामिल होते हैं।

पहला लेजर उपकरण एक स्पंदित रूबी लेजर था, जिसे 1960 में थियोडोर मीमन द्वारा प्रदर्शित किया गया था। उसी वर्ष, एक गैस लेजर (हीलियम-नियॉन लेजर) और पहला लेजर डायोड बनाया गया था। इस प्रायोगिक कार्य से पहले, आर्थर शावलोव, चार्ल्स हार्ड टाउन्स, निकोलाई बसोव और अलेक्जेंडर प्रोखोरोव ने लेजर और माइक्रोवेव एम्पलीफायरों के संचालन के सिद्धांतों पर सैद्धांतिक काम प्रकाशित किया। जनरेटर (मेसर) को टाउन्स ग्रुप द्वारा 1953 में विकसित किया गया था। ऑप्टिकल मेसर शब्द (MASER = विकिरण के उत्तेजित प्रवर्धन द्वारा माइक्रोवेव प्रवर्धन) मूल रूप से इस्तेमाल किया गया था लेकिन बाद में इसे लेजर में बदल दिया गया।

लेज़र तकनीक फोटोनिक्स के व्यापक क्षेत्र को रेखांकित करती है, मुख्यतः क्योंकि लेज़र लाइट में कई विशेष गुण होते हैं:

"यह आम तौर पर लेजर बीम के रूप में उत्सर्जित होता है, जो बिना किसी विचलन के लंबी दूरी की यात्रा कर सकता है और बहुत छोटे धब्बे में केंद्रित हो सकता है।

- इसमें एक बहुत ही संकीर्ण ऑप्टिकल बैंडविड्थ हो सकता है, जबकि अधिकांश लैंप बहुत व्यापक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम के साथ प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।

- इसे माइक्रोसेकंड से लेकर कई फीमेलसेकंड तक की अवधि के साथ लगातार या शॉर्ट या अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स के रूप में उत्सर्जित किया जा सकता है।

इन गुणों के कारण लेजर बीम अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए बहुत दिलचस्प है उच्च डिग्रीलेजर विकिरण की सटीकता। लेजर लाइट और लेजर अनुप्रयोगों पर लेख अधिक विस्तृत जानकारी प्रदान करते हैं।

लेज़रों के संचालन का सिद्धांत

एक लेज़र जनरेटर में आमतौर पर एक ऑप्टिकल कैविटी (लेजर कैविटी, लेज़र कैविटी) शामिल होती है जिसमें प्रकाश प्रसारित हो सकता है (उदाहरण के लिए, दो दर्पणों के बीच), और इस समय के दौरान एक प्रवर्धक माध्यम (उदाहरण के लिए, एक लेज़र क्रिस्टल) जो प्रकाश को बढ़ाने का कार्य करता है . एक सक्रिय माध्यम के बिना, गुंजयमान यंत्र के प्रत्येक चक्र के साथ परिसंचारी प्रकाश कमजोर और कमजोर हो जाएगा, क्योंकि यह कुछ नुकसान का अनुभव करता है, उदाहरण के लिए जब दर्पण पर परिलक्षित होता है। हालांकि, माध्यम परिसंचारी प्रकाश को बढ़ा सकता है, इस प्रकार यदि लाभ काफी अधिक है तो नुकसान की भरपाई करता है। माध्यम के विकास के लिए ऊर्जा के बाहरी स्रोत की आवश्यकता होती है, यह पंपिंग होना चाहिए, उदाहरण के लिए, इंजेक्शन लाइट (ऑप्टिकल पंपिंग) द्वारा या विद्युत प्रवाह(इलेक्ट्रिक पंपिंग - सेमीकंडक्टर लेजर)। उत्तेजित उत्सर्जन के लेजर प्रवर्धन का सिद्धांत।

चित्र 1 - लेजर की संरचना

यदि पम्पिंग गुंजयमान यंत्र के नुकसान से कम है तो लेजर काम नहीं कर सकता है; तथाकथित लेज़िंग थ्रेशोल्ड डिवाइस केवल कुछ ल्यूमिनेसेंस प्रकाश का उत्सर्जन करता है। महत्वपूर्ण उत्पादन शक्ति केवल उत्पादन सीमा से ऊपर पंप शक्तियों के लिए प्राप्त की जाती है, जहां लाभ गुंजयमान यंत्र के नुकसान से अधिक हो सकता है।

यदि लाभ हानि से अधिक है, उदाहरण के लिए, प्रतिदीप्ति से प्रकाश के निम्न स्तर से शुरू होकर, लेजर गुहा में प्रकाश की तीव्रता तेजी से बढ़ जाती है। यदि लेज़र संतृप्ति बढ़ा दी जाती है, तो लेज़र की शक्ति होगी स्थिर अवस्थाएक स्तर तक पहुँचें जैसे कि संतृप्ति गुंजयमान यंत्र (क्लैम्पिंग गेन) के नुकसान के बराबर हो। इस स्थिर अवस्था में पहुंचने से पहले, लेज़र आमतौर पर कुछ उतार-चढ़ाव को सहन करते हैं। थ्रेशोल्ड पंप पावर वह पंप पावर है जहां सिग्नल गेन उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है।

गुंजयमान यंत्र में परिसंचारी कुछ प्रकाश शक्ति आमतौर पर एक अर्ध-पारदर्शी दर्पण, तथाकथित दर्पण आउटपुट डिवाइस का उपयोग करके प्रेषित की जाती है। परिणामी बीम एक उपयोगी लेजर संकेत है। मिरर आउटपुट डिवाइस के ट्रांसमिशन को अधिकतम आउटपुट पावर के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

कुछ लेज़र निरंतर अवस्था में काम करते हैं, जबकि अन्य स्पंद उत्पन्न करते हैं जो विशेष रूप से तीव्र हो सकते हैं। लेज़रों के साथ पल्स जनरेशन के लिए विभिन्न तरीके हैं, जिससे माइक्रोसेकंड, नैनोसेकंड, पिकोसेकंड, या यहां तक ​​कि कई फीमेलसेकंड की अवधि के साथ दालों की एक श्रृंखला की अनुमति मिलती है।

एक लेज़र का ऑप्टिकल बैंडविड्थ (या बैंडविड्थ) बहुत छोटा हो सकता है जब केवल एक कैविटी मोड दोलन कर रहा हो (एकल आवृत्ति ऑपरेशन)। अन्य मामलों में, विशेष रूप से लेजर सिंक्रोनाइज़ेशन के लिए, बैंडविड्थ बहुत बड़ी हो सकती है - चरम मामलों में यह एक पूर्ण सप्तक ले सकता है। लेजर प्रकाश की केंद्र आवृत्ति आम तौर पर अधिकतम लाभ आवृत्ति के पास होती है, लेकिन यदि गुंजयमान यंत्र हानि आवृत्ति पर निर्भर है, तो लेजर तरंग दैर्ध्य को उस सीमा में ट्यून किया जा सकता है जहां लाभ पर्याप्त रूप से सुलभ हो। कुछ ब्रॉडबैंड प्रवर्धन, जैसे टाइटेनियम-नीलम वाले, सैकड़ों नैनोमीटर द्वारा तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग की अनुमति देते हैं।

विभिन्न प्रभावों के कारण, लेजर के आउटपुट में हमेशा आउटपुट पावर या ऑप्टिकल चरण जैसे विभिन्न मापदंडों पर कुछ मात्रा में शोर होता है।

लेजर के प्रकार

लेजर के सबसे आम प्रकार हैं:

- सेमीकंडक्टर लेजर (ज्यादातर लेजर डायोड), इलेक्ट्रिकल (या कभी-कभी ऑप्टिकल), कुशलता से बहुत उच्च आउटपुट पावर (लेकिन आमतौर पर खराब बीम गुणवत्ता के साथ), या अच्छे स्थानिक गुणों (जैसे सीडी और डीवीडी अनुप्रयोगों के लिए) के साथ कम शक्तियां उत्पन्न करते हैं। बहुत अधिक पल्स पुनरावृत्ति दरों के साथ दालें (जैसे दूरसंचार अनुप्रयोगों के लिए)। विशेष प्रकारों में क्वांटम कैस्केड लेजर और सतह उत्सर्जक अर्धचालक लेजर शामिल हैं, बाद वाले उच्च शक्ति पल्स पीढ़ी के लिए भी उपयुक्त हैं।

- आयन-डॉप्ड क्रिस्टल या ग्लास (डॉप्ड लेजर) पर आधारित सॉलिड-स्टेट लेजर, गैस डिस्चार्ज लैंप या लेजर डायोड द्वारा पंप किया जाता है, जो बहुत उच्च बीम गुणवत्ता, वर्णक्रमीय शुद्धता और / या स्थिरता (जैसे देखने के लिए) के साथ उच्च या निम्न आउटपुट पावर उत्पन्न करता है। , या पिको- या फेमटोसेकंड अवधि के साथ अल्ट्राशॉर्ट दालें। आम एम्पलीफायर हैं एनडी: वाईएजी, एनडी: वाईवीओ 4, एनडी: वाईएलएफ, एनडी: ग्लास, वाईएजी: वाईबी, वाईबी: ग्लास, टाइटेनियम-नीलम, सीआर: वाईएजी और सीआर: लीएसएएफ। एक विशेष प्रकार का आयन-डॉप्ड ग्लास लेजर:

- ऑप्टिकल ग्लास फाइबर पर आधारित फाइबर लेजर, जो माध्यम में लेजर-सक्रिय फाइबर के कुछ आयनों के साथ डोप किए जाते हैं। फाइबर लेजर उच्च बीम गुणवत्ता, विस्तृत तरंग दैर्ध्य, संकीर्ण लाइनविड्थ आदि के साथ अत्यधिक उच्च उत्पादन शक्ति (किलोवाट तक) प्राप्त कर सकते हैं।

- गैस लेजर (जैसे हीलियम-नियॉन लेजर, सीओ 2 लेजर, और आर्गन आयन लेजर) और गैस आधारित एक्सीमर लेजर, जो आमतौर पर विद्युत निर्वहन को प्रेरित करते हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली गैसों में CO 2, आर्गन, क्रिप्टन और शामिल हैं गैस मिश्रणजैसे हीलियम-नियॉन। आम एक्सिमर्स ArF, KrF, XeF, और F 2 हैं।

कम आम रासायनिक और लेजर हैं परमाणु पंप, मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर और एक्स-रे लेजर।

व्यापक अर्थों में लेजर स्रोत

कुछ प्रकाश स्रोत हैं जो सख्ती से लेज़र नहीं हैं, लेकिन फिर भी उन्हें अक्सर लेज़र स्रोत के रूप में संदर्भित किया जाता है:

- कुछ मामलों में, इस शब्द का उपयोग प्रकाश उत्सर्जित करने वाले उपकरणों को बढ़ाने के लिए किया जाता है। एक उदाहरण एक्स-रे लेज़र है, जो आमतौर पर विकिरण पर आधारित सुपरल्यूमिनसेंट स्रोत होते हैं, जिसके बाद सिंगल-पास एम्पलीफिकेशन होता है। कोई लेजर रेज़ोनेटर नहीं है। इसी तरह की स्थिति ऑप्टिकल पैरामीट्रिक जनरेटर के लिए होती है, जहां लाभ उत्तेजित उत्सर्जन पर आधारित नहीं होता है। ऐसे उपकरणों के प्रकाश में लेज़र जैसे गुण हो सकते हैं, जैसे कि मजबूत बीम प्रत्यक्षता और सीमित ऑप्टिकल बैंडविड्थ।

- अन्य मामलों में, लेज़र स्रोत शब्द उचित है क्योंकि स्रोत में अन्य घटकों के बीच एक लेज़र होता है। यह लेज़रों और एम्पलीफायरों के संयोजन के लिए मामला है (ऑसिलेटर पावर एम्पलीफायर, साथ ही नॉनलाइनियर लेजर फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण पर आधारित स्रोतों के लिए, उदाहरण के लिए फ़्रीक्वेंसी डबललर या ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर्स के साथ।

सुरक्षा पहलू

लेजर के साथ काम करना महत्वपूर्ण सुरक्षा मुद्दों को उठा सकता है। उनमें से कुछ सीधे लेजर विकिरण से संबंधित हैं, विशेष रूप से उच्च ऑप्टिकल तीव्रता, लेकिन लेजर स्रोतों से जुड़े अन्य खतरे भी हैं। लेजर सुरक्षा पर लेख देखें।

ग्रन्थसूची

1. ए.एल. शॉलो और सी.एच. टाउन्स, "इन्फ्रारेड और ऑप्टिकल मासर्स", फिज। रेव. 112(6), 1940 (1958) (अभूतपूर्व कार्य; प्रसिद्ध शालो-टाउन समीकरण भी शामिल है)
2. वां। माईमन, रूबी में उत्तेजित ऑप्टिकल उत्सर्जन, प्रिरोडा 187, 493 (1960) (लेजर का पहला प्रायोगिक प्रदर्शन)
3. टी एच मैमन, "रूबी में एक ऑप्टिकल मेसर", मिन। कनेक्शन से। इलेक्ट्रॉन। 7, 674 (1960)
4. पी. पी. सोरोकिन और एम. जे. स्टीवेन्सन, "ट्रिटेंट यूरेनियम से उत्तेजित अवरक्त उत्सर्जन", भौतिक। आदरणीय लातवियाई। 5 (12), 557 (1960) (प्रथम लेजर चार स्तर)
5. ए. जावन, डब्ल्यू.आर. बेनेट जूनियर। और डी. आर. हेरियट, हीलियम-नियॉन के मिश्रण वाले गैस डिस्चार्ज में एक मेसर का उलटा और निरंतर ऑप्टिकल दोलन। रेव। लातवियाई। 6 (3), 106 (1961)
6. जी. स्मिथ," प्रारंभिक वर्षोंह्यूजेस एयरक्राफ्ट कंपनी में लेजर", आईईईई क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स. 20 (6), 577 (1984)
7. आर ई स्लशर, "लेजर टेक्नोलॉजीज", रेव मॉड। भौतिक. 71, एस471 (1999)
8. एल सदरलैंड, लेजर वीडियो वृत्तचित्र, www.laservideodocumentary.com
9. जे.एम. गिल, लेजर: ए 40-ईयर पर्सपेक्टिव", आईईईई क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स। 6 (6), 1111 (2000)
10. उज्ज्वल विचार: पहला लेजर, अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स (2010)
11. जे. हेचट, " लघु कथालेज़रों का विकास", ऑप्ट। इंजी। 49, 091002 (2010)
12. ए.ई. सिगमैन, लेजर, यूनिवर्सिटी साइंस बुक्स, मिल वैली, सीए (1986)
13. ओ. स्वेल्टो, लेसर के सिद्धांत, प्लेनम प्रेस, न्यूयॉर्क (1998)
14. एफ. ट्रेजर (सं.), हैंडबुक ऑफ लेजर्स एंड ऑप्टिक्स, स्प्रिंगर, बर्लिन (2007)
15. आर. पास्चोटा, लेज़रों के लिए फील्ड गाइड, एसपीआईई प्रेस, बेलिंगहैम, डब्ल्यूए (2007) पी। 547.

पिछली शताब्दी के सबसे महत्वपूर्ण आविष्कारों में से एक को लेजर का आविष्कार माना जा सकता है, जिसका उपयोग अब जीवन के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है। LASER शब्द अंग्रेजी वाक्यांश "विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश प्रवर्धन" के संक्षिप्त नाम से बनाया गया था - "उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश का प्रवर्धन"

1916 में वापस, अल्बर्ट आइंस्टीन ने बाहरी प्रभाव के तहत एक उच्च ऊर्जा अवस्था से एक निचले स्तर पर परमाणुओं के संक्रमण की संभावना की भविष्यवाणी की थी। इस संक्रमण के साथ, एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा निकलती है, और इस तरह के विकिरण को उत्तेजित कहा जाता है। उत्तेजित उत्सर्जन लेजर के संचालन को रेखांकित करता है।

लेजर के संचालन का सिद्धांत बाहरी प्रकाश के संपर्क में आने पर प्रकाश के फोटॉन के उत्तेजित उत्सर्जन पर आधारित होता है विद्युत चुम्बकीय.

जैसा कि स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम से जाना जाता है, परमाणु की संरचना में एक ग्रहीय मॉडल (रदरफोर्ड के पीछे) होता है, जिसके अनुसार नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन कुछ ऊर्जा कक्षाओं में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के चारों ओर घूमते हैं - जैसे सूर्य के चारों ओर ग्रह। प्रत्येक कक्षा इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के एक निश्चित मूल्य से मेल खाती है। अप्रकाशित अवस्था में, इलेक्ट्रॉन निम्न ऊर्जा स्तरों पर स्थित होते हैं, जो न्यूनतम ऊर्जा खपत के कारण होता है, और केवल उन विकिरणों को अवशोषित कर सकता है जो उन्हें हिट करते हैं। जब एक परमाणु विकिरण के संपर्क में आता है, तो उसे ऊर्जा का एक अतिरिक्त भाग प्राप्त होता है, जो इलेक्ट्रॉनों (एक या अधिक) के संक्रमण को परमाणु के उच्च ऊर्जा स्तरों में उत्तेजित करता है, अर्थात इलेक्ट्रॉन उत्तेजित अवस्था में चला जाता है। ऊर्जा कड़ाई से परिभाषित भागों में अवशोषित होती है - क्वांटा। एक उत्तेजित परमाणु फिर से शांत अवस्था में वापस आ जाता है, और अतिरिक्त ऊर्जा देता है, इसे भी, कड़ाई से परिभाषित भागों में विकीर्ण करता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉन अपने मूल ऊर्जा स्तर पर लौट आते हैं। परिणामी क्वांटा या प्रकाश के फोटॉन में दो शामिल स्तरों की ऊर्जाओं के बीच अंतर के बराबर ऊर्जा होती है। इस प्रकार, उत्तेजित उत्सर्जन होता है।

एक उत्तेजित अवस्था में एक परमाणु स्वयं ऊर्जा विकीर्ण कर सकता है, या बाहरी विकिरण के संपर्क में आने पर भी विकिरण कर सकता है। यह विशेषता है कि उत्सर्जित होने वाली मात्रा और विकिरण का कारण बनने वाली मात्रा एक दूसरे के समान हैं। यह विशेषता निर्धारित करती है कि प्रेरित (कारण) विकिरण की तरंग दैर्ध्य उस तरंग के बराबर होती है जिसके कारण यह विकिरण होता है। कुल मिलाकर, प्रेरित उत्सर्जन ऊपरी ऊर्जा स्तरों तक कूदने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ेगा।

इसके अलावा, परमाणुओं की व्युत्क्रम प्रणालियाँ हैं जिनमें इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तरों पर केंद्रित होते हैं। परमाणुओं की ऐसी प्रणालियों में, क्वांटा के उत्सर्जन की प्रक्रिया अवशोषण की प्रक्रिया पर हावी होती है। परमाणुओं के व्युत्क्रम प्रणालियों का उपयोग ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर (लेजर) को डिजाइन करने के लिए भी किया जाता है। सक्रिय पदार्थ (माध्यम) को एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र में रखा जाता है जिसमें समानांतर में रखे गए दो उच्च-गुणवत्ता वाले दर्पण होते हैं, जो सक्रिय पदार्थ के दोनों किनारों पर रखे जाते हैं। उत्सर्जित क्वांटा, दर्पणों से अंदर और बार-बार परावर्तित होकर, कई बार सक्रिय पदार्थ को काट देता है, जिससे परमाणुओं के उत्सर्जन के माध्यम से समान क्वांटा का उदय होता है, जहां इलेक्ट्रॉन दूर की कक्षाओं में होते हैं। सक्रिय माध्यम विभिन्न सामग्रियों, एकत्रीकरण की किसी भी स्थिति से बना हो सकता है, और इसकी पसंद इस बात पर निर्भर करती है कि लेजर से किन विशेषताओं की आवश्यकता है। यह सक्रिय माध्यम से है कि लेजर की मुख्य विशेषताएं - शक्ति और सीमा - निर्भर करती हैं।

लेजर प्रभाव (लेजर पीढ़ी) तभी हो सकता है जब उत्तेजित अवस्था में परमाणुओं की संख्या आराम की अवस्था में परमाणुओं की संख्या से अधिक हो। ऐसी विशेषताओं वाला वातावरण एक निश्चित बाहरी स्रोत से अतिरिक्त ऊर्जा के साथ पंप करके तैयार किया जा सकता है। इस ऑपरेशन को पंपिंग कहा जाता है। यह पम्पिंग की विधि से है कि लेजर प्रकार से भिन्न होते हैं। पम्पिंग विद्युत चुम्बकीय विकिरण, विद्युत प्रवाह, विद्युत निर्वहन, सापेक्षतावादी इलेक्ट्रॉनों के एक बीम, साथ ही एक रासायनिक प्रतिक्रिया के प्रभाव में किया जा सकता है। उपयोग की जाने वाली ऊर्जा का प्रकार इस बात पर निर्भर करता है कि किस सक्रिय (कार्यशील) माध्यम का उपयोग किया जाता है।

उपरोक्त सभी के आधार पर, संरचना के तीन मुख्य भागों को निर्धारित करना संभव है जिसमें कोई भी लेजर शामिल है:

1) सक्रिय कामकाजी माहौल

2) ऊर्जा स्रोत या पम्पिंग प्रणाली

3) उत्सर्जित प्रकाश को बढ़ाने के लिए एक उपकरण - दर्पणों की एक प्रणाली (ऑप्टिकल रेज़ोनेटर)

मुख्य प्रकार के लेजर

गैस लेजर (CO2)

एक सक्रिय माध्यम के रूप में एक लेजर में गैस के उपयोग का एक बहुत ही महत्वपूर्ण गुण है - यह उच्च ऑप्टिकल एकरूपता है, अर्थात गैस में प्रकाश किरण बिखरी हुई है और कम से कम विकृत है। गैस-आधारित लेजर को उच्च प्रत्यक्षता और विकिरण की एकरूपता की विशेषता है, और यह एक सतत मोड में भी काम कर सकता है। उत्तेजना के विभिन्न तरीकों का उपयोग करके और गैस के दबाव को बढ़ाकर गैस लेजर की शक्ति को काफी बढ़ाया जा सकता है। इसलिए, इन लेज़रों का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है जहाँ बीम की बहुत अधिक प्रत्यक्षता और मोनोक्रोमैटिकिटी की आवश्यकता होती है। 1960 में हीलियम और नियॉन के मिश्रण के आधार पर पहला गैस लेजर बनाया गया था, जो आज तक सबसे आम है। उसके बाद, और अभी भी निर्माण की प्रक्रिया में, कई अलग-अलग गैस लेजर बनाए गए थे, जो प्रकाश किरण स्पेक्ट्रम की विभिन्न श्रेणियों (पराबैंगनी से अवरक्त, और यहां तक ​​​​कि एक्स-रे विकिरण) में तटस्थ आयनों, परमाणुओं और अणुओं के क्वांटम संक्रमण का उपयोग करते हैं।

सेमीकंडक्टर लेजर

सेमीकंडक्टर लेजर दृश्य और अवरक्त रेंज में काम करते हैं। उनके पास कई अनूठी विशेषताएं हैं जो उन्हें व्यवहार में विशेष रूप से मूल्यवान बनाती हैं। सेमीकंडक्टर इंजेक्शन लेज़रों को विद्युत ऊर्जा के सुसंगत (उत्तेजित) विकिरण में रूपांतरण की उच्च, लगभग 100% दक्षता की विशेषता है; जड़ता की एक छोटी सी डिग्री; लगातार काम कर सकते हैं; एक काफी सरल डिजाइन है; विकिरण तरंग दैर्ध्य को ट्यून करने की क्षमता है, साथ ही बड़ी संख्या में अर्धचालक जो लगातार 0.32 - 32 माइक्रोन की सीमा में तरंगों को अवरुद्ध कर सकते हैं।

लेकिन अर्धचालक लेज़रों में भी उनकी कमियां होती हैं - कमजोर विकिरण प्रत्यक्षता, जो उनके छोटे आकार से जुड़ी होती है; विकिरण की उच्च मोनोक्रोमैटिकिटी प्राप्त करने में कठिनाइयाँ, जो काम कर रहे पुनर्संयोजन संक्रमणों पर सहज उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की बड़ी चौड़ाई के कारण होती हैं।

सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग तब किया जाता है जब तरंग प्रक्रियाओं की सुसंगतता और प्रत्यक्षता विशेष रूप से महत्वपूर्ण नहीं होती है, लेकिन लेजर के छोटे आयामों और उच्च दक्षता की आवश्यकता होती है।

तरल लेजर।

तरल लेजर में, सक्रिय माध्यम तरल होता है। इस लेजर की एक महत्वपूर्ण विशेषता स्पंदित और संचालन के निरंतर मोड में उच्च ऊर्जा और विकिरण शक्ति प्राप्त करने की संभावना है, इसे ठंडा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरल के संचलन का उपयोग करना। पहले तरल लेज़रों ने दुर्लभ पृथ्वी केलेट्स के समाधान पर काम किया; कम विकिरण ऊर्जा और अपर्याप्त रासायनिक प्रतिरोध के कारण वर्तमान में उनका उपयोग अभ्यास में नहीं किया जाता है।

फिलहाल, अकार्बनिक सक्रिय तरल पदार्थ या कार्बनिक रंगों के समाधान पर चलने वाले तरल लेजर विशेष रूप से आम हैं।

अकार्बनिक सक्रिय तरल पदार्थों पर आधारित तरल लेज़रों को एक महत्वपूर्ण औसत शक्ति पर उच्च स्पंदित ऊर्जा और एक संकीर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ विकिरण की विशेषता होती है।

कार्बनिक रंगों के घोल पर काम करने वाले तरल लेज़र विकिरण की एक विस्तृत श्रृंखला में काम कर सकते हैं। कार्बनिक रंगों के ल्यूमिनेसिसेंस की व्यापक वर्णक्रमीय रेखाएं कई सैकड़ों के क्रम में विकिरण तरंग दैर्ध्य की निरंतर ट्यूनिंग के साथ एक तरल लेजर को लागू करना संभव बनाती हैं। केवल डाई को बदलकर, विकिरण के पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम और यहां तक ​​​​कि अवरक्त क्षेत्र के हिस्से को भी अवरुद्ध करना संभव है। इस तरल लेज़र में सक्रिय माध्यम को पंप करने के लिए, सबसे अधिक बार, सॉलिड-स्टेट लेज़रों का उपयोग किया जाता है। कुछ रंगों को पारंपरिक फ्लैश लैंप की तुलना में सफेद रंग की कम तीव्र चमक के साथ विशेष गैस-लाइट फ्लैश लैंप के सामने उजागर करके पंप किया जा सकता है।

ठोस राज्य लेजर।

आज तक, कई अलग-अलग सॉलिड-स्टेट लेजर बनाए गए हैं जो स्पंदित और निरंतर विकिरण मोड दोनों में काम कर सकते हैं।

सबसे आम रूबी और नियोडिमियम ग्लास लेज़र सबसे शक्तिशाली स्पंदित लेज़रों में से हैं।

एक नियोडिमियम लेजर में एक बड़ा (100 सेमी तक लंबा और 4-5 सेमी व्यास तक) और वैकल्पिक रूप से एक समान रॉड हो सकता है, जो ~ 10–3 सेकंड में 1000 J की ऊर्जा उत्पादन पल्स उत्पन्न कर सकता है। नियोडिमियम लेज़र एक तरंग दैर्ध्य l = 1.06 µm पर कार्य करते हैं। एक रूबी लेजर 10-3 सेकंड की पल्स अवधि के साथ सैकड़ों J की कुल पल्स ऊर्जा प्रदान कर सकता है। इसमें पल्स जेनरेशन मोड को उच्च पुनरावृत्ति दर के साथ लागू करने की क्षमता है - कई kHz तक।

निरंतर सॉलिड-स्टेट लेज़र कैल्शियम फ्लोराइट लेज़र होते हैं जिन्हें डिस्प्रोसियम और येट्रियम-एल्यूमीनियम गार्नेट लेज़रों को विभिन्न दुर्लभ-पृथ्वी परमाणुओं के साथ डोप किया जाता है। वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सॉलिड-स्टेट लेज़रों में से एक एक लेज़र है जिसमें एक येट्रियम-एल्यूमीनियम गार्नेट एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करता है, और नियोडिमियम आयन एक एक्टिवेटर के रूप में कार्य करते हैं। लेजर में अपेक्षाकृत कम उत्तेजना थ्रेशोल्ड और उच्च तापीय चालकता होती है, जो एक उच्च पल्स पुनरावृत्ति दर पर पीढ़ी को लागू करना संभव बनाता है, साथ ही एक निरंतर मोड में पीढ़ी, लेजर दक्षता अपेक्षाकृत अधिक है। अधिकांश CW सॉलिड-स्टेट लेज़र 1 से 3 µm तक तरंग दैर्ध्य रेंज में काम करते हैं। YAG पर आधुनिक लेज़रों की निरंतर पीढ़ी की शक्ति: एनडी (नियोडिमियम के साथ येट्रियम-एल्यूमीनियम गार्नेट पर लेजर) 0.5 - 2.0 kW और अधिक तक पहुँचता है। सक्रिय तत्वों के लैंप पंपिंग का उपयोग करके ठोस-राज्य लेजर की इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल दक्षता 1-3% है।

अतिशयोक्ति के बिना, लेजर को 20 वीं शताब्दी की सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक कहा जा सकता है।

लेजर क्या है

बात कर रहे आसान शब्दों में,लेज़र - यह एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश की एक शक्तिशाली संकीर्ण किरण बनाता है। नाम "लेजर" ( लेज़र) बनाने वाले शब्दों के पहले अक्षरों को जोड़कर बनता है अंग्रेजी अभिव्यक्ति मैं रात एकप्रवर्धन द्वारा एसनकली इमिशन का आरविकिरण, जिसका मतलब है "उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश का प्रवर्धन"। लेज़र इतनी ताकत के प्रकाश पुंज बनाता है कि वे बहुत टिकाऊ सामग्री में भी छेद को जलाने में सक्षम होते हैं, इस पर केवल एक सेकंड का एक अंश खर्च करते हैं।

साधारण प्रकाश स्रोत से अलग-अलग दिशाओं में बिखरता है। इसे एक बीम में इकट्ठा करने के लिए, विभिन्न ऑप्टिकल लेंस या अवतल दर्पण का उपयोग किया जाता है। और यद्यपि ऐसा प्रकाश पुंज आग भी बुझा सकता है, यहऊर्जा की तुलना लेजर बीम की ऊर्जा से नहीं की जा सकती।

लेजर के संचालन का सिद्धांत

पर भौतिक आधारलेजर काम झूठ घटना मजबूर, या प्रेरित, विकिरण . इसका सार क्या है? किस प्रकार के विकिरण को उद्दीपित कहा जाता है?

स्थिर अवस्था में किसी पदार्थ के परमाणु की ऊर्जा सबसे कम होती है। ऐसा राज्य माना जाता है मुख्य , और अन्य सभी राज्य उत्तेजित . यदि हम इन अवस्थाओं की ऊर्जा की तुलना करते हैं, तो उत्तेजित अवस्था में यह जमीनी अवस्था की तुलना में अत्यधिक होती है। जब कोई परमाणु उत्तेजित अवस्था से स्थिर अवस्था में जाता है, तो परमाणु स्वतः ही एक फोटॉन उत्सर्जित करता है। इस विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कहा जाता है स्वत: उत्सर्जन.

यदि उत्तेजित अवस्था से स्थिर अवस्था में संक्रमण किसी बाहरी (उत्प्रेरण) फोटॉन के प्रभाव में जबरन होता है, तो एक नया फोटॉन बनता है, जिसकी ऊर्जा संक्रमण स्तरों की ऊर्जाओं में अंतर के बराबर होती है। ऐसे विकिरण को कहा जाता है मजबूर .

नया फोटॉन उस फोटॉन की "सटीक प्रति" है जो उत्सर्जन का कारण बना। इसकी ऊर्जा, आवृत्ति और चरण समान हैं। हालांकि, यह परमाणु द्वारा अवशोषित नहीं होता है। नतीजतन, पहले से ही दो फोटॉन हैं। अन्य परमाणुओं को प्रभावित करते हुए, वे नए फोटॉनों की और उपस्थिति का कारण बनते हैं।

जब परमाणु उत्तेजित अवस्था में होता है तो एक उत्प्रेरण फोटॉन के प्रभाव में एक परमाणु द्वारा एक नया फोटॉन उत्सर्जित किया जाता है। एक अस्थिर अवस्था में एक परमाणु केवल उत्प्रेरण फोटॉन को अवशोषित करेगा। इसलिए, प्रकाश को प्रवर्धित करने के लिए, यह आवश्यक है कि अप्रकाशित परमाणुओं की तुलना में अधिक उत्तेजित परमाणु हों। ऐसी अवस्था कहलाती है जनसंख्या का ह्रास.

लेजर कैसे काम करता है

लेजर के डिजाइन में 3 तत्व शामिल हैं:

1. ऊर्जा का स्रोत, जिसे लेजर का "पंपिंग" तंत्र कहा जाता है।

2. लेजर का कामकाजी शरीर।

3. दर्पणों की प्रणाली, या ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र।

ऊर्जा स्रोत भिन्न हो सकते हैं:विद्युत, थर्मल, रासायनिक, प्रकाश, आदि। उनका कार्य लेजर के काम करने वाले शरीर को ऊर्जा के साथ "पंप" करना है ताकि उसमें लेजर प्रकाश प्रवाह उत्पन्न हो सके। ऊर्जा के स्रोत को कहा जाता है तंत्रलेजर "पंपिंग" . वे हो सकते हैं रासायनिक प्रतिक्रिया, अन्य लेजर, फ्लैश लैंप, इलेक्ट्रिक स्पार्क गैप, आदि।

काम करने वाला शरीर , या लेजर सामग्री , उन पदार्थों के नाम बताइए जो कार्य करते हैं सक्रिय वातावरण. यह काम करने वाले शरीर में है कि लेजर बीम की उत्पत्ति होती है। यह कैसे होता है?

प्रक्रिया की शुरुआत में, कार्यशील द्रव थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में होता है, और अधिकांश परमाणु सामान्य अवस्था में होते हैं। विकिरण उत्पन्न करने के लिए, परमाणुओं पर कार्य करना आवश्यक है ताकि सिस्टम एक अवस्था में चला जाए जनसंख्या व्युत्क्रमण. यह कार्य लेजर पम्पिंग तंत्र द्वारा किया जाता है। जैसे ही एक परमाणु में एक नया फोटान प्रकट होता है, यह दूसरे परमाणुओं में फोटान बनाने की प्रक्रिया शुरू कर देगा। यह प्रक्रिया जल्द ही हिमस्खलन का रूप ले लेगी। उत्पादित सभी फोटॉन की आवृत्ति समान होगी, और प्रकाश तरंगें भारी शक्ति का प्रकाश पुंज बनाएगी।

लेजर में सक्रिय माध्यम के रूप में ठोस, तरल, गैसीय और प्लाज्मा पदार्थों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, 1960 में बनाए गए पहले लेजर में, सक्रिय माध्यम माणिक था।

काम कर रहे तरल पदार्थ में रखा गया है ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र . उनमें से सबसे सरल में दो समानांतर दर्पण होते हैं, जिनमें से एक पारभासी होता है। यह कुछ प्रकाश को परावर्तित करता है और कुछ को प्रसारित करता है। दर्पणों से परावर्तित होने पर प्रकाश की किरण वापस आती है और तेज हो जाती है। यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है। लेजर के आउटपुट पर, एक बहुत शक्तिशाली प्रकाश तरंग. गुंजयमान यंत्र में अधिक दर्पण हो सकते हैं।

इसके अलावा, अन्य उपकरणों का उपयोग लेज़रों में किया जाता है - दर्पण जो रोटेशन के कोण, फिल्टर, मॉड्यूलेटर आदि को बदल सकते हैं। उनकी मदद से, आप तरंग दैर्ध्य, पल्स अवधि और अन्य मापदंडों को बदल सकते हैं।

लेजर का आविष्कार कब हुआ था?

1964 में, रूसी भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंडर मिखाइलोविच प्रोखोरोव और निकोलाई गेनाडिविच बसोव, साथ ही अमेरिकी भौतिक विज्ञानी चार्ल्स हार्ड टाउन, पुरस्कार विजेता बने नोबेल पुरुस्कारभौतिकी में, जो उन्हें अमोनिया (मेसर) पर क्वांटम जनरेटर के संचालन के सिद्धांत की खोज के लिए प्रदान किया गया था, जिसे उन्होंने एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से बनाया था।

अलेक्जेंडर मिखाइलोविच प्रोखोरोव

निकोलाई गेनाडिविच बसोवी

यह कहा जाना चाहिए कि इस घटना से 10 साल पहले 1954 में मेसर बनाया गया था। इसने सेंटीमीटर रेंज में सुसंगत विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन किया और लेजर का प्रोटोटाइप बन गया।

पहले काम करने वाले ऑप्टिकल लेजर के लेखक अमेरिकी भौतिक विज्ञानी थियोडोर मैमन हैं। 16 मई, 1960 को, उन्हें पहली बार लाल रूबी रॉड से लाल लेजर बीम मिली। इस विकिरण की तरंग दैर्ध्य 694 नैनोमीटर थी।

थियोडोर मैमान

आधुनिक लेज़र विभिन्न आकारों में आते हैं, सूक्ष्म अर्धचालक लेज़रों से लेकर विशाल फ़ुटबॉल मैदान के आकार के नियोडिमियम लेज़रों तक।

लेज़रों का अनुप्रयोग

लेजर के बिना आधुनिक जीवन की कल्पना करना असंभव है। विभिन्न उद्योगों में लेजर तकनीकों का उपयोग किया जाता है: विज्ञान, प्रौद्योगिकी, चिकित्सा।

रोजमर्रा की जिंदगी में हम लेजर प्रिंटर का इस्तेमाल करते हैं। स्टोर लेजर बारकोड रीडर का उपयोग करते हैं।

उद्योग में लेजर बीम की मदद से सतह के उपचार को उच्चतम सटीकता (काटने, छिड़काव, मिश्र धातु, आदि) के साथ करना संभव है।

लेजर ने दूरी को मापने के लिए संभव बना दिया अंतरिक्ष वस्तुएंसेंटीमीटर तक सटीक।

चिकित्सा में लेजर का आगमन बहुत बदल गया है।

लेजर स्केलपेल के बिना आधुनिक सर्जरी की कल्पना करना कठिन है, जो उच्चतम बाँझपन प्रदान करती है और ऊतक को सटीक रूप से काटती है। उनकी मदद से लगभग रक्तहीन ऑपरेशन किए जाते हैं। लेजर बीम की मदद से शरीर की वाहिकाओं को कोलेस्ट्रॉल प्लेक से साफ किया जाता है। नेत्र विज्ञान में लेजर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां इसका उपयोग दृष्टि को सही करने, रेटिना डिटेचमेंट, मोतियाबिंद आदि के इलाज के लिए किया जाता है। इसकी मदद से गुर्दे की पथरी को कुचला जाता है। यह न्यूरोसर्जरी, आर्थोपेडिक्स, दंत चिकित्सा, कॉस्मेटोलॉजी आदि में अपरिहार्य है।

सैन्य मामलों में, लेजर स्थान और नेविगेशन सिस्टम का उपयोग किया जाता है।

लेज़र 20वीं सदी के सबसे महत्वपूर्ण और उपयोगी आविष्कारों में से एक है, जिसने मानव जाति के लिए बड़ी संख्या में गतिविधि के नए क्षेत्रों को खोल दिया है।

सबसे पहले, आइए समझते हैं कि लेजर क्या है?

लेजर बीम एक सुसंगत, मोनोक्रोम, ध्रुवीकृत प्रकाश की संकीर्ण किरण है। मानवीय शब्दों में बोलते हुए, इसका अर्थ निम्नलिखित है:

• सुसंगत - वह है, जहां सभी स्रोतों से विकिरण की आवृत्ति समकालिक होती है (लेकिन आपको यह समझने की आवश्यकता है कि प्रकाश है विद्युत चुम्बकीय तरंग, परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित और इसकी अपनी आवृत्ति होती है)।
• मोनोक्रोम का अर्थ है तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में केंद्रित।
• ध्रुवीकृत - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के दोलन का एक निर्देशित वेक्टर होना (यह दोलन स्वयं एक प्रकाश तरंग है)।

एक शब्द में, यह न केवल तुल्यकालिक स्रोतों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की किरण है, बल्कि एक बहुत ही संकीर्ण सीमा में, और निर्देशित है। एक प्रकार का अत्यंत केंद्रित चमकदार प्रवाह।

लेजर डिवाइस।

बहुत से भावना भौतिक अवधारणालेजर के बारे में बहुत कम होगा यदि वे नहीं जानते कि इसे कैसे बनाया जाए। डिवाइस का आधार एक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर है, जो विद्युत, रासायनिक, थर्मल या किसी अन्य ऊर्जा का उपयोग करके लेजर बीम का उत्पादन करता है। और वह इसे मजबूर या, जैसा कि वे कहते हैं, प्रेरित विकिरण के माध्यम से पैदा करता है - यानी, जब परमाणु जिसमें फोटॉन (प्रकाश का कण) प्रवेश करता है, उसे अवशोषित नहीं करता है, लेकिन एक और फोटॉन उत्सर्जित करता है, जो पहले की एक सटीक प्रति है ( सुसंगत)। इस प्रकार, प्रकाश प्रवर्धन होता है।

लेज़रों में आमतौर पर तीन भाग होते हैं:

• ऊर्जा स्रोत या पम्पिंग तंत्र;
• काम करने वाला शरीर;
• मिरर सिस्टम या ऑप्टिकल रेज़ोनेटर।

इनमें से प्रत्येक भाग किसके लिए जिम्मेदार है:

ऊर्जा स्रोत, जो नाम से स्पष्ट है, डिवाइस के संचालन के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति करता है। लेजर के लिए विभिन्न प्रकार की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वास्तव में एक कार्यशील द्रव के रूप में क्या उपयोग किया जाता है। इस तरह की प्रारंभिक ऊर्जा, अन्य बातों के अलावा, एक अन्य प्रकाश स्रोत, साथ ही एक विद्युत निर्वहन, एक रासायनिक प्रतिक्रिया आदि हो सकती है। यहां यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि प्रकाश ऊर्जा का हस्तांतरण है और एक फोटॉन न केवल एक कण या, दूसरे शब्दों में, प्रकाश की मात्रा है, बल्कि ऊर्जा का एक कण भी है।

काम करने वाला शरीरलेजर का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। यह सिर्फ एक पिंड भी है जिसमें सुसंगत फोटॉन उत्सर्जित करने वाले परमाणु होते हैं। सुसंगत फोटॉनों के उत्सर्जन की प्रक्रिया होने के लिए, काम करने वाले शरीर को ऊर्जा पंपिंग के अधीन किया जाता है, जो मोटे तौर पर इस तथ्य की ओर जाता है कि काम करने वाले शरीर को बनाने वाले अधिकांश परमाणु एक उत्तेजित ऊर्जा अवस्था में चले गए हैं एक आम भाजक। इस अवस्था में, यदि कोई फोटॉन परमाणु से होकर गुजरता है, तो उसकी ऊर्जा में परमाणु की इन दो अवस्थाओं के बीच के अंतर के अनुरूप, रिवर्स-ग्राउंड-नॉट एक्साइटेड अवस्था में संक्रमण होगा। इस प्रकार, एक उत्तेजित परमाणु, जमीनी अवस्था में संक्रमण होने पर, "इसके माध्यम से उड़ान" फोटॉन में अपनी सटीक प्रतिलिपि जोड़ता है।

यह काम करने वाला तरल पदार्थ है जो लेजर की सभी सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं को निर्धारित करता है, जैसे कि शक्ति, सीमा, आदि। काम करने वाले तरल पदार्थ का चुनाव हमारे द्वारा तय किए गए विचारों से किया जाता है कि हम इस लेजर से क्या प्राप्त करना चाहते हैं।

और, तदनुसार, यहां बहुत सारे विकल्प हैं: सभी कुल राज्य(गैस, ठोस, तरल और यहां तक ​​कि प्लाज्मा), विभिन्न सामग्रियों, अर्धचालकों का भी उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, सीडी ड्राइव में)।

ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र- यह काम करने वाले शरीर के चारों ओर स्थित दर्पणों की एक सामान्य प्रणाली है, क्योंकि यह सभी दिशाओं में प्रकाश उत्सर्जित करती है, और हमें इसे एक संकीर्ण बीम में एकत्र करने की आवश्यकता होती है। इस प्रयोजन के लिए, एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र कार्य करता है।

लेजर हर जगह आवेदन पाता है, अगर केवल कुछ मामलों में इस तकनीक को लागू करने का तरीका जानने के लिए पर्याप्त इंजीनियरिंग है। चिकित्सा में, और उद्योग में, और रोजमर्रा की जिंदगी में, और सैन्य मामलों में, और यहां तक ​​​​कि सूचना प्रसारित करने के लिए भी उनका स्थान है।

लेजर प्रिंटरअधिक प्रदान करें उच्च गुणवत्ताइंकजेट प्रिंटर की तुलना में। सबसे प्रसिद्ध फर्म - लेजर प्रिंटर के डेवलपर्स हेवलेट-पैकार्ड, लेक्समार्क हैं।

लेजर प्रिंटर के संचालन का सिद्धांत ड्राई इलेक्ट्रोस्टैटिक इमेज ट्रांसफर की विधि पर आधारित है, जिसे 1939 में सी.एफ. कार्लसन द्वारा आविष्कार किया गया था और इसे कॉपियर्स में भी लागू किया गया था। लेजर प्रिंटर का कार्यात्मक आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 5.6. मुख्य संरचनात्मक तत्व है घूर्णन ड्रम, जो एक मध्यवर्ती माध्यम के रूप में कार्य करता है जिसके साथ छवि को कागज पर स्थानांतरित किया जाता है।

चावल। 5.6.लेजर प्रिंटर का कार्यात्मक आरेख

ड्रमएक प्रकाश-संचालन अर्धचालक की एक पतली फिल्म के साथ कवर किया गया एक सिलेंडर है। आमतौर पर, जिंक ऑक्साइड या सेलेनियम का उपयोग ऐसे अर्धचालक के रूप में किया जाता है। ड्रम की सतह पर एक स्थिर चार्ज समान रूप से वितरित किया जाता है। यह एक पतले तार या जाली द्वारा प्रदान किया जाता है जिसे कोरोना तार या कोरोना तार कहा जाता है। यह तार खिलाया जाता है उच्च वोल्टेज, जिससे इसके चारों ओर एक चमकदार आयनित क्षेत्र दिखाई देता है, जिसे कोरोना कहा जाता है।

लेजर,एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित, एक घूर्णन दर्पण से परावर्तित प्रकाश की एक पतली किरण उत्पन्न करता है। छवि को उसी तरह स्कैन किया जाता है जैसे टेलीविजन कीनेस्कोप में: बीम को रेखा और फ्रेम के साथ ले जाकर। एक घूर्णन दर्पण की मदद से, बीम सिलेंडर के साथ स्लाइड करता है, और इसकी चमक अचानक बदल जाती है: पूर्ण प्रकाश से पूर्ण अंधकार तक, और सिलेंडर को उसी चरणवार (बिंदुवार) तरीके से चार्ज किया जाता है। यह किरण ड्रम तक पहुँच कर इसे बदल देती है आवेश संपर्क के बिंदु पर। आवेशित क्षेत्र का आकार लेजर बीम के फोकस पर निर्भर करता है। बीम को लेंस का उपयोग करके केंद्रित किया जाता है। अच्छे फोकस का संकेत छवि में स्पष्ट किनारों और कोनों की उपस्थिति है। कुछ प्रकार के प्रिंटरों के लिए, रिचार्जिंग के दौरान, ड्रम की सतह क्षमता 900 से 200 V तक घट जाती है। इस प्रकार, ड्रम पर, मध्यवर्ती वाहक, छवि की एक गुप्त प्रतिलिपि इलेक्ट्रोस्टैटिक राहत के रूप में दिखाई देती है।

अगले चरण में, छवि ड्रम के साथ लेपित है टोनर- पेंट, जो सबसे छोटा कण है। एक स्थिर चार्ज की कार्रवाई के तहत, कण आसानी से उजागर बिंदुओं पर ड्रम की सतह पर आकर्षित होते हैं, और पहले से ही एक डाई राहत के रूप में एक छवि बनाते हैं।

कागज़फ़ीड ट्रे से बाहर निकाला जाता है और रोलर्स की एक प्रणाली के माध्यम से ड्रम में ले जाया जाता है। ड्रम के ठीक पहले, शॉर्ट-रॉन कागज को एक स्थिर चार्ज प्रदान करता है। कागज तब ड्रम के संपर्क में आता है और इसके आवेश के कारण ड्रम पर पहले जमा टोनर के कणों को आकर्षित करता है।

टोनर को ठीक करने के लिए, कागज को दो रोलर्स के बीच लगभग 180 "C तापमान के साथ पास किया जाता है। प्रिंटिंग प्रक्रिया पूरी होने के बाद, ड्रम पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है, नई प्रिंटिंग प्रक्रिया का पालन करने वाले अतिरिक्त कणों को साफ करता है। लेजर प्रिंटर है पेज दर पेज, यानी मुद्रण के लिए एक पूर्ण पृष्ठ बनाता है।

एक कंप्यूटर से एक मुद्रित शीट के आउटपुट के लिए एक आदेश प्राप्त होने के क्षण से एक लेजर प्रिंटर के संचालन की प्रक्रिया को कई परस्पर संबंधित चरणों में विभाजित किया जा सकता है, जिसके दौरान केंद्रीय प्रोसेसर के रूप में प्रिंटर के ऐसे कार्यात्मक घटक शामिल होते हैं; स्कैन प्रोसेसर; दर्पण मोटर नियंत्रण बोर्ड; बीम चमक एम्पलीफायर; तापमान नियंत्रण इकाई; शीट फीड कंट्रोल यूनिट; कागज फ़ीड नियंत्रण बोर्ड; इंटरफ़ेस बोर्ड; पावर यूनिट; नियंत्रण कक्ष बटन और संकेत बोर्ड; अतिरिक्त रैम विस्तार कार्ड। वास्तव में, लेजर प्रिंटर की कार्यप्रणाली एक कंप्यूटर के समान होती है: वही सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट, जिस पर इंटरकनेक्शन और नियंत्रण के मुख्य कार्य केंद्रित होते हैं; रैम, जहां डेटा और फोंट स्थित हैं, इंटरफ़ेस बोर्ड और एक नियंत्रण कक्ष बोर्ड जो प्रिंटर को अन्य उपकरणों के साथ संचार करता है, एक प्रिंट इकाई जो कागज की शीट पर जानकारी आउटपुट करती है।