লেজার সিস্টেম সম্পর্কে কিছু মূল প্যারামিটার ধারণা

উপকরণ প্রক্রিয়াকরণ, লেজার সার্জারি, এবং রিমোট সেন্সিং-এর মতো বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সাধারণ-উদ্দেশ্যের লেজার সিস্টেমের বিস্তৃত পরিসর রয়েছে, তবে অনেক লেজার সিস্টেম সাধারণ কী প্যারামিটারগুলি ভাগ করে। এই পরামিতিগুলির জন্য সাধারণ পরিভাষা স্থাপন করা ভুল বোঝাবুঝি প্রতিরোধ করে, এবং সেগুলি বোঝার মাধ্যমে লেজার সিস্টেম এবং উপাদানগুলির যথাযথ স্পেসিফিকেশন প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করার অনুমতি দেয়৷

মৌলিক পরামিতি

নিম্নলিখিত মৌলিক পরামিতিগুলি একটি লেজার সিস্টেমের সবচেয়ে মৌলিক ধারণা এবং আরও উন্নত পয়েন্ট বোঝার জন্য অপরিহার্য।

1: তরঙ্গদৈর্ঘ্য (সাধারণ একক: nm থেকে µm)

একটি লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্গত আলোক তরঙ্গের স্থানিক ফ্রিকোয়েন্সি বর্ণনা করে। প্রদত্ত ব্যবহারের ক্ষেত্রে সর্বোত্তম তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রয়োগের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। উপকরণ প্রক্রিয়াকরণে, বিভিন্ন উপকরণের অনন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্ভর শোষণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে যার ফলে উপাদানের সাথে বিভিন্ন মিথস্ক্রিয়া ঘটে। একইভাবে, রিমোট সেন্সিং-এ, বায়ুমণ্ডলীয় শোষণ এবং হস্তক্ষেপ নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে ভিন্নভাবে প্রভাবিত করতে পারে এবং মেডিকেল লেজার প্রয়োগে, বিভিন্ন কমপ্লেক্স নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে ভিন্নভাবে শোষণ করতে পারে। সংক্ষিপ্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য লেজার এবং লেজার অপটিক্স ন্যূনতম পেরিফেরাল হিটিং সহ ছোট, সুনির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য তৈরি করতে সাহায্য করে কারণ ফোকাল স্পটটি ছোট। যাইহোক, এগুলি সাধারণত দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য লেজারের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল এবং আরও সহজে ক্ষতিগ্রস্ত হয়।

2: শক্তি এবং শক্তি (সাধারণ একক: W বা J)

একটি লেজারের শক্তি ওয়াট (W) এ পরিমাপ করা হয় এবং একটি অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ (CW) লেজার থেকে অপটিক্যাল পাওয়ার আউটপুট বা একটি স্পন্দিত লেজারের গড় শক্তি বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়। স্পন্দিত লেজারগুলিও তাদের পালস শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা গড় শক্তির সমানুপাতিক এবং লেজারের পুনরাবৃত্তির হারের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক (চিত্র 2)। শক্তি জুলে (J) পরিমাপ করা হয়।

উচ্চ শক্তি এবং শক্তি লেজার সাধারণত আরো ব্যয়বহুল এবং তারা আরো বর্জ্য তাপ উত্পাদন. উচ্চ মরীচি গুণমান বজায় রাখা শক্তি এবং শক্তি বৃদ্ধির সাথে আরও কঠিন হয়ে ওঠে।

3: পালস সময়কাল (সাধারণ একক: fs থেকে ms)

লেজার পালস সময়কাল বা পালস প্রস্থ সাধারণত লেজার আলো শক্তি বনাম সময় (চিত্র 3) এর অর্ধ-সর্বোচ্চ (FWHM) এ সম্পূর্ণ প্রস্থ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। আল্ট্রাফাস্ট লেজারগুলি নির্ভুল পদার্থ প্রক্রিয়াকরণ এবং মেডিকেল লেজার সহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে অনেক সুবিধা দেয় এবং প্রায় পিকোসেকেন্ড (10-12 সেকেন্ড) থেকে অ্যাটোসেকেন্ড (10-18 সেকেন্ড) পর্যন্ত ছোট পালস সময়কাল দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

4: পুনরাবৃত্তি হার (সাধারণ একক: Hz থেকে MHz)

একটি স্পন্দিত লেজারের পুনরাবৃত্তির হার বা পালস পুনরাবৃত্তি ফ্রিকোয়েন্সি প্রতি সেকেন্ডে নির্গত ডালের সংখ্যা বা বিপরীত সময় পালস ব্যবধান (চিত্র 3) বর্ণনা করে। পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, পুনরাবৃত্তি হার নাড়ি শক্তির বিপরীতভাবে সমানুপাতিক এবং গড় শক্তির সরাসরি সমানুপাতিক। যদিও পুনরাবৃত্তির হার সাধারণত লেজার লাভের মাধ্যমের উপর নির্ভর করে, তবে এটি অনেক ক্ষেত্রে পরিবর্তিত হতে পারে। উচ্চতর পুনরাবৃত্তির হারের ফলে লেজারের অপটিক্যাল পৃষ্ঠে এবং চূড়ান্ত ফোকাসে তাপীয় শিথিলকরণের সময় কম হয়, যা দ্রুত উপাদান গরম করার দিকে পরিচালিত করে।

5: সমন্বয় দৈর্ঘ্য (সাধারণ একক: মিলিমিটার থেকে মিটার)

লেজারগুলি সুসঙ্গত, যার মানে বিভিন্ন সময়ে বা অবস্থানে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ফেজ মানগুলির মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সম্পর্ক রয়েছে। এর কারণ হল, অন্যান্য ধরণের আলোর উত্স থেকে ভিন্ন, লেজারগুলি উত্তেজিত নির্গমন দ্বারা উত্পাদিত হয়। ট্রান্সমিশন প্রক্রিয়া জুড়ে সুসংগতি হ্রাস পায় এবং লেজারের সুসংগতি দৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে যে দূরত্বের উপর লেজারের সাময়িক সংগতি একটি নির্দিষ্ট গুণমানে থাকে।

6: মেরুকরণ

পোলারাইজেশন আলোক তরঙ্গের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিক নির্ধারণ করে, যা সর্বদা প্রচারের দিকের দিকে লম্ব থাকে। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, লেজারটি রৈখিকভাবে পোলারাইজড হবে, যার অর্থ নির্গত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র সবসময় একই দিকে নির্দেশ করে। অপোলারাইজড আলোর একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থাকবে যা বিভিন্ন দিকে নির্দেশ করে। মেরুকরণ সাধারণত দুটি অর্থোগোনালি মেরুকৃত অবস্থায় আলোর ফোকাল দৈর্ঘ্যের অনুপাত হিসাবে প্রকাশ করা হয়, উদাহরণস্বরূপ 100:1 বা 500:1।

মরীচি পরামিতি

নিম্নলিখিত পরামিতিগুলি লেজার রশ্মির আকৃতি এবং গুণমানকে চিহ্নিত করে।

7: রশ্মির ব্যাস (সাধারণ একক: মিমি থেকে সেমি)

একটি লেজারের রশ্মির ব্যাস মরীচির পার্শ্বীয় প্রসারণ বা বংশবিস্তার দিকের লম্ব ভৌত মাত্রাকে চিহ্নিত করে। এটি সাধারণত 1/e2 প্রস্থ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, অর্থাৎ 1/e2 (≈13.5%) এ মরীচির তীব্রতা দ্বারা অর্জিত প্রস্থ। 1/e2 পয়েন্টে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি 1/e (≈37%) এ নেমে যায়। রশ্মির ব্যাস যত বড় হবে, রশ্মির ছেঁটে যাওয়া এড়াতে অপটিক্স এবং পুরো সিস্টেমটি তত বড় হতে হবে, যা খরচ বাড়ায়। যাইহোক, মরীচির ব্যাস হ্রাস পাওয়ার/শক্তির ঘনত্ব বাড়ায়, যা ক্ষতিকারকও।

8: শক্তি বা শক্তির ঘনত্ব (সাধারণ একক: W/cm2 থেকে MW/cm2 বা µJ/cm2 থেকে J/cm2)

বিমের ব্যাস লেজার রশ্মির শক্তি/শক্তির ঘনত্ব বা প্রতি ইউনিট এলাকায় অপটিক্যাল শক্তি/শক্তির সাথে সম্পর্কিত। রশ্মির ব্যাস যত বড় হবে, ধ্রুব শক্তি বা ধ্রুব শক্তির রশ্মির শক্তি/শক্তির ঘনত্ব তত কম হবে। সিস্টেমের চূড়ান্ত আউটপুটে (যেমন, লেজার কাটিং বা ঢালাইয়ে), সাধারণত উচ্চ শক্তি/শক্তির ঘনত্বের প্রয়োজন হয়, কিন্তু সিস্টেমের মধ্যে, কম শক্তি/শক্তির ঘনত্ব সাধারণত লেজার-প্ররোচিত ক্ষতি প্রতিরোধে উপকারী। এটি মরীচির উচ্চ শক্তি/শক্তির ঘনত্ব অঞ্চলে বায়ু আয়নকরণকেও বাধা দেয়। এই কারণে, অন্যদের মধ্যে, লেজার রশ্মি সম্প্রসারণকারীগুলি প্রায়শই ব্যাস বাড়াতে এবং এইভাবে লেজার সিস্টেমের ভিতরে শক্তি/শক্তির ঘনত্ব কমাতে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত যে মরীচিটি এত বড় না হয় যাতে সিস্টেমের অ্যাপারচার থেকে মরীচিটি অস্পষ্ট হয়, যার ফলে শক্তির অপচয় হয় এবং সম্ভাব্য ক্ষতি হয়।

9: মরীচি প্রোফাইল

একটি লেজারের মরীচি প্রোফাইল বিম ক্রস-সেকশনে বিতরণকৃত তীব্রতা বর্ণনা করে। সাধারণ রশ্মি প্রোফাইলে গাউসিয়ান এবং ফ্ল্যাট-টপ বিম অন্তর্ভুক্ত, যা যথাক্রমে গাউসিয়ান এবং ফ্ল্যাট-টপ ফাংশন অনুসরণ করে (চিত্র 4)। যাইহোক, যেহেতু লেজারের অভ্যন্তরে সর্বদা একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক হট স্পট বা ওঠানামা থাকে, তাই কোনও লেজার সম্পূর্ণ গাউসিয়ান বা সম্পূর্ণ ফ্ল্যাট-টপড বিম তৈরি করতে পারে না যা ঠিক তার ইজেন ফাংশনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। একটি লেজারের প্রকৃত মরীচি প্রোফাইল এবং আদর্শ বিম প্রোফাইলের মধ্যে পার্থক্য সাধারণত লেজারের M2 ফ্যাক্টর ধারণকারী একটি মেট্রিক দ্বারা বর্ণনা করা হয়।

10: বিচ্যুতি (সাধারণ একক: mrad)

যদিও লেজার রশ্মিগুলিকে সাধারণত কোলিমেটেড হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবে তারা সর্বদা একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বিচ্যুতি ধারণ করে, যা বিবর্তনের কারণে লেজার রশ্মি কোমর থেকে ক্রমবর্ধমান দূরত্বে রশ্মিটি কী পরিমাণ বিচ্যুত হয় তা বর্ণনা করে। দীর্ঘ অপারেটিং দূরত্বের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, যেমন LIDAR সিস্টেম, যেখানে বস্তুগুলি লেজার সিস্টেম থেকে শত শত মিটার দূরে থাকতে পারে, বিচ্যুতি একটি বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা হয়ে ওঠে। রশ্মির বিচ্যুতি সাধারণত লেজারের অর্ধকোণের পরিপ্রেক্ষিতে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং গাউসিয়ান বিমের বিচ্যুতি (θ) হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

λ হল লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং w0 হল লেজারের বিম কোমর।

চূড়ান্ত সিস্টেম পরামিতি

এই চূড়ান্ত পরামিতিগুলি আউটপুটে লেজার সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বর্ণনা করে।

11: স্পট সাইজ (সাধারণ একক: µm)

ফোকাস করা লেজার বিমের স্পট সাইজ ফোকাসিং লেন্স সিস্টেমের ফোকাল পয়েন্টে বিমের ব্যাস বর্ণনা করে। অনেক অ্যাপ্লিকেশনে, যেমন উপকরণ প্রক্রিয়াকরণ এবং চিকিৎসা শল্যচিকিৎসা, লক্ষ্য হল স্পট আকার ছোট করা। এটি শক্তির ঘনত্বকে সর্বাধিক করে এবং ব্যতিক্রমী সূক্ষ্ম বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করতে দেয় (চিত্র 5)। অ্যাসফেরিকাল লেন্সগুলি প্রায়শই প্রচলিত গোলাকার লেন্সের জায়গায় ব্যবহার করা হয় যাতে গোলাকার বিকৃতি কম হয় এবং ফোকাল স্পট আকার ছোট হয়। কিছু ধরণের লেজার সিস্টেম শেষ পর্যন্ত লেজারটিকে স্পটটিতে ফোকাস করে না, এই ক্ষেত্রে এই প্যারামিটারটি প্রযোজ্য নয়।

12: কাজের দূরত্ব (সাধারণ একক: µm থেকে m)

একটি লেজার সিস্টেমের কাজের দূরত্বকে সাধারণত চূড়ান্ত অপটিক্যাল উপাদান (সাধারণত একটি ফোকাসিং লেন্স) থেকে লেজার ফোকাস করা বস্তু বা পৃষ্ঠের শারীরিক দূরত্ব হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। কিছু অ্যাপ্লিকেশন, যেমন মেডিকেল লেজার, প্রায়শই কাজের দূরত্ব কমিয়ে আনতে চায়, যখন অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন, যেমন রিমোট সেন্সিং, প্রায়শই তাদের কাজের দূরত্বের সীমাকে সর্বাধিক করার লক্ষ্য রাখে।