Laserteknologi: applikasjoner, bruksområder og kommunikasjonsbehandling

Les denne artikkelen for å lære om programmer, bruk og kommunikasjonsbehandling av laserteknologi!

Laser er akronym for lysforsterkning ved stimulert strålingstråling. Selv om grunnleggende teknologi ble oppfunnet i 1960, har laseren gjennomgått mye utvikling siden da. Opprinnelig brukte laserne rubin krystaller og var ikke veldig kraftige; Over tid har mange typer lasere blitt utviklet med forskjellige materialer som produserer laserlyset.

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

Imidlertid, om de er rubinlasere, gasslasere, væskelaser eller halvlederlasere, er det underliggende prinsippet det samme: Stimulert utslipp, noe som resulterer i en foton som støter på et atom i spenningen og tvinger den til å avgive en annen foton med samme frekvens i samme retning.

Disse to fotene skyver ut flere fotoner og stimulert utslipp oppstår. Halvledere som er kjernen til de nye lasere har gjort mulige gadgets som CD-ROMen. De tidligere diode-lasere genererte lys ved å sende strøm gjennom galliumarsenid.

Nylig har forskere kommet opp med lasere som bruker galliumarsenid med meget tynne lag av aluminium galliumarsenid, noe som skaper en region som kalles kvantes godt mellom lagene. I denne regionen er elektronene tett pakket slik at enheten bruker mindre energi til å avgir lys.

Kvantumbrønnene er svært effektive for å konvertere elektrisitet til lys, og dermed generere mindre varme. Dette muliggjør igjen batteridrift. I kommunikasjonssystemer kan de doble antallet langdistanse telefonsamtaler som kan leveres på en enkelt optisk fiber.

Laserlys er monokromatisk, f.eks. En rød laserstråle har bare rødt lys; det er veldig sammenhengende, dvs. lys fra en laser er svært retningsbestemt; og det kan overføres over store avstander uten å bli spredt. Den høye lysstyrken til en laser er en konsekvens av romlig sammenheng.

Intensiteten til laserlyset når fokus er veldig høyt og materialets respons blir ikke-lineært. Lasere produserer korte lyspulser, og det er mulig å skaffe nanosekpulser fra flere lasere. Ved moduslåsing kan pulsenes bredde gjøres kortere til noen få hundre femtosek (1 femtosec = ^10-15 sekunder).

Applikasjoner:

På grunn av deres unike egenskaper finner lasere søknad på ulike felt. Noen av de viktige bruken av lasere blir diskutert her.

Grunnleggende vitenskap:

Revolusjonen innen spektroskopi ble laget av lasere på grunn av tilgjengeligheten av intens og smal strådsstråling. Ved måling av absorpsjonsspekteret er disse fordelaktige ved å detektere svake absorpsjonslinjer. Det finnes flere teknikker for deteksjon av svake absorpsjonsspekter, slik som opto-akustisk spektroskopi, multiphoton ioniseringsspektroskopi, etc.

Det er også ikke-lineære spektroskopiske teknikker som tofotonabsorpsjonsspektroskopi. Laseren har redusert tiden som kreves for å registrere et Raman-spektrum fra timer til minutter. Laseren mest brukte er argon ion laser for Raman spektroskopi.

I kjemi finner laserne bruk både som et diagnostisk verktøy og som et middel for å fremkalle kjemiske reaksjoner. Det bidrar også til å separere isotoper av et element. Lasere som vanligvis brukes i kjemiske applikasjoner er fargelaser, ekskimerlasere, CO ₂ -lasere og Nd: YAG-lasere.

Industri:

Lasere finner stor brukbarhet i industrien også. I dag brukes lasere rutinemessig til oppmåling, for materialbehandling som sveising, skjæring, glass, legering, kledning, for ikke-destruktiv testing, etc. Det brukes til å tilpasse strukturer som broer, store bygninger, tunneler, rør, gruver etc. .

Lasere har helt erstattet konvensjonelle boreteknikker for å bore hull i diamanter, for å lage bue-tegningsdyser, edelstener, turbinblader av jetmotorer; De er mye brukt til kutting av metaller, keramikk, plast, papp, klut, etc.

Laser-annealing av solceller forbedrer ytelsen. Lasere kan brukes til å skrive direkte på silisiumskiver, mønstrene som kreves for å lage integrerte kretser.

Lasere er mye brukt til merking på plast, metallprodukter, etc. Laserskannere brukes til å lese strekkoder på forbruksvarer i butikker, å inspisere presisjonskomponenter i verksteder, identifisere varevogner i et bevegelige tog og lese tekst og andre dokumenter . Laserskrivere er raske og av høy kvalitet. Lasere brukes til varmebehandling av overflater.

Forsvar:

I modem krigsfart lasere finner stor bruk i våpen systemer for å finne tanker og artilleri våpen, måle nøyaktig rekkevidde av mål, og dermed gi første treff kapasitet.

Ye-Ne-laser hjelper til med å simulere avfyring av gevær mens du trener soldater, og forbedrer også målet med våpen.

Kjernekraft:

Laserisotop separasjon lover å være den mest økonomiske måten å berikke naturlig uran på.

Lasere spiller også en avgjørende rolle i søket etter en levedyktig måte å fange fusjonskraft på.

medisiner:

Lasere finner bruk i nesten alle områder av medisin. Den høydrevne laserstrålen med høy intensitet er tilstrekkelig for kutting av vev og dermed et flott kirurgisk verktøy som kan erstatte den tradisjonelle skalpellen. Fordelene er at bruk av lasere: (i) forhindrer blødning, (ii) senker muligheten for infeksjon, og (iii) gjør mindre skade på nærliggende celler.

Lasere brukes rutinemessig til å gifte den frittstående netthinnen til choroid. Andre alvorlige øyeforhold som behandles er diabetisk rehonoputi, makuladegenerasjon og blødning. For behandling av disse sykdommene brukes argon- eller kryptonionlaseren.

Glaukom er en øyesykdom der trykket i øyebollet øker, noe som medfører skade på netthinnen og til slutt fører til blindhet. For å overvinne dette trykket og redde synet, bores et lite hull i øyet med Nd: YAG laser. Lasere brukes også til å korrigere formen på linsen, for eksempel nærsynthet gjennom en prosedyre kalt radial keratotomi.

Presisjonen av laseroperasjon har vært en stor fordel for delikate operasjoner som hjertebypassoperasjon og nevrokirurgisk inngrep. Ved å bruke fiberoptisk endoskop med en laser, er det nå mulig å cauterise det blødende såret uten å åpne i kroppen.

Et annet eksempel er behandling av blokkering av arterier som gir blod til hjerte, en tilstand som resulterer i hjerteinfarkt. Løsningen så langt var å shunt den blokkerte arterien med en tatt fra en annen del av kroppen, en prosedyre kjent som bypassoperasjon.

Fotostrålebehandling brukes til behandling av kreft. Hematoporfyrinderivat (Hpd), et fargestoff, har egenskapen til selektivt å angripe kreftcellene. Når intens laserstråle fra gulldamplaser bestråles, dekomponerer Hpd-molekylet, frigjør singlet oksygen som dreper kreftcellene og vevet.

Lasere brukes effektivt til behandling av galleblære og nyrestein.

Kommunikasjon, behandling og lagring av data:

Den største ulempen ved hele linjen med lyskommunikasjon var deres følsomhet for værforholdene. Corning i 1974 produserte lavt tap optisk fiber fra materialer med høy renhet. Nå er det bemerkelsesverdige fremskritt i både optisk fiber og halvlederlaserteknologi.

I tillegg til overføring av data er optisk informasjonsbehandling og optiske datamaskiner relaterte problemer. Optisk informasjon behandling brukes til fingeravtrykk identifikasjon, behandling av fotografier tatt av satellitter og høyflyvende fly, etc. Optiske datamaskiner, basert på optisk bistabil enhet, gir en mangfoldig økning i hastigheten på databehandling samt muligheten for parallell databehandling.

Datalagring er et annet område hvor høyere tetthet av lagring er mulig ved hjelp av optiske metoder. Lagringsmediet er generelt en tynn film av metall hvis optisk egenskap, for eksempel reflektivitet, blir modifisert når den er opplyst med en kraftig "WRITE" -laser. Den lavere effekten 'READ' laser leser endringen i optisk egenskap som den nødvendige informasjonen.

Det tar mindre enn en kvadratmikron å registrere en bit informasjon. Laservideo-plater (LVD) blir mye brukt som en kilde til underholdning. Selv om laseroptisk datalagringsplate har stor lagringskapasitet over magnetskiven, er det ikke mulig å slette informasjonen som er skrevet fra optisk dataskive.

I en kompakt plate (CD) brukes laserlampe til å lese i stedet for en nål, slik at sporene kan gjøres minutt (til og med ti millioner av en meter). Eksepsjonell troskap oppnås da mengden lagret informasjon kan være veldig stor. En halvlederlaser leser CDen ved å hoppe av lys fra platen og elektronisk behandle den.

CD-ROMer gjør det mulig for oss å lagre selv encyklopedier på enkelte plater. Konvensjonelle datalagerinnretninger fungerer på grunnlag av magnetisk innspilling og avlesning av data, men optiske plater har fordelene ved større lagringslengthet og raskere tilgang for gjenfinning av data.

Laserteknologi i India:

Betydningen av laser ble anerkjent av det vitenskapelige samfunnet i India ved ulike institusjoner allerede i midten av sekstitallet. I 1964 ved Bhabha Atomic Research Center (BARC) ble første gallium arsenid halvlederlaser fremstilt. Denne laseren ble brukt i 1965-66 for å etablere en optisk kommunikasjonsforbindelse mellom BARC og Tata Institute of Fundamental Research (TIFR).

Laboratoriet med den største innsatsen for å utvikle laserteknologi i India er BARC. BARC har utviklet en 50 MW laser for Raman spektroskopi. Det har også jobbet for utvikling av ulike C02 lasere. BARC har også utviklet solid state lasere nemlig Nd: YAG, ruby ​​laser, Na glass laser.

Senter for avansert teknologi (CAT) har planlagt et omfattende program for laserutvikling og engineering. Det har også foreslått å gjennomføre begrenset produksjon av laser- og laserinstrumenter. CAT har tatt opp produksjon av 10W CVL.

Forsvarsforsknings- og utviklingsorganisasjon (DRDO) har utviklet laserfrekvensfinder for tanker som bruker byttet Nd: glasslaser. DRDO utvikler lasermateriale og halvlederlasere. Den har utmerkede fasiliteter for å vokse krystaller med flere teknikker og har lykkes i å vokse Nd: YAG krystaller og Ca som krystaller.

Ulike IITs jobber innen laserutvikling, som det Nasjonale fysiske laboratoriet (NPL) og det indiske institutt for vitenskap.

Indias forskningsmiljø er bra, men forskningen i laser har ikke blitt tilstrekkelig utnyttet til teknologisk og kommersiell fordel ved politiske tiltak frem til nylig. Det ble gjort en del innsats for å rette opp situasjonen gjennom å formulere det nasjonale lasera programmet, en felles strategi for Institutt for Atom Energi (DST), Institutt for elektronikk fra Åttende Plan og videre.

Det nasjonale laserprogrammet var rettet mot å utvikle innfødte lasere og laserbasert utstyr til mye lavere kostnader som vil erstatte import av laserutstyr, laserproduserende krystaller og tilhørende utstyr. Crystal Growth Center av Anna University, Chennai ble valgt for å produsere laserproduserende krystaller.

Den sentrale vitenskapelige instrumentorganisasjonen (CSIO), som har jobbet med holografisk teknologi, har utviklet en rekke hologrammer for ulike applikasjoner.

Holografisk teknologi er vitenskapen om å skape tredimensjonale bilder som er perfekte erstatninger til originalen. I motsetning til det vanlige fotografiet er hologrammet, skapt ved hjelp av laserlys, en trofast og fullstendig oversikt over det opprinnelige objektet i tre dimensjoner.

Det ser ut som et vanlig glassstykke, men når lyset slås på på bildet, kommer en nøyaktig kopi av originalen i full visning. De potensielle mottakerne av teknologien er gullsmedere, kurioskaper, museer, sikkerhets- og reklamebyråer. Juvelerer trenger ikke å risikere tyveri ved å vise original ornament på butikkvinduene. De kan erstatte dem med hologrammer.