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लेजर (LASER=Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation =विकिरण के उद्दीपित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश का प्रवर्धन) एक ऐसा विद्युतचुंबकीय विकिरण है जो उद्दीपित उत्सर्जन (stimulated emission) की प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न किया जाता है। अतः लेजर भी एक विद्युतचुम्बकीय विकिरण ही है जिसमें साधारण विकिरण की अपेक्षा कुछ विशेष गुण भी होते हैं। लेजर प्रकाश आमतौर पर आकाशिक रूप से संबद्ध (coherent) होते हैं, जिसका अर्थ है कि प्रकाश पुंज का पसरण कोण अत्यन्त कम या शून्य होगा। ऐसे प्रकाश से है जिसकी लगभग सारी ऊर्जा एक ही तरंगदैर्घ्य की होती है। दूसरे शब्दों में लेजर को मोटे तौर पर एकवर्णी प्रकाशपुंज (मोनोक्रोमेटिक प्रकाश) माना जा सकता है। यह अर्थ सभी लेजरों के लिए सही नहीं है, हालांकि कुछ लेजर व्यापक प्रकाशपुंज की तरह प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जबकि कुछ कई प्रकार के विशिष्ट तरंगदैर्घ्य पर साथ साथ प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। पारंपिरक लेसर के उत्सर्जन में विशिष्ट सामन्जस्य होता है। प्रकाश के अधिकतर अन्य स्रोत असंबद्ध प्रकाश उत्सर्जित करते हैं जिनमें विभिन्न कला (phase) होते हैं और जो समय और स्थान के साथ निरंतर बदलता रहता है।
लेजर शब्द की उत्पति प्रकाश प्रवर्धन द्वारा प्रेरित विकिरण के उत्सर्जन के संक्षिप्त शब्द (acronym) रूप में हुई थी I इस वाक्य में प्रकाश शब्द का व्यापक अर्थ है, इसका संदर्भ किसी दिखनेवाले प्रकाशपुंज के विद्युत् चुम्बकीय विकिरण से ही नहीं है I इसलिए इन्फ्रारेड लेज़र, पराबैंगनी लेज़र एक्स-रे लेज़र्स, आदि प्रकाश होते हैं, लेज़र्स के समकक्ष सूक्ष्मतरंगें (microwave), मेसर (maser), सबसे पहले विकिसत किया गया था, ऐसे यंत्र जो सूक्ष्म तरंगें और रेडियो आवृतियां उत्सर्जित करते हैं उन्हें मेसर्स कहा जाता है Iप्राचीन साहित्य में, विशेषकर बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं (Bell Telephone Laboratories) के शोधकर्ताओं द्वारा, इस लेज़र को अक्सर ऑप्टिकल मेसर कहा जाता था। लेकिन इस शब्द का प्रयोग अब चलन में नहीं है और 1998 से बेल प्रयोगशाला भी लेज़र[1] शब्द का प्रयोग करती है।
पुनः गठित (back-formed) क्रिया लेज़ करना का अर्थ है "लेज़र किरण पैदा करना" या "किसी वस्तु पर लेजर प्रकाश लगाना" I[2] कभी कभी "लेजर" शब्द का प्रयोग अन्य प्रकाशीय तकनीकों का वर्णन करने के लिए किया जाता है इ उदाहरण के लिए, असम्बद्ध अवस्था में अणुओं के स्रोत को "अणु लेजर (atom laser)" कहा जाता है I
लेजर एक अत्यधिक परावर्तक तालीय छिद्र (optical cavity) के अन्दर लाभ माध्यम (gain medium) से बना होता है, साथ ही इसमें लाभ माध्यम को ऊर्जा प्रदान करने का माध्यम भी होता है। लाभ माध्यम ऐसे गुणों वाला पदार्थ होता है जो प्रेरित उत्सर्जन के द्वारा प्रकाश प्रवर्धन की अनुमति देता है। इसके सरलतम रूप में, एक छिद्र में दो दर्पणों की ऐसी व्यवस्था होती है जिसमें हर बार लाभ माध्यम से गुजरते हुए प्रकाश आगे पीछे उछलती रहती है। ख़ास तौर पर दो में से एक दर्पण, उत्पादित युग्मक (output coupler), आंशिक रूप से पारदर्शी होते हैं। उत्पादित लेसर किरण इस दर्पण के माध्यम से उत्सर्जित होती है।
एक विशिष्ट तरंगदैर्घ्य वाली प्रकाश जो लाभ माध्यम से गुजरती है काप्रवर्धन (amplified) (शक्ति में वृद्धि) होता है; आसपास के दर्पण यह सुनिश्चित करते हैं कि अधिकतर प्रकाश लाभ माध्यम से कई बार गुजरें, बार बार प्रवर्धित होने के लिए। प्रकाश का वह भाग जो दर्पण के बीच में रहता है (जो छिद्र में होता है) वह आंशिक रूप से पारदर्शी दर्पण से गुजरता है और प्रकाश की किरण (beam of light) के रूप में बच के निकलता है।
प्रवर्धन के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति प्रक्रिया को पम्पिंग (pumping) कहते है। ख़ास तौर पर यह ऊर्जा बिद्युत धारा के रूप में या विभिन्न तरंगदैर्घ्य के प्रकाश के रूप में आपूर्ति की जाती है। ऐसी रोशनी चमक वाले चिराग (flash lamp) या एक और लेजर द्वारा प्रदान की जा सकती है। अधिकांश व्यावहारिक लेसरों में अतिरिक्त तत्व शामिल होते हैं जो उनके गुणों जैसे उत्सर्जित प्रकाश का तरंगदैर्य और किरण का आकार को प्रभावित करते हैं।
एक लेज़र का लाभ माध्यम नियंत्रित शुद्धता, आकार, एकाग्रता वाला पदार्थ होता है, जो प्रेरित उत्सर्जन की प्रक्रिया द्वारा किरण का प्रवर्धन करता है। यह किसी भी अवस्था (state) में हो सकता है: गैस (gas), तरल (liquid), ठोस (solid) या प्लास्मा (plasma).यह लाभ माध्यम बढाये गए ऊर्जा को अवशोषित करती है, जो कुछ इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा में बढाती है ("उत्तेजित (excited)") प्रमात्रा अवस्था (quantum state) I फोटोन्स को सोखकर या फोटोन्स उत्सर्जित करके कण प्रकाश के साथ घुल मिल सकते हैं। उत्सर्जन सहज या प्रेरित हो सकता है। बाद के मामले में, फोटोन उसी दिशा में उत्सर्जित होता है जिस दिशा से प्रकाश गुजरता है। जब एक उत्तेजित अवस्था में कणों की संख्या कुछ निम्न ऊर्जा अवस्था में कणों की संख्या से अधिक हो जाती है, जनसंख्या का ह्रास (population inversion) प्राप्त होता है और प्रकाश के इसमें से गुजरने के कारण प्राप्त प्रेरित उत्सर्जन की गति, रोशनी अवशोषण की मात्रा से अधिक होती है Iअंततः, प्रकाश प्रवर्धित होता है। अपने आप से, यह एक प्रकाशिक प्रवर्धक (optical amplifier) बनाता है जब एक प्रकाशिक प्रवर्धक को एक अनुकाम्पन्युक्त तालीय गुहा के अंदर रखा जाता है, तो इससे लेज़र प्राप्त.होता है
प्रेरित उत्सर्जन द्वारा उत्पन्न प्रकाश आतंरिक संकेतों के तरंगदैर्घ्य के सामान होती है, चरण (phase) और ध्रुवीकरण के संदर्भ में Iयह लेजर प्रकाश को इसकी सुसंगति विशेषता देती है और इसे एक सामान ध्रुवीकरण बनाए रखने की अनुमति देता है और अक्सर तालीय गह्वर रुपरेखा द्वारा एक वर्णिता स्थापित किया जाता है।
तालीय छिद्र, एक प्रकार का छिद्र प्रतिध्वनि यंत्र (cavity resonator), में प्रकाश का सुसंगत किरण परावर्तक सतहों के बीच में होता है ताकि उत्पादन छिद्र से उत्सर्जित होने या अपवर्तन या अवशोषण में खो जाने से पहले प्रकाश लाभ माध्यम से एक बार से अधिक गुजरे Iजैसे जैसे प्रकाश लाभ माध्यम से होकर छिद्र से गुजरता है, अगर अनुकम्पन में हानि के मुकाबले माध्यम में लाभ (प्रवर्धन) अधिक ताकतवर होता है, तो इस फैलते प्रकाश की शक्ति में तीव्र (exponentially) वृद्धि होती जाती है Iलेकिन लाभ माध्यम की क्षमता को आगे के प्रवर्धन के लिए कम करते हुए हर प्रेरित उत्सर्जन की घटना कण को उतेजित अवस्था से शांत अवस्था में लाती है Iजब यह प्रभाव मजबूत हो जाता है, तो लाभ भरा हुआ मान लिया जाता है Iलाभ संतृप्त के खिलाफ पम्प शक्ित का संतुलन और छिद्र में ह्रास छिद्र में उपिस्थित कम शक्ित के बीच संतुलन पैदा करता है; यह संतुलन लेजर शक्ित का संचालन केन्द्र स्थापित करता है। यदि चुनी गई पम्प श्ाक्ित बहुत छोटी है, तो प्रतिध्वनि घाटे से उबरने में लाभ पर्याप्त नहीं होगा और लेजर बहुत कम प्रकाश शक्ित उत्सर्जित करेगा। लेजर कार्रवाई शुरू करने के लिए बढाई गयी आवश्यक न्यूनतम शक्ति को लेज़र उत्तपन्न करने की शुरूआती सीमा (lasing threshold) कहा जाता है। Iलाभ माध्यम, अपने अंदर से गुजरने वाले किसी भी फोटोन को प्रबर्धित कर लेगा, चाहे वह किसी भी दिशा में हो, लेकिन केवल छिद्र से मिले हुए फोटोन ही एक से अधिक बार माध्यम से होकर गुजर सकते हैं और महत्वपूर्ण प्रवर्धन प्राप्त करते हैं।
छिद्र में प्रकाश और लेजर में निकलने वाली प्रकाश, यदि वे स्वतंत्र स्थान पर पैदा हो ना कि तरंग निर्देशकों में (प्रकाश तंतु (optical fiber) जैसे लेजर), निम्र स्तर में सर्वश्रेष्ठ होती हैं। गौस्सियन प्रकाश (Gaussian beam) हालांकि ऐसा शक्तिशाली लेज़रों के मामले में कम ही होता है। यदि किरण एक निम्न स्तर का गौस्सियन आकार का नहीं है, प्रकाश की अनुप्रस्थ विधि (transverse mode) यों को हेर्मिते (Hermite)--गौस्सियन (Gaussian) या लागुएर्रे (Laguerre)-गाऊसी किरणे के अति अवस्था के रूप में.(स्थिर-गह्वर लेसरों के लिए) वर्णित किया जा सकता हैIदूसरी ओर अस्थिर अनुकम्पन लेजर, टुकरों के आकार के उत्पादन को प्रर्दशित करती है।[3] यह किरण उच्च स्तर कासंघानिक (collimated) हो सकता है, यह बिना झुकाव (diverging) के समानांतर होता है। हालांकि, एक बिल्कुल संघानित किरण अपवर्तन (diffraction) के कारण, नहीं बनाया जा सकता है Iयह किरण एक दूरी तक संघानित होती है जिसमें किरण के व्यास के वर्ग के अनुसार भिन्नता होती है और जो अंततः ऐसे कोण पर झुक जाती है जो किरण के व्यास के विपरीत रूप से भिन्न होते हैं I इस प्रकार, एक छोटी लेजर प्रयोगशाला द्वारा उत्पादित प्रकाश जैसे कि हीलियम-नीयन लेजर (helium-neon laser) 1.6 किलोमीटर (1 मील) के व्यास में फ़ैल जाता है यदि पृथ्वी से चंद्रमा कि ओर दिखाया जाय.तुलनात्मक रूप में, एक विशिष्ट अर्धचालक लेजर का उत्पाद, इसके छोटे व्यास के कारण, में झुकाव आ जाता है जैसे ही वह छिद्र से निकलता है, यह 50° तक किसी भी कोण पर हो सकता है Iहालांकि, इस तरह के झुकावदार किरणों को एक लेंस के माध्यम से संघामिक किरणों में परिवर्तित किया जा सकता है I इसके विपरीत, गैरलेजर प्रकाश स्रोतों के किरणों को संघानित प्रकाश विज्ञानं द्वारा भी नहीं किया जा सकता है।
हालांकि लेजर का यह तथ्य प्रमात्रा भौतिकी (quantum physics) की मदद से खोजा गया था, यह मूलतः अन्य प्रकाश स्रोतों की तुलना में अधिक प्रमात्रा यांत्रिकी नहीं है Iमुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर (free electron laser) कि कार्यवाही का वर्णन बिना प्रमात्रा यांत्रिकी (quantum mechanics) के संदर्भ के भी किया जा सकता है I
लेज़र का निरंतर रूप से एक्सामान-उत्पादन हो सकता है (जो जाने जाते हैं CW या निरंतर तरंग (continuous wave) के रूप में); या स्पंदित, क्यू-स्विचिंग (Q-switching), विधि को ताला देकर (modelocking), या गेन-स्विचिंग से (gain-switching) स्पंदित कार्यवाही में, अधिक उच्च शक्तियाँ प्राप्त की जा सकती है।
लेज़रों के कुछ प्रकार, जैसे कि डाई लेसरों और कम्पन युक्त ठोस अवस्था वाली लेज़र विस्तृत किस्म वाले तरंगदैर्घ्य का प्रकाश उत्पादन कर सकते हैं, यह गुण छोटे स्पंदन वाली प्रकाश के उत्पादन के लिए उन्हें कुछ फेम्तो सेकंड्स (femtoseconds) (10−15स) में.उपयुक्त बनाता है,
निरंतर तरंग की (continuous wave) (CW) कार्यवाही विधि में, समय के साथ साथ एक लेज़र के उत्पादन में अपेक्षाकृत एक्सामानता होती है। लेजर उत्पादन के लिए आवश्यक जनसंख्या ह्रास को एक एक निरंतर पम्प स्रोत से नियंत्रित रखा जाता है I
कार्यवाही की स्पंदित विधि में, समय के साथ लेज़र का उत्पादन भिन्न होता है, ख़ास तौर पर वह एक के बाद एक "खोलने" और "बंद"करने का रूप ले लेती है। कई प्रयोगों में कम से कम समय में अधिक से अधिक ऊर्जा जमा करने का प्रयास किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेजर अपवर्तन (laser ablation) में काम करने वाले टुकड़े के सतह पर एक छोटी पदार्थ की मात्रा वाष्पित हो सकती है अगर छोटे समय में इसकी ज़रूरत के मुताबिक ऊर्जा इसे गर्म करने के लिए मिल जाती है। हालांकि, यदि, यही ऊर्जा एक लम्बे समय तक उपलब्ध होती रहे, तो तापमान को थोक मात्रा में टुकडों में बिखरने (disperse) का समय मिल जाता है और इससे कम पदार्थ ही वाष्पित हो पाते हैं I इसे प्राप्त करने के बहुत से तरीके हैं I
एक क्यू-स्विच वाले लेजर में, जनसंख्या ह्रास (आमतौर पर सी डब्ल्यू की तरह ही उत्पादित होती है) के निर्माण की अनुमति लेजर के लिए छिद्र की परिस्थितियों को ('क्यू') के प्रतिकूल बनाकर तैयार की जाती है। जब ऊर्जा लेजर माध्यम में पम्प की गई ऊर्जा वांछित स्तर पर संग्रहित हो, तब स्पंदन को छोड़ते हुए 'क्यू' को अनुकूल परिस्थितियों में (इलेक्ट्रो या एकौस्टो-ऑप्टिकली) समायोजित किया जाता है Iइसका परिणाम उच्च शक्तियों में होता है, जैसा की इस लेजर की औसत शक्ति (जहाँ वो CW विधि में चल रहा हो) को एक छोटे समयावधि में रखा जाता है I
एक मोडलॉक लेजर अत्यधिक छोटी स्पंदन दसियों पिको सेकंड (picosecond) ओं से 10 फेम्तो सेकंड्स (femtoseconds) से भी कम क्रम में उत्सर्जित करता है Iइन स्पंदनों को मुख्या रूप से समय पर ऐसे अलग किया जाता है कि एक स्पंदन प्रतिध्वनित यंत्र छिद्र में एक गोल चक्र पूरा कर ले Iफूरियर सीमा (Fourier limit) के कारण (जो ऊर्जा समय अनिश्चितता (uncertainty) के रूप में भी जाना जाता है), ऐसे कम लंबाई के एक स्पंदन में किरणपुंज होता है जिसमें विस्तृत श्रृंखला वाली तरंगदैर्घ्य शामिल होती है Iइस कारण, लेजर माध्यम में एक पर्याप्त लाभ रुपरेखा होनी चाहिए ताकि वह उन सभी को संवर्द्धित कर सके। एक उपयुक्त पदार्थ का उदाहरण है टाइटेनियम-कृत्रिम, कृत्रिम रूप से विकसित नीलमणि (Ti: नीलमणि (Ti:sapphire)).
मॉडल लॉक लेजर ऐसी शोध प्रक्रियाओं के लिए सबसे बहुमुखी यंत्र है जो बहुत तीव्र समय में की जाती है और जिन्हें फेमतोसेकेन्ड भौतिकी, फेमतोसेकेन्ड रसायनशास्त्र (femtosecond chemistry) और अतितीव्र विज्ञान (ultrafast science) भी कहा जाता है, प्रकाशीय पदार्थों और अपवर्तन अनुप्रयोगों में गैररेखीय प्रभाव (nonlinearity) को कम करने के लिए (उदाहरण के लिए दूसरी-अनुकूल पीढ़ी (second-harmonic generation), अर्धमापीय प्रणाली (parametric down-conversion), प्रकाशीय अर्धमापीय प्रणाली (optical parametric oscillator) और इन जैसे अन्य) Iछोटी समयावधि के शामिल होने के कारण, ये लेजर अत्यधिक उच्च शक्ति प्राप्त कर सकते हैं।
स्पंदित लेजर विधि प्राप्त करने का एक और तरीका है एक ऐसे लेजर पदार्थ को पम्प किया जाय जिसमें ऐसा स्रोत हो जो खुद स्पंदित होता हो, या तो इलेक्टॉन के अवशोषित होने पर चमकने वाले चिराग का मामला हो, या कोई दूसरा लेज़र जो पहले से ही स्पंदित हो Iऐतिहासिक तौर पर स्पंदित पंपिंग डाई लेसरों में प्रयोग किया गया था जहां एक डाई अणु का विपरीत जनसंख्या जीवन इतना छोटा होता था उसे एक उच्च ऊर्जा युक्त तीव्र पम्प की आवश्यकता होती थी Iइस समस्या को दूर करने के लिए किसी बड़े संघारित्र (capacitors) को चार्ज किया जाता है और फिर इन्हें चमक वाली चिराग के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है, जो एक व्यापक किरण पुंज जैसे चमक पम्प करती है। स्पंदित पंपिंग भी उन लेज़रों के लिए आवश्यक है जो लेजर प्रक्रिया के दौरान लाभ माध्यम को इतना बाधित करती है कि लेजर उत्पादन एक छोटी अवधि के लिए रुक जाता है इ .ये लेजर, जैसे कि द्विपरमाणविक अनु वाली लेजर और तांबा वाष्प लेजर, कभी भी सी डब्ल्यू विधि में संचालित नहीं की जा सकती है I
1917 में अल्बर्ट आइन्स्टीन, ने अपने शोधपत्र जूर क्वांटनथ्योरी डेर स्ट्राहलंग (विकिरण का प्रमात्रा सिद्धांत) में लेजर और उसकी आने वाले पीढी के आविष्कार की नींव डाली, मजेर (maser), मैक्स प्लैंक के कॉन्सेप्ट ऑफ प्रोबेबलिटी कोइफिशियेन्टस (जिसे बाद में आइन्स्टाइन कोइफिशियेन्टस (Einstein coefficients) कहा गया) के संबंध में एक अति विश्वसनीय खुलासे में अवशोषण, स्वतःप्रवर्तित उत्सर्जन और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए विकिरण के सिद्धांत अवशोषण, स्वतःप्रवर्तित उत्सर्जन और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए विकिरण के सिद्धांत I
1928 में, रूडोल्फ डब्ल्यू लेंदेनबर्ग ने प्रेरित उत्सर्जन और नकारात्मक अवशोषण के अस्तित्व की पुष्टि कीI[4] 1939 में, वैलेन्टिन ए. फब्रिकांत ने "लघु" तरंगों के प्रबर्धन में प्रेरित उत्सर्जन के उपयोग की भविष्यवाणी की I[5]
1947 में, विल्स ई. लैम्ब (Willis E. Lamb) और आर. सी. रदरफोर्ड ने हाइड्रोजन स्पेक्ट्रा में स्पष्ट प्रेरित उत्सर्जन पाया और प्रेरित उत्सर्जन का पहला प्रदर्शन किया I[6]
1950 में, अल्फ्रेड कस्त्लेर (Alfred Kastler) (1966 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार) ने प्रकाशीय पंपिंग की विधि को प्रस्तावित किया, जिसकी प्रयोगात्मक रूप में पुष्टि ब्रोस्सेल, कस्त्लेर और विंटर द्वारा दो साल बाद की गयी।[7]
पहले क्रियाशील लेजर का प्रदर्शन 16 मई 1960 में थिओडोर मेमन (Theodore Maiman) द्वारा ह्यूजेस अनुसंधान प्रयोगशाला (Hughes Research Laboratories).[8] में किया गया था I तब से, लेजर अरबों डॉलर का बाजार बन गया है Iलेसरों का अब तक का सबसे बड़ा एकल उपयोग प्रकाशीय भंडारण (optical storage) कॉम्पैक्ट डिस्क (compact disc) और डीवीडी प्लेयर (DVD player) जैसे उपकरणों में हो रहा है[तथ्य वांछित], जिसमें अर्धचालक लेजर (semiconductor laser) एक मिलीमीटर से भी कम चौड़े डिस्क की सतह पर होते हैं I तंतु प्रकाशीय संचार (fiber-optic communication) दूसरा सबसे बड़ा उपकरण है Iलेजर के अन्य उपकरण हैं बार कोड (bar code) रीडर, लेजर प्रिंटर (laser printers) और लेजर प्वाइंटर (laser pointer) I
1953 में, चार्ल्स एच. तोव्नेस (Charles H. Townes) और स्नातक छात्रों जेम्स पी. गॉर्डन और हरबर्ट जे ज़इगेर ने, पहला सूक्ष्म तरंग प्रबर्धक बनाया, एक ऐसा यन्त्र जो लेजर के समान सिद्धांतों पर काम करता था, लेकिन यह अवरक्त या दृष्टिगोचर विकिरण कि बजाय सूक्ष्म तरंगों (microwave) को प्रवर्धित करता था Iटाउन्स का मसेर (मेसर) सतत उत्पादन में असमर्थ था Iसोवियत संघ (Soviet Union) के निकोले बासोव (Nikolay Basov) और अलेक्सांद्र प्रोखोरोव (Aleksandr Prokhorov) ने स्वतंत्र रूप से प्रमात्रा दोलक (oscillator) पर काम किया और सतत उत्पादन प्रणालियों की समस्या को हल करते हुए दो से अधिक ऊर्जा स्तरों का उपयोग करके पहली मसेर का उत्पादन किया I ये प्रणालियाँ बिना भूमि पर गिरे प्रेरित उत्सर्जन (stimulated emission) करतीं हैं, इस प्रकार ये जनसंख्या ह्रास (population inversion) को बनाए रखती हैं I 1955 में प्रोखोरोव और बासोव ने जनसंख्या ह्रास को प्राप्त करने के लिए बहुस्तरीय प्रकाश पंपिंग प्रणाली का सुझाव दिया, जो बाद में लेजर पंपिंग का मुख्य तरीका बन गया I
टाउन्स के विवरण को उनके बहुत से प्रतिष्ठित सहयोगियों के विरोध का सामना करना पड़ा जिनका विचार था कि मसेर सिद्धांततः असंभव है- - इनमें शामिल थे निएल्स बोर, जॉन वॉन नयूमन्न (John von Neumann), इसिडोर राबी, पोल्य्कर्प कुस्च (Polykarp Kusch) और ल्लेवेल्ल्यं एच. थॉमस .
टाउन्स, बसोव और प्रोखोरोव को 1964 में संयुक्त रूप से प्रमात्रा इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में आधारभूत कार्यों के लिए भौतिकी का नोबेल पुरस्कार (Nobel Prize in Physics) मिला, जिसने मसेर लेजर सिद्धांत पर आधारित कम्पन यन्त्र और प्रबर्धन यन्त्र के निर्माण का रास्ता प्रशस्त किया I
1957 में, बेल प्रयोगशाला (Bell Labs) में चार्ल्स हार्ड टाउन्स और आर्थर लियोनार्दो स्चाव्लो (Arthur Leonard Schawlow) ने अवरक्त लेसर पर एक गंभीर अध्ययन शुरू किया I जैसे जैसे यह विचार विकसित हुआ, अवरक्त आवृत्तियों से ध्यान हटा कर उनकी जगह दृश्य प्रकाशपर ज्यादा ध्यान दिया जाने लगा Iयह अवधारणा मूलतः एक "प्रकाशीय मसेर" के रूप में जाना जाता था Iएक साल बाद बेल प्रयोगशाला ने प्रस्तावित प्रकाशीय मसेर के लिए एकाधिकार का आवेदन दायर किया Iस्चाव्लो और तोव्नेस ने सैद्धांतिक गणना की एक पांडुलिपि भौतिक समीक्षा (Physical Review) को भेजा, जिसमें उनके शोधपत्र को उसी साल प्रकाशित किया गया। (भाग 112, अंक 6).
उन्हीं दिनों गॉर्डन गोउल्ड (Gordon Gould), कोलंबिया विश्वविद्यालय (Columbia University) में स्नातक के एक छात्र, उत्तेजित थैलियम (thallium) के ऊर्जा स्तरों पर डॉक्टरेट शोध पत्र (doctoral thesis) पर काम कर रहे थे Iगोल्ड और टाउन्स के मिलने पर विकिरण उत्सर्जन (emission) के सामान्य विषय पर बातचीत हुई I नवंबर 1957 में गोल्ड ने "लेजर" सम्बन्धी अपने विचारों को लिखा जिसमें एक खुली गूंजनेवाला (resonator) यंत्र के उपयोग करने का सुझाव जो भविष्य के लेजरों के लिए महत्वपूर्ण घटक बना I
1958 में, प्रोखोरोव ने स्वतंत्र रूप से एक खुले गुंजयमान यंत्र के उपयोग का प्रस्ताव रखा, जो उनका पहला प्रकाशित विचार था I स्चाव्लो और टाउन्स ने भी एक खुले गुंजयमान यंत्र की रुपरेखा तैयार की, वे प्रोखोरोव और गोल्ड के प्रकाशित काम से अंजान थे I
"लेजर" शब्द को पहली बार सार्वजनिक रूप से गोउल्ड के 1959 के सम्मेलन पत्र "द लेजर, लाइट एम्प्लिफिकेशन बाई स्टिम्युलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन" में इस्तेमाल किया गया।[9][10] गोउल्ड का इरादा "-एसर" प्रत्यय के लिए, किसी ऐसे उपसर्ग का इस्तमाल करने का था जो इस यन्त्र द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के वर्णक्रम के लिए उपयुक्त हो (एक्स रे: क्सासेर, पराबैंगनी: उवासेर, आदि) I कोई अन्य शब्द लोकप्रिय नहीं हो पाया, हालांकि "रेजर"शब्द कुछ समय के लिए रेडियो आवृत्ति उत्सर्जन उपकरण के रूप में जाना गया I
गोउल्ड ने अपने नोट में, लेजर के लिए एक उपकरण जैसे स्पेक्ट्रोमेट्री (spectrometry), इंटरफेरोमेटरी (interferometry), रडार (radar) और नाभिकीय संलयन (nuclear fusion) शामिल किया था Iउसने अपने विचार पर काम जारी रखा और अप्रैल 1959 में एक पेटेंट आवेदन (patent application) दायर किया Iअमेरिकी पेटेंट कार्यालय (U.S. Patent Office) ने उनके आवेदन को अस्वीकार कर दिया और यह पेटेंट बेल लेबोरेटरी (Bell Labs) को 1960 में दे दिया Iइससे कानूनी लड़ाई छिड़ गई जो 28 साल तक चली और इसमें वैज्ञानिक प्रतिष्ठा और अधिक पैसे दांव पर लगे Iगोउल्ड ने 1977 में अपना पहला लघु पेटेंट जीता, लेकिन 1987 तक वे अपने पहले पेटेंट की जीत का दावा तब तक नहीं कर सके जब तक कि उन्हें एक फेडरल जज ने ऑप्टिकली पंप लेजर और गैस की निरावेसित (gas discharge) लेजर के लिए पेटेंट जारी करने के लिए सरकार के आदेश दिए।
पहला क्रियागत लेजर थिओडोर एच. माईमेन (Theodore H. Maiman) ने 1960[11] में ह्यूजेस अनुसंधान प्रयोगशाला (Hughes Research Laboratories) में मालीबू, कैलिफोर्निया (Malibu, California) बनाकर टाउन्स (Townes)कोलंबिया विश्वविद्यालय (Columbia University) में, आर्थर स्चाव्लो (Arthur Schawlow) बेल लेबोरेटरी (Bell Labs) में,[12] और गोल्ड कंपनी में टीआरजी (तकनीकी अनुसंधान समूह) जैसे कई अनुसंधान समूहों को पीछे छोड़ दिया माईमेन ने 694 नैनोमीटर तरंगदैर्घ्य पर लाल लेज़र प्रकाश पैदा करने के लिए एक ठोस क्षेत्र फलैश लैम्प (flashlamp)-सिंथेटिक पंप लाल (ruby)क्रिस्टल का उपयोग किया Iकेवल माईमेन का लेजर अपने तीन स्तरीय पम्पिंग के कारण स्पंदित आपरेशन करने में सक्षम था I
बाद में 1960 में ईरानइआन भौतिकविद् अली जावन (Ali Javan), ने विलियम आर. बेनेट (William R. Bennett) और डोनाल्ड हैरोइट (Donald Herriot) के साथ काम करते हुए, पहला गैस लेजर (gas laser) हीलियम और नीयन का उपयोग करते हुए बनाया I जावन को बाद में अल्बर्ट आइंस्टीन पुरस्कार (Albert Einstein Award) 1993 में प्राप्त हुआ I
इस अर्धचालक लेजर डायोड (laser diode) की अवधारणा बसोव और जावन ने प्रस्तावित किया था Iपहले लेजर डायोड का प्रदर्शन1962 में रॉबर्ट एन. हॉल (Robert N. Hall) ने किया I हॉल का उपकरण गैलियम आर्सेनाइड से बना था जो बनाया गया था और -अवरक्त स्पेक्ट्रम के क्षेत्र में 850 एनएम के पास पर उत्सर्जित था। दृश्य उत्सर्जन के साथ पहला अर्धचालक लेजर का प्रदर्शन बाद में उसी साल निक होलोनायक, जूनियर (Nick Holonyak, Jr) के द्वारा किया गया I पहले गैस लेज़रों में, इन अर्धचालक लेजर का उपयौग केवल स्पंदित आपरेशन में ही किया जा सकता है और वह भी तब जब केवल तरल नाइट्रोजन (liquid nitrogen) के तापमान (77 k) पर ठंडा किया जाय I
1970 में, ज़ोरस अल्फेरोव ने सोवियत संघ और इज़ुयो हयाशी व मोर्टन पानिश बेल टेलीफोन लेबोरेटरी (Bell Telephone Laboratories) ने लगातार कमरे के तापमान पर संचालित हेटरोजंक्शन (heterojunction) संरचना का उपयोग कर, स्वतंत्र रूप से लेजर डायोड विकसित किया I
लेजर इतिहास के प्रारंभिक काल से ही, लेजर अनुसंधान में सुधार और विशेष प्रकार के लेजर की एक किस्म, सहित विभिन्न अनुकूलित लक्ष्यों के प्रदर्शन के लिए उत्पादन किया गया है, इनमें शामिल हैं:
और यह शोध अब तक जारी है I
बिना उत्साहित माध्यम में जनसंख्या हरास को बनाए रखने के लिए 1992 में सोडियम गैस और फिर 1995 में रूबिडीयाम गैस की विभिन्न अंतरराष्ट्रीय टीमों द्वारा खोज की गई I बाहरी मेसर का उपयोग करके "ऑप्टिकल पारदर्शिता"प्रेरित करने के लिए एक माध्यम से शुरू करने और विध्वंस हस्तक्षेप द्वारा दो रास्तों के बीच की मूल इलेक्ट्रॉन के बदलाव को पूरा करने के लिए यह किया गया, ताकि मूल इलेक्ट्रॉनों द्वारा ऊर्जा को अवशोषित करने की किसी भी संभावना को रद्द किया जा सके I
गैस लेजर (Gas laser) जो कई गैस (gas) गैसों का उपयोग करते हैं का निर्माण अनेक कार्यों के लिए किया गया I
यह हीलियम-नियोन लेजर (helium-neon laser) (हीनी) विभिन्न तरंगदैर्घ्य और यूनिट जो 633 एण्ड एनबीएसपी एनएम जो अपने न्यूनतम मूल्य के कारण बेहद सामान्य होती है पर पर उत्सर्जित होती है I
कार्बन डाइऑक्साइड लेजर (Carbon dioxide laser) सैकड़ों किलोवाट[13] 9.6μm (µm) और 10.6 μm, विकीर्ण कर सकता है और यह अक्सर उद्योग में काटने और वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है I एक CO2 लेजर की क्षमता10% से अधिक है।
आरगोन-आइओएन लेजर (Argon-ion) 351-528.7 एण्डएनबीएसपी;एनएम पैर प्रकाश उत्सर्जित करता हैं I प्रकाशिकी और लेजर ट्यूब लाइनों की भिन्न भिन्न संख्या पर निर्भर करते हुए भिन्न भिन्न तरह की लाइनें है लेकिन प्रयोग करने योग्य है सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला लाइनें 458&bsp एनएम, 488&bsp एनएम और 514.५&bsp एनएम हैं।
एक नाइट्रोजन अनुप्रस्थ विद्युत वायुमंडलीय दबाव में गैस उत्सर्जित करता है (transverse electrical discharge in gas at atmospheric pressure) (टी) लेजर एक सस्ती गैस लेजर है जो 337.1एण्डएनबीएसपी;एनएम पर यूवी लाइट उत्पादित करता है I[14]
धातु आयन लेजर गैस लेजर होती हैं जो गहरी पराबैंगनी (deep ultraviolet) तरंगदैर्घ्य को उत्पन्न करते हैं।हीलियम--चांदी (HeAg) 224एण्डएनबीएसपी;एनएम और नीयन--ताम्बा (NeCu) 248एण्डएनबीएसपी;एनएम का दो उदाहरण हैं। इन लेसरों में विशेषकर संकीर्ण कंपन होता है जो रेखीय चौड़ाई (linewidth) 3 GHz (0,5 picometers (picometers)),[15] से कम होती है और यह इन्हें रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (Raman spectroscopy) दबे प्रतिदीप्ति (fluorescence) में इस्तेमाल होने के लिए सही उम्मीदवार बनाता है I
रासायनिक लेजर (Chemical laser) एक रासायनिक प्रतिक्रिया से युक्त होते हैं और सतत संचालन में उच्च अधिकार प्राप्त कर सकते हैं I उदाहरण के लिए हाइड्रोजन फ्लोराइड लेजर (Hydrogen fluoride laser) में (2700-2900 nm) और डियुटेरियम फ्लोराइड लेजर (Deuterium fluoride laser) (3800 nm) प्रतिक्रिया दहन उत्पादों ethylene (ethylene) में नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड (nitrogen trifluoride) के साथ हाइड्रोजन या डियुटेरियम गैस का संयोजन है Iये जॉर्ज सी. पिमेंटेल (George C. Pimentel) द्वारा आविस्कर किये गए थे I
एक्साइमर लेजर (Excimer laser) रासायनिक प्रतिक्रिया से शक्तियुक्त होते हैं जिनमें उत्तेजित डिमेर, या एक्साइमर (excimer) शामिल होते hain, जो कि एक लघु डिमेरिक या हेटरोडिमेरिक अणु होता हैं जिसमे से कम से कम एक उत्तेजित इलेक्ट्रॉनिक अवस्था में होता है (excited electronic state) Iये आमतौर पर पराबैंगनी प्रकाश, उत्पादित करते हैं और सेमी कंडक्टर फोटालिथोग्राफी (photolithography) और लेसिक (LASIK) नेत्र शल्य चिकित्सा में उपयोग किया जाता है Iसामान्यतया प्रयोग किए जाने वाले एक्साइमर अणुओं में शामिल है F2 (फ्लोराइन जो उत्सर्जित करता है 157 nm), aur नोबल गैस कम्पाउंड (ArF [193 nm], KrCl [222 nm], KrF [248 nm], XeCl [308 nm] और XeF [351 nm]) I[16]
का उपयोग करती है I
ठोस-स्तर के लेजर (Solid-state laser) सामग्री सामान्यतः "डोपिंग " क्रिस्टलीय ठोस पदार्थ से बनते हैं जो आवश्यक ऊर्जा क्षेत्र आयनों के साथ होते हैं और आवश्यक ऊर्जा स्तर प्रदान करते हैं I उदाहरण के लिए, पहला क्रियागत लेजर एक लाल लेजर (ruby laser) था, जो लाल (ruby) (क्रोमियम-डोप्ड कोरन्डम (corundum)) से बनाया गया था I जनसंख्या हास (population inversion) वास्तव में "डोपेन्ट" में क्रोमियम या नियोडायमियम (neodymium) जैसे बनाये रखे जाते हैं Iऔपचारिक रूप से, ठोस लेजर में फाइबर लेजर (fiber laser) सक्रिय माध्यम के रूप में (रेशा) मजबूत स्थिति में शामिल होते हैं I व्यावहारिक रूप से, वैज्ञानिक साहित्य, में ठोस राज्य के लेजर (solid-state laser) का मतलब, थोक सक्रिय माध्यम लेजर से है जबकि तरंगो से संचालित लेसरों को फाइबर लेजर (fiber laser) कहते है I
"सेमीकंडक्टर लेजर" भी ठोस स्तर के लेजर हैं, लेकिन पारंपरिक लेजर शब्दावली में ठोस स्तर के लेजर सेमीकंडक्टर लेजर से अलग होते हैं और उनका अपना नाम होता है I
नियोडायमियम (Neodymium) एक आम "डोपेन्ट" है जिसमें विभिन्न ठोस स्तर के लेजर क्रिस्टल शामिल होते हैं, जैसे इट्रियम आर्थोवेनाडेट (yttrium orthovanadate) (एन डी: YVO 4 (Nd:YVO4)), इट्रियम लिथियम फ्ल्युराइड (yttrium lithium fluoride) (Nd:YLF) और इट्रियम ऐलुमिनियम गार्नेट (yttrium aluminium garnet) (Nd:YAG) I सभी लेसरों अवरक्त स्पेक्ट्रम में 1064 nm पर उच्च शक्ति उत्पादित कर सकते हैं I इसका उपयोग, वेल्डिंग काटने धातुओं और अन्य सामग्रियों पर निशान देने के लिए किया जाता है, स्पेक्ट्रोस्कोपी (spectroscopy) और डाई लेसर (dye laser) में पम्पिंग के लिए भी इसका उपयोग किया जाता है Iये लेजर भी सामान्यतः दोगुनी आवृत्ति (frequency doubled), तीन गुना (tripled) या चार गुना (quadrupled) 532 nm का उत्पादन करने के लिए (हरा, दृश्य), 355 nm (यूवी) और 266 nm (यूवी) प्रकाश जब यह तरंगदैर्घ्य आवश्यक हो I
येटरबियम (Ytterbium), होल्मियम (holmium), थ्यूलियम (thulium) और एर्बियम (erbium) अन्य "डोपेन्ट" में ठोस स्तर के आम लेजर हैं I येटरबियम जिन क्रिस्टल में प्रयोग किया जाता है वे हैं Yb:YAG, Yb: KGW, Yb: KYW, Yb: SYS, Yb: BOYS, Yb: CaF2, जो आम तौर पर 1020-1050 nm पैर संचालित होते हैं Iवे संभवतः बहुत कुशल हैं और छोटी मात्रा में दोष के कारण उच्च शक्ति के होते हैं Iअल्ट्राशॉर्ट स्पंदन में अत्यधिक उच्च शक्ति Yb: YAG. Holmium (Holmium)-डोप्ड YAG क्रिस्टल 2097 nm पर प्राप्त किया जा सकता है और एक कुशल लेजर ऑपरेटिंग अवरक्त तरंगदैर्घ्य जल ऊतकों द्वारा अवशोषित होती है I Ho-YAG आमतौर पर एक स्पंदित मोड में चलाया जाता है और ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से सर्जिकल उपकरणों में संगठित जोड़ों से गुजारा जाता है जो दांत के जड़ से हटाने, कैंसर और गुर्दे और पित्त पत्थरों को छिटकाने में मददगार होता है I
टाइटेनियम-doped नीलमणि (Ti: नीलमणि (Ti:sapphire)) एक उच्चटृयुनेबल (tunable)अवरक्त लेजर उत्पादित करती है, जो आमतौर परस्पेक्ट्रोस्कोपी (spectroscopy) में इस्तेमाल किया जाता है, साथ ही सबसे सामान्य अल्ट्राशॉर्ट स्पंदन (ultrashort pulse) लेजर भी उत्पादित करती है I
थर्मल सीमाओं में ठोस स्तर के लेजर अपरिवर्तित पंप शक्ित से निकलते हैं ये अपने आप में गर्मी और फोनोन (phonon) ऊर्जा को व्यक्त करते हैं Iयह गर्मी, जब एक उच्च थर्मामीटरों-गुणांक ऑप्टिक के साथ युग्मित होता है तब (dn/ dT) थर्मल लेंसिंग को जन्म दे सकता है और साथ ही क्वांटम दक्षता को घटा सकता है Iइस प्रकार के मुद्दों को दूसरे प्रकार के एक और अभिनव डायोड-स्पंदित ठोस स्तर के लेजर डायोड-स्पंदित डिस्क लेजर (disk laser) से हल किया जा सकता है Iइस प्रकार के लेजर में थर्मल सीमाओं को एक लेज़र माध्यम के ज्यामिति उपयोग के द्वारा जिसमें मोटाई व्यास से छोटी होती है, के माध्यम से कम किया जा सकता है Iयह सामग्री में और भी थर्मल दूसरे मिश्रणों को शामिल करता है Iपतले डिस्क लेजरओं (disk laser) को किलोवाट स्तर तक के उत्पादन करते हुए दिखाया गया है।[17]
ठोस स्तर के लेजर जहां रोशनी को एक ऑप्टिकल फाइबर (optical fiber) में कुल आंतरिक प्रतिबिंब (total internal reflection) के हिसाब से निर्देशित किया जाता है को फाइबर लेजर (fiber laser) कहते हैं Iप्रकाश का निर्देशन अति लंबे लाभ क्षेत्रों को ठंडा करने देता है; फाइबर में मात्रा अनुपात के मुकाबले उच्च भूतल क्षेल होता है जो प्रभावकारी रूप से ठंडा करने में सहायक होता है Iइसके अतिरिक्त, फाइबर की तरंगनिर्देशित गुण प्रकाश के थर्मल विरूपण को कम करते हैं Iऐसे लासेरों में एर्बियम (Erbium) और इट्रिबीयम (ytterbium) आयन सामान्य सक्रिय प्रजातियां होती हैं I
अक्सर, फाइबर लेजर को एक द्वीस्तरीय फाइबर (double-clad fiber) के रूप में डिजाईन किया जाता है Iइस प्रकार का फाइबर एक मध्य रेशा, एक आंतरिक स्तरीय और बाह्य स्तरीय रूप, से निर्मित होता है Iतीन गाढ़ी परतों का सूचकांक इस प्रकार से चुना जाता है कि फाइबर कोर एकल फाइबर के रूप में लेजर उत्सर्जन के लिए कार्य करता रहे वहीं बाह्य स्तरीय रूप एक उच्च बहुपद्वति कोर के रूप में काम करता रहे Iयह बिजली की पंप में एक बड़ी शक्ति भीतरी कोर क्षेत्र के माध्यम से प्रवेश कराती है जबकि उच्च संख्यात्मक एपर्चर (NA) आसन उड़ान के लिए बना रहता है I
फाइबर डिस्क लेजर (fiber disk laser) या ऐसे अन्य लेजर बनाकर पम्प प्रकाश को प्रभावशाली तरीके से प्रयोग किया जा सकता है I
फाइबर लेजर की एक मौलिक सीमा होती है जिसमें तंतु में रोशनी की तीव्रता इतनी उच्च नहीं होती है कि प्रकाश अग्निमेय जो स्थानीय बिजली क्षेत्र से तीव्र होते हैं वो शक्तिशाली हो जाएं और लेजर की कार्यप्रणाली को प्रभावित करें और फाइबर पदार्थ को क्षतिग्रस्त करें Iइस प्रभाव को फोटोडारकेनिंग (photodarkening) कहा जाता है I थोक लेजर पदार्थों में, ठंडक इतनी प्रभावकारी नहीं होती है और फोटोडारकेनिंग के प्रभाव को थर्मल प्रभाव से अलग करना कठिन होता है, लेकिन फाइबर में प्रयोगों से यह पता चलता है कि फोटोडारकेनिंग को लम्बे चलने वाले कलर केंद्र (color center) केन्द्रों[तथ्य वांछित] से जोड़ा जा सकता है I
फोटोनिक क्रिस्टल लेजर नैनो संरचनाओं पर आधारित लेजर हैं जो माध्यम में मिले होते हैं और ऑप्टिकल क्षेत्रों का घनत्व (density of optical states) (DOS) संरचना प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक होता है[तथ्य वांछित] I ये माइक्रोमीटर साइज के होते हैं और फोटोनिक क्रिस्टल के बैंड पर इन्हें चलाया जा सकता है I [तथ्य वांछित]
अर्धचालक पराबैंगनीकिरण भी ठोस स्तर की होती हैं लेकिन इनके लेजर आपरेशन की एक अलग विधि होती है I
वाणिज्यिक लेजर डायोड (laser diode) 375 nm से 1800 nm और 3 µm से अधिक तरंगदैर्घ्य पर उत्सर्जित होती हैं[18] Iकम शक्ति के लेजर डायोड का प्रयोग लेजर प्रिंटर (laser printer) प्रिंटरों और सीडी / डीवीडी प्लेयरों में होता है Iअधिक शक्तिशाली लेजर डायोड का प्रयोग मुख्य रूप से ऑप्टिकली पंप (pump) या अन्य पैराबैंगनी किरणों को उच्च क्षमता के साथ पंप करने के लिए होता है Iउच्च क्षमता के औद्योगिक लेजर डायोड, 10 किलोवाट (70dBm) तक शक्ति का प्रयोग उद्योग जगत में काटने और वेल्डिंग के लिए होता है Iबाहरी-गह्वर अर्धचालक पराबैंगनीकिरण में एक गह्वर अर्धचालक सक्रिय माध्यम विशाल आकर में होता है Iये उपकरण उच्च शक्ति के आउटपुट, अच्छी बीम गुणवत्ता के साथ संकीर्ण तरंगदैर्ध्य-रेखीय चौड़ाई (linewidth) विकिरण, या अतिसूक्ष्म लेजर स्पंदन, पैदा कर सकते हैं I
लेजर उत्सर्जित करते हुए सीधा गह्वर सतह- (वीसीएसईएल (VCSEL)) अर्धचालक पराबैंगनीकिरण होते हैं जिनकी उत्सर्जन दिशा पानी की सतह से अभिलम्ब होती है Iवीसीएसईएल उपकरण में आमतौर पर परंपरागत लेजर डायोड की तुलना में परवृताकार उत्पाद बीम होते हैं और यह संभवतः उत्पादन में अधिक सस्ते होते हैं I 2005 तक केवल 850 nm वीसीएसईएल व्यापक रूप से उपलब्ध थे, जिसमें से 1300 nm के व्यापारीकरण की शुरुआत हो चुकी है[19] और 1550 nm अनुसंधान के क्षेत्र में हैं Iवीसीएसईएल (VECSEL) वीसीएसईएलओं बाहरी गह्वर वीसीएसईएल हैं I क्वांटम केस्केड लेजर (Quantum cascade laser) ऐसे अर्धचालक लेजर हैं जिनका एक इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा के उप बैंड के बीच एक सक्रिय पारगमन ऐसी संरचना में होता है जिसमे कई क्वांटम वेल (quantum well) होते हैं I
सिलिकॉन लेजर का विकासऑप्टिकल कंप्यूटिंग (optical computing) के क्षेत्र में महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसका अर्थ यह है कि यदि सिलिकॉन, कंप्यूटर चिप्स (computer chips) का मुख्य संघटक यदि लेसरों का उत्पादन करने में समर्थ होते तो इससे प्रकाश को इलेक्ट्रॉनों की तरह संचालित करने में आसानी होती जैसे कि सामान्य एकीकृत सर्किट में होता है Iइस प्रकार सर्किट में फोटोन्स इलेक्ट्रॉनों की जगह ले लेंगे जिससे कंप्यूटर की गति आश्चर्यजनक रूप से बढ़ जायेगी Iदुर्भाग्य से सिलिकॉन एक कठिन लेजिंग पदार्था है क्योंकि इसकी कुछ खूबियां लेजिंग को बाधित करती हैं हाल ही में कुछ अध्ययन दलों ने सिलिकॉन में लेजिंग पदार्थों को सम्मिलित करने की विधि से सिलिकॉन लेजर और कुछ अन्य सेमिकंडक्टर जैसे इंडियम (III), फोस्फाइड (indium(III) phosphide) या गैलियम (III), अर्सेनाइड, बनाए हैं जो संसक्त प्रकाश को सिलिकॉन उत्पादित करने की अनुमति देते हैं Iइन्हेसंकर सिलिकॉन लेजर (hybrid silicon laser) कहा जाता है Iएक दूसरा प्रकार रमन लेजर (Raman laser) है जो पदार्थों में से लेज़र जैसे सिलिकॉन का निर्माण करने के लिएरमन बिखराव (Raman scattering) से फायदा उठाता है I
डाई लेसर (Dye laser) एक कार्बनिक डाई का उपयोग लाभ माध्यम के रूप में करते हैं Iउपलब्ध डाई का चौड़ा प्रकाश लेजर को उच्च रूप से निरूपित होने देता है या बेहद कम समय के स्पंदन(क्रम (on the order of) कुछफेमटोसेकेन्ड (femtosecond)) में पैदा करने देता है I
मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर (Free electron laser), या FELs, जो संसक्त, उच्च शक्ति विकिरण पैदा करते हैं, जो व्यापक रूप से चलने योग्य है, वर्तमान में तरंगदैर्घ्य और माइक्रोवेव के रेंज में तेराहेर्त्ज़ विकिरण और अवरक्त स्पेक्ट्रम से दृश्य स्पेक्ट्रम, से नरम एक्स रे तक Iइनकी किसी भी प्रकार के लेजर से व्यापक आवृत्ति रेंज होती है I FEL बीम में भी अन्य लेजर की तरह समान ऑप्टिकल लक्षण होते हैं जैसे संसक्त विकिरण, FEL आपरेशन काफी अलग हैं Iगैस के विपरीत, तरल या ठोस स्तर के लेजर, जो परमाणु बंधन या आणविक स्तर पर निर्भर करते हैं, FELs इलेक्ट्रॉन लेजिंग माध्यम की तरह किरण बीम का उपयोग करते हैं, जिसे मुक्त इलेक्ट्रॉन कहा जाता है I
सितम्बर 2007 में, बीबीसी समाचार (बीबीसी न्यूज़) ने सूचित किया था कि इस बात की संभावना थी कि पोजिट्रोनियम (positronium)विनाशक (annihilation) का उपयोग बेहद खतरनाक गामा किरण लेजर.[20] में किया जाये Iनदी के किनारे बसे, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (University of California, Riverside) के डॉक्टर डेविड केसिडी ने यह सुझाया कि एक अकेली लेजर को नाभिकीय संलयन (nuclear fusion) प्रतिक्रिया सत लिए उकसाया जा सकता है जो सैकड़ों लेजर जो पारंपरिक आतंरिक बंदिश (inertial confinement fusion) प्रयोगों में इस्तेमाल होते हैं को स्थानान्तरित कर देता है I[20]
अंतरिक्ष आधारित एक्सरे लेजर जो एक परमाणु विस्फोट से पंप किया गया को भी प्रक्षेपास्त्र विरोधी हथियार के रूप में प्रस्तावित किया गया है I[21][22] इस तरह के उपकरणों एक बार में दागने वाले हथियार होंगे I
1960 में जब लेजर का आविष्कार हुआ था, तब उन्हें "समस्याओं का हल कहा गया था" I[23] तब से इनका, हर जगह बहुउपयोग होने लगा और ये हजारों विविध उपकरणों और आधुनिक समाज के सभी वर्गों में प्रयोग होने लगे जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रानिक्स (consumer electronics), सूचना प्रोद्योगिकी, विज्ञान, दवाएं, उद्योग (industry), कानून प्रवर्तन (law enforcement), मनोरंजन और सेना (military) I
सामान्य आबादी के दैनिक जीवन में लेजर का पहला प्रयोग सुपरमार्केट बारकोड (barcode) में दिखा जिसे 1974 में इस्तेमाल किया गया था Iलेजरडिस्क (laserdisc) प्लेयर, 1878 में इस्तेमाल किये गए, पहला सफल उपभोक्ता उत्पाद था जिसमें लेजर का इस्तेमाल किया गया था I लेकिन कॉम्पेक्ट डिस्क (compact disc) प्लेयर पहला लेजर-युक्त उपकरण था जो सचमुच में उपभोक्ता के घरो में आम हो गया, १९८२ में शुरूआत हुई और इसके बाद लेजर प्रिंटर (laser printer) आये I
कुछ अन्य उपकरणों में शामिल हैं:
2004 में, डायोड लेज़रों को छोड़कर, लगभग131,000 लेजर दुनिया भर में बेचे गए थे, 2.19 अरब अमेरिकी डॉलर के मूल्य के बराबर I[24] इसी साल 733 मिलियन डायोड लेजर 3.20 बिलियन अमेरिकी डॉलर के बराबर बेचे गए I[25]
विभिन्न उपयोगों के लिए विभिन्न शक्ित आउटपुट के लेजरों की आवश्यकता होती है Iलेजर जो एक सतत किरण या कम स्पंदन की एक श्रृंखला पैदा करती है को उसकी औसत शक्ति के आधार पर तुलना की जा सकती है Iलेजर जो स्पंदन पैदा करती है को प्रत्येक स्पंदन की उच्च शक्ति के आधार पर विशेषित किया जा सकता है Iएक स्पंदित लेजर की चरम शक्ति कई परिमाण के श्रेणी है जो इसकी औसत शक्ति से अधिक होती है Iऔसत उत्पादन शक्ति हमेशा बिजली खपत की तुलना में कम है।
सतत या औसत शक्ति जो कुछ कार्यों के लिए उपयोग होती है :
उच्च चरम शक्ति के साथ स्पंदित प्रणालियों के उदाहरण:
हाल के वर्षों में, कुछ शौकीन लोग लेसरों में रूचि लेने लगे हैं। आमतौर पर शौकीन लोगो के द्वारा उपयोग किये जाने वाले लेजर वर्ग IIIa या IIIb के हैं, हालाँकि कुछ ने अपना अलग वर्ग IV बना लिया है I[30] हालांकि, अन्य शौकिया लोगो की तुलना में, लेसर के शौकीन लोगो की संख्या इसकी लागत और संभावित खतरों के कारण कम है Iलेसरों की लागत के कारण, कुछ शौकीन लोग, सस्ती लेजर जैसे डीवीडी बर्नर से निकलने वाले डायोड का इस्तेमाल कर रहे हैं I (DVD burner)[31]
शौकिया लोग अतिरिक्त स्पंदित लेजर रिटायर मिलिटरी उपकरणों से लेकर उन्हें स्पंदित होलोग्राफी के लिए नवीनीकृत कर रहे हैंस्पंदित लाल और स्पंदित YAG लेसरों का उपयोग किया जाता है I
यहां तक कि पहले लेजर को संभावित खतरे के रूप में पहचाना गया था Iथिओडोर माइमैन (Theodore Maiman) ने पहले लेजर के एक शक्ित होने की विशेषता दी "जिलेट (Gillette)" यह एक जिलेट (Gillette)रेजर ब्लेड (razor blade) के माध्यम से जल सकता था Iआज, यह स्वीकार कर लिया गया है कि कुछ मिलिवॉट्स आउटपुट शक्ति कि लेजर से निकला प्रकाश यदि सीधे या किसी चमकीली सतह से टकराने के बाद परछाई बनकर आंखों पर पड़ें तो यह मनुष्यों की आंख के लिए खतरा हो सकते हैं I तरंगदैर्घ्य जिस पर कोरनिया और लैंस अच्छी तरह से केन्द्रित हो, लेजर लाइट का अनुकूलन और निम्न बिखराव का मतलब है कि वह आंख कि रेटिना (retina) के छोटे बिन्दुओं पर केन्द्रित रह सकती है जिससे की सेकेन्ड में ही स्थानीय जलन और स्थाई नुकसान हो I
आमतौर पर लेजर का वर्गीकरण एक सुरक्षित वर्ग अंक से किया जाता है जो यह चिन्हित करती है कि लेजर कितना खतरनाक है:
प्रदर्शित शक्तियां दृश्य प्रकाश, नियमित तरंग लेजर के लिए हैं Iस्पंदित लेसरों और अदृश्य तरंगदैर्घ्य के लिए, अन्य शक्ति सीमा लागू I 3B और वर्ग 4 लेज़रों के साथ काम करने वाले लोग एक विशेष्ा प्रकार के सुरक्षा चश्मा से अपनी आंखों का बचाव कर सकते हैं जो एक खास तरंगदैर्घ्य पर प्रकाश को अवशोषित करने की विशेषता रखता है I
1.4 से अधिक तरंगदैर्घ्य की कुछ पराबैंगनी किरणें अक्सर "आंखों के लिए सुरक्षित" बतायी जाती हैं Iऐसा पानी के आंतरिक आणविक कंपन के कारण होता है जो मजबूती से स्पेक्ट्रम के इस भाग के प्रकाश को सोख लेते हैं और इस तरंगदैर्घ्य पर लेजर प्रकाश पूरी तरह से ऐसे मिला होता है जैस की आंखों की कोरनिया से निकलते हुए रेटिना (retina) और लैंस पर कोई प्रकाश केन्द्रित नहीं रहे Iलेबल "नेत्र सुरक्षित" गुमराह किया जा सकता है, हालांकि, क्योंकि यह केवल अपेक्षाकृत कम बिजली लगातार लहर पर लागू होता है और किसी भी उच्च शक्ति या बीम क्यू-स्विचित (Q-switched) इन तरंगदैर्य पर लेजर, कॉर्निया को जला सकता है। नेत्र गंभीर नुकसान पैदा कर सकता है
लेजर प्रकाश को विज्ञान कथाओं में हथियार प्रणाली के तौर पर दिखाया जाता है, लेकिन वास्तविक लेजर हथियार (actual laser weapons) अब बाजारों में उपलब्ध हो रहे हैं Iलेजर प्रकाश हथियारों के पीछे मुख्य योजना प्रकाश के स्पंदन की संक्षिप्त प्रशिक्षण से लक्ष्य को भेदने की होती है I सतह का तेजी से वाष्पीकरण और विस्तार कम्पन पैदा करता हैं और लक्ष्य को नुकसान पहुंचाता है I
इस प्रकार के उच्च शक्ित लेजर प्रकाश को पेश करने के लिए आवश्यक शक्ित वर्तमान मोबाइल शक्ति तकनीकों के लिए कठिन हैसार्वजनिक प्रोटोटाइप रासायनिक-शक्ति वाले गतिशील गैस लेजर (gas dynamic laser) होते हैं I
कम शक्ित के लेजर के साथ साथ सभी लेजर आंखों की तरफ निशाना साधने पर पूर्ण या आंशिक रूप से आंखों की रोशनी को कम करने की क्षमता के कारण संभावित रूप से अतिसक्षम हथियारों के रूप में इस्तेमाल किए जा सकते हैं Iलेजर के संपर्क में आने से आंखों को होने वाले नुकसान के प्रकार, चरित्र और अवधि में लेजर की शक्ति, तरंगदैर्ध्य, प्रकाश की तीव्रता, प्रकाश के उदभव और आंखों के लेजर के संपर्क में आने के समय के हिसाब से अंतर होता है I शक्ति में एक वाट के एक अंश का लेजर कुछ परिस्िथतियों में आंखों को पूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है, ऐसे लेजर कम घातक लेकिन खतरानक हथियार बन जाते हैं Iलेजर से होने वाला अंधापन अति विकलांग्ता है और कम खतरनाक हथियार के रूप में भी लेजर के इस्तेमाल को यह नैतिक रूप से विवादास्पद बनाता है I
उड्डयन के क्षेत्र में मैदान पर उपस्थित लेजरों के संपर्क में आने से होने वाली समस्याएं विमान चालकों के लिए समस्या है और इस संदर्भ में यह कहा जाता है कि उड्डयन अधिकारियों के पास ऐसी समस्याओं से निबटने के लिए विशेष उपाय होते हैं I[तथ्य वांछित]
उत्पादन में काटने (cutting), मोड़ने और धातु और अन्य पदार्थों की वेल्डिंग के लिए और किसी पदार्थ की सतह और उसकी विशेषता में बदलाव लाकर या उसके उत्पादन के तरीकों में बदलाव लाने के लिए लेजरों का प्रयोग किया जाता है I विज्ञान में, लेज़रों का प्रयोग कई उपकरणों में किया जाता है I लेजर के कुछ प्रयोगों में लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी (laser spectroscopy) सबसे आम है जिसमें लेजर के स्थापित तरंगदैर्ध्यों का लाभ लिया जाता है या बेहद कम स्पंदन वाला प्रकाश पैदा किया जाता है Iसेना द्वारा सीमा-खोज (range-finding), लक्ष्य निर्धारण (target designation) और रौशनी पैदा करने के लिए (illumination) लेजर का उपयोग किया जाता है Iऊर्जा निर्देशित हथियारों (directed-energy weapon) के लिए भी लेजरों की जांच की जाने लगी है Iलेजर का उपयोग दवाओं सर्जरी (surgery), बीमारी की जांच और चिकित्सकीय उपकरणों में की जाती है I
प्रेरित उत्सर्जन (stimulated emission) की खोज से पहले उपन्यासकारों (novelist) ने ऐसी मशीनों का खोज कर लिया था जिन्हें लेजर के तौर पर चिन्हित किया जा सके I
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