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क्यू-स्विचिंग (लेजर)

1962
  • R. W. Hellwarth
  • F. J. McClung
आधुनिक प्रयोगशाला में गैर-रेखीय प्रकाशिकी अनुप्रयोगों के लिए क्यू-स्विच्ड लेजर प्रणाली।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

क्यू-स्विचिंग उच्च तीव्रता और कम अवधि के लेजर पल्स उत्पन्न करने की एक तकनीक है। यह लेजर क्रिया को अस्थायी रूप से रोककर काम करती है, जिससे गेन माध्यम पॉपुलेशन इनवर्जन के माध्यम से बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहित कर लेता है। इसके बाद लेजर का क्वालिटी फैक्टर (क्यू-फैक्टर) तेजी से उच्च मान पर स्विच हो जाता है, जिससे संग्रहित ऊर्जा एक शक्तिशाली नैनोसेकंड पल्स के रूप में मुक्त हो जाती है।

The term ‘Q-switching’ refers to the modulation of the quality factor (Q-factor) of the laser’s optical resonator. The Q-factor is a measure of the energy storage capability of the resonator; a high Q-factor means low loss, while a low Q-factor means high loss. The Q-switching process involves two stages. First, the Q-factor of the cavity is deliberately kept low (high loss) while the gain medium is being pumped. This prevents the buildup of stimulated emission and stops lasing from starting, even though a very large population inversion is being created. The gain medium acts as an energy storage capacitor.

जब गेन मीडियम में अधिकतम संभव ऊर्जा संग्रहित हो जाती है, तो क्यू-फैक्टर को अचानक उच्च मान (कम हानि) पर सेट कर दिया जाता है। यह कैविटी के अंदर रखे क्यू-स्विच उपकरण का उपयोग करके किया जाता है। अब हानि बहुत कम होने के कारण, ऑप्टिकल गेन लेजरिंग थ्रेशोल्ड से कहीं अधिक हो जाता है। कैविटी के अंदर स्वतः उत्सर्जित फोटॉनों का तीव्र क्षेत्र उत्तेजित उत्सर्जन के एक विशाल कैस्केड को तेजी से सक्रिय करता है, जिससे गेन मीडियम में संग्रहित ऊर्जा लगभग तुरंत समाप्त हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप बहुत उच्च शिखर शक्ति (मेगावाट से गीगावाट) और कम अवधि (आमतौर पर नैनोसेकंड के क्रम में) वाले प्रकाश के एक विशाल स्पंद का उत्सर्जन होता है। सामान्य क्यू-स्विच उपकरणों में घूर्णनशील दर्पण (मूल विधि), ध्वनिक-प्रकाशिकी मॉड्युलेटर और विद्युत-प्रकाशिकी मॉड्युलेटर (पॉकेल्स सेल) शामिल हैं।

UNESCO Nomenclature: 2210
प्रकाशिकी

Type

तकनीक

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • लेजर का आविष्कार
  • लेजर कैविटी की गतिशीलता और क्यू-फैक्टर की समझ
  • तीव्र ऑप्टिकल शटरों का विकास (उदाहरण के लिए, केर सेल)

आवेदन

  • लेज़र टैटू हटाना
  • औद्योगिक सामग्री प्रसंस्करण (काटना, ड्रिलिंग करना)
  • मानचित्रण और सीमा निर्धारण के लिए लिडार प्रणालियाँ
  • अन्य लेज़रों (जैसे, डाई लेज़र) को पंप करना
  • नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स अनुसंधान

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • हैंडहेल्ड लिडार उपकरणों के लिए लघु आकार के क्यू-स्विच्ड लेजर
  • passively q-switched microchip lasers for portable स्पेक्ट्रोस्कोपी
  • तीव्र सामग्री प्रसंस्करण के लिए उच्च पुनरावृति दर वाले क्यू-स्विच्ड लेजर
  • ट्यून करने योग्य टेराहर्ट्ज़ विकिरण उत्पन्न करने के लिए दोहरी गुहा वाले क्यू-स्विच्ड लेज़र
  • फाइबर लेजर के लिए ग्राफीन-आधारित निष्क्रिय क्यू-स्विच
  • अंतरिक्ष मलबे को हटाने के लिए क्यू-स्विच्ड लेजर
  • सेलेक्टिव लेजर ट्रेबेकुलोप्लास्टी का उपयोग करके ग्लूकोमा का गैर-आक्रामक उपचार
  • नीले-हरे क्यू-स्विच्ड लेजर का उपयोग करने वाली जलमग्न संचार प्रणालियाँ
  • laser-induced breakdown spectroscopy (libs) for remote chemical analysis
  • आंतरिक दहन इंजनों के लिए कॉम्पैक्ट लेजर इग्निशन सिस्टम
संबंधित विषय: क्यू-स्विचिंग, स्पंदित लेजर, विशाल स्पंद, शिखर शक्ति, क्यू-कारक, लेजर गुहा, जनसंख्या व्युत्क्रमण, ऊर्जा भंडारण, ध्वनिक-प्रकाशिकी मॉड्युलेटर, पॉकेल्स सेल।

ऐतिहासिक संदर्भ

क्यू-स्विचिंग (लेजर)

1960
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1960
1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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