ان چار ٹیکنالوجیز پر ایک ساتھ تبادلہ خیال کیا گیا ہے کیونکہ یہ سب لیزر گونجنے والی گہا کی آؤٹ پٹ خصوصیات کو براہ راست متاثر کرتی ہیں۔
1. موڈ کا انتخاب:
موڈ سلیکشن دراصل فریکوئنسی سلیکشن ہے۔ زیادہ تر لیزر بڑی آؤٹ پٹ انرجی حاصل کرنے کے لیے لمبی گونجنے والی گہاوں کا استعمال کرتے ہیں، جو لیزر آؤٹ پٹ کو ملٹی موڈ بناتا ہے۔ تاہم، ہائی آرڈر موڈز کے مقابلے میں، بنیادی ٹرانسورس موڈ (TEM00 موڈ) میں ہائی چمک، چھوٹا ڈائیورجنس اینگل، یونیفارم ریڈیل لائٹ انٹینسٹی ڈسٹری بیوشن، اور سنگل دولن فریکوئنسی کی خصوصیات ہیں۔ اس میں بہترین مقامی اور وقتی مداخلت ہے۔ لہذا، واحد بنیادی ٹرانسورس موڈ لیزر ایک مثالی مربوط روشنی کا ذریعہ ہے، جو لیزر انٹرفیومیٹری، سپیکٹرل تجزیہ، اور لیزر پروسیسنگ جیسے ایپلی کیشنز کے لیے بہت اہم ہے۔ ان شرائط کو پورا کرنے کے لیے، ملٹی موڈ لیزرز میں زیادہ تر گونجنے والی فریکوئنسیوں کے آپریشن کو دبانے کے لیے لیزر آکسیلیشن کو محدود کرنے کے اقدامات کو اپنانا چاہیے، اور سنگل موڈ سنگل فریکوئنسی لیزر آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے موڈ سلیکشن ٹیکنالوجی کا استعمال کرنا چاہیے۔
موڈ سلیکشن کو دو طریقوں میں تقسیم کیا گیا ہے: ایک لیزر طولانی موڈ کا انتخاب؛ دوسرا لیزر ٹرانسورس موڈ کا انتخاب ہے۔ سابقہ کا لیزر کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی پر زیادہ اثر پڑتا ہے اور یہ لیزر کی ہم آہنگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ مؤخر الذکر بنیادی طور پر لیزر آؤٹ پٹ کی روشنی کی شدت کی یکسانیت کو متاثر کرتا ہے اور لیزر کی چمک کو بہتر بناتا ہے۔
1)طولانی موڈ کا انتخاب: بیم کی یک رنگی اور ہم آہنگی کی لمبائی کو بہتر بنانے کے لیے، لیزر کو ایک ہی طول بلد موڈ میں کام کرنے کی ضرورت ہے۔ تاہم، بہت سے لیزرز میں اکثر ایک ہی وقت میں کئی طول بلد موڈز ہوتے ہیں۔ لہذا، ایک واحد طول بلد موڈ لیزر کو ڈیزائن کرنے کے لیے، تعدد انتخاب کا طریقہ استعمال کیا جانا چاہیے۔ عام طریقوں میں شامل ہیں: مختصر گہا کا طریقہ، فیبری-پلائے ایٹالون طریقہ، تھری مرر طریقہ، وغیرہ۔
2)ٹرانسورس موڈ سلیکشن: لیزر آسکیلیشن کی شرط یہ ہے کہ نفع کا گتانک نقصان کے گتانک سے زیادہ ہونا چاہیے۔ نقصانات کو لائن اخراج کے نقصانات میں تقسیم کیا جا سکتا ہے جو ٹرانسورس موڈ آرڈر سے متعلق ہیں اور دوسرے نقصانات دوغلی موڈ سے آزاد ہیں۔ بنیادی ٹرانسورس موڈ کو منتخب کرنے کا نچوڑ یہ ہے کہ TEM00 موڈ کو دوغلی حالتوں تک پہنچایا جائے اور ہائی آرڈر ٹرانسورس موڈ کے دوغلے کو دبایا جائے۔ لہذا، ہمیں ٹرانسورس موڈز کو منتخب کرنے کا مقصد حاصل کرنے کے لیے صرف ہر ہائی آرڈر موڈ کے لائن ایمیشن نقصان کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔ عام طور پر، جب تک کہ TEM01 موڈ اور TEM10 موڈ کے دوغلے جو کہ بنیادی ٹرانسورس موڈ سے ایک آرڈر زیادہ ہیں، کو دبایا جا سکتا ہے، دوسرے اعلیٰ ترتیب والے طریقوں کے دوغلوں کو دبایا جا سکتا ہے۔ عام طریقوں میں شامل ہیں: یپرچر کا طریقہ، فوکسنگ اپرچر کا طریقہ اور انٹرا کیوٹی ٹیلی سکوپ کا طریقہ، مقعد-کنویکس کیوٹی، Q-switched موڈ سلیکشن کا استعمال، وغیرہ۔
2. تعدد استحکام:
موڈ سلیکشن کے ذریعے لیزر کے سنگل فریکوئنسی دولن حاصل کرنے کے بعد، گونجنے والی فریکوئنسی اب بھی اندرونی اور بیرونی حالات میں تبدیلیوں کی وجہ سے پوری لکیری چوڑائی میں حرکت کرے گی۔ اس رجحان کو "فریکوئنسی ڈرفٹ" کہا جاتا ہے۔ بڑھے ہوئے وجود کی وجہ سے، لیزر فریکوئنسی استحکام کا مسئلہ پیدا ہوتا ہے۔ فریکوئنسی اسٹیبلائزیشن کا مقصد ان قابل کنٹرول عوامل کو کنٹرول کرنے کی کوشش کرنا ہے تاکہ دولن فریکوئنسی کے ساتھ ان کی مداخلت کو کم سے کم کیا جا سکے، اس طرح لیزر فریکوئنسی کے استحکام کو بہتر بنایا جائے۔
تعدد استحکام میں دو پہلو شامل ہیں: تعدد استحکام اور تعدد تولیدی صلاحیت۔ فریکوئینسی استحکام سے مراد لیزر کے فریکوئنسی ڈرفٹ کا تسلسل کام کرنے کے وقت کے اندر دولن فریکوئنسی سے ہوتا ہے۔ تناسب جتنا چھوٹا ہوگا، تعدد کا استحکام اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ فریکوئنسی ری پروڈکشن تعدد میں رشتہ دار تبدیلی ہے جب لیزر مختلف ماحول میں استعمال ہوتا ہے۔ تعدد استحکام کے طریقوں کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: غیر فعال اور فعال۔ مخصوص تعدد استحکام کے طریقوں میں شامل ہیں: لیمب سیگ طریقہ اور سنترپتی جذب کرنے کا طریقہ۔
3. کیو سوئچنگ:
عام طور پر، سالڈ سٹیٹ پلس لیزرز کے ذریعے ہلکی دھڑکنوں کی پیداوار واحد ہموار دالیں نہیں ہوتیں، بلکہ مائیکرو سیکنڈ رینج میں مختلف شدتوں اور چوڑائیوں کے ساتھ چھوٹی چوٹی کی دالوں کا ایک سلسلہ ہوتا ہے۔ یہ ہلکی نبض کی ترتیب سینکڑوں مائیکرو سیکنڈز یا ملی سیکنڈز تک رہتی ہے، اور اس کی چوٹی کی طاقت صرف دسیوں کلو واٹ ہے، جو لیزر ریڈار اور لیزر رینج جیسی عملی ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرنے سے بہت دور ہے۔ اس وجہ سے، کچھ لوگوں نے Q-switching کا تصور پیش کیا ہے، جس نے لیزر دالوں کی آؤٹ پٹ کارکردگی کو شدت کے کئی آرڈرز سے بہتر کیا ہے، نبض کی چوڑائی کو نینو سیکنڈ کی سطح تک کمپریس کیا ہے، اور چوٹی کی طاقت گیگا واٹ کے برابر ہے۔
Q سے مراد لیزر گونجنے والی گہا کے معیار کا عنصر ہے۔ مخصوص فارمولہ ہے Q=2T"انرجی جو گونجنے والی گہا میں ذخیرہ کی جاتی ہے/انرجی ضائع ہوتی ہے فی دولن سائیکل۔
اس وقت، لیزر دولن Q-سوئچنگ کا اصول: پمپنگ کے آغاز میں گونجنے والی گہا کو زیادہ نقصان اور کم Q قدر والی حالت میں بنانے کے لیے ایک خاص طریقہ استعمال کیا جاتا ہے۔ دولن کی حد بہت زیادہ ہے، اور یہاں تک کہ اگر ذرہ کثافت الٹا نمبر بہت زیادہ سطح پر جمع ہو جائے، تو یہ دولن پیدا نہیں کرے گا؛ جب ذرّہ الٹا نمبر چوٹی کی قدر تک پہنچ جاتا ہے، تو گہا کی Q قدر اچانک بڑھ جاتی ہے، جس کی وجہ سے لیزر میڈیم کا فائدہ حد سے زیادہ ہو جائے گا، اور دوغلا پن بہت تیزی سے واقع ہو گا۔ اس وقت، میٹاسٹیبل حالت میں ذخیرہ شدہ ذرات کی توانائی تیزی سے فوٹان کی توانائی میں تبدیل ہو جائے گی، اور فوٹون انتہائی بلند شرح سے بڑھیں گے۔ لیزر اعلی چوٹی کی طاقت اور تنگ چوڑائی کے ساتھ لیزر پلس نکال سکتا ہے۔
چونکہ گونجنے والی گہا کے نقصان میں عکاسی کا نقصان، جذب نقصان، تابکاری کا نقصان، بکھرنے کا نقصان اور ٹرانسمیشن نقصان شامل ہے، مختلف قسم کے نقصانات کو کنٹرول کرنے کے لیے مختلف Q- سوئچنگ ٹیکنالوجیز بنانے کے لیے مختلف طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس وقت، عام Q-switching ٹیکنالوجیز ہیں: acousto-optic Q-switching، electro-optic Q-switching اور dy Q-switching.
4. موڈ لاکنگ:
کیو سوئچنگ لیزر پلس کی چوڑائی کو سکیڑ سکتی ہے اور مائیکرو سیکنڈز کے آرڈر کی پلس چوڑائی اور گیگا واٹ کے آرڈر کی چوٹی کی طاقت کے ساتھ لیزر دالیں حاصل کر سکتی ہے۔ موڈ لاکنگ ٹکنالوجی ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو لیزر کو ایک خاص طریقے سے مزید ماڈیول کرتی ہے، جس سے لیزر میں مختلف طول بلد موڈز کے مراحل کو طے کرنے پر مجبور کیا جاتا ہے، تاکہ ہر موڈ کو الٹرا شارٹ پلس حاصل کرنے کے لیے مربوط طریقے سے سپرمپوز کیا جا سکے۔ موڈ لاکنگ ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، الٹرا شارٹ لیزر دالیں جس کی پلس چوڑائی فیمٹوسیکنڈ کے آرڈر کی ہے اور ٹی واٹ کے آرڈر سے زیادہ چوٹی کی طاقت حاصل کی جا سکتی ہے۔ موڈ لاکنگ ٹکنالوجی لیزر توانائی کو وقت کے ساتھ بہت زیادہ مرتکز بناتی ہے اور فی الحال ہائی پیک پاور لیزرز حاصل کرنے کے لئے سب سے جدید ٹیکنالوجی ہے۔
موڈ لاکنگ اصول: عام طور پر، غیر یکساں طور پر چوڑے لیزرز ہمیشہ متعدد طول بلد موڈ تیار کرتے ہیں۔ چونکہ ہر موڈ کی فریکوئنسی اور ابتدائی مرحلے کے درمیان کوئی قطعی تعلق نہیں ہے، اس لیے ہر موڈ ایک دوسرے سے متضاد ہے، اس لیے متعدد طول بلد طریقوں سے روشنی کی شدت کی پیداوار ہر طول بلد موڈ کا غیر مربوط اضافہ ہے۔ آؤٹ پٹ روشنی کی شدت میں وقت کے ساتھ بے قاعدگی سے اتار چڑھاؤ آتا ہے۔ موڈ لاکنگ متعدد طول بلد موڈز کو اجازت دیتا ہے جو گونجنے والے گہا میں موجود ہو سکتے ہیں ہم وقت سازی سے دوہر سکتے ہیں، ہر دولن موڈ کے فریکوئنسی وقفوں کو برابر رکھتا ہے اور ان کے ابتدائی مراحل کو مستقل رکھتا ہے، تاکہ لیزر وقت کے ساتھ باقاعدہ اور مساوی وقفوں کے ساتھ ایک مختصر نبض کی ترتیب نکالے۔
موڈ لاکنگ ٹیکنالوجی کو فعال موڈ لاکنگ اور غیر فعال موڈ لاکنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ایکٹیو موڈ لاکنگ: ہر طول بلد موڈ کی ہم وقت ساز وائبریشن حاصل کرنے کے لیے لیزر آؤٹ پٹ کے طول و عرض اور فیز کو ماڈیول کرنے کے لیے گونجنے والی گہا میں ماڈیولر فریکوئنسی v=c/2L کے ساتھ ایک ماڈیولیٹر داخل کریں۔ غیر فعال موڈ لاکنگ: لیزر کیویٹی میں سیر شدہ جذب کی خصوصیات کے ساتھ ڈائی باکس داخل کریں۔ روشنی کی شدت میں اضافے کے ساتھ سیر ایبل جذب خصوصیات کے ساتھ ڈائی باکس کا جذب گتانک کم ہو جائے گا۔ لیزر میں، جیسا کہ آپٹیکل پمپ کام کرنے والے مواد کو جوش دیتا ہے، ہر طول بلد موڈ تصادفی طور پر واقع ہو گا، اور روشنی کا میدان ان کی سپر پوزیشن کی وجہ سے شدت میں اتار چڑھاؤ آئے گا۔ جب کچھ طول البلد موڈز کو اتفاقی طور پر بڑھایا جاتا ہے، تو روشنی کی زیادہ شدت والے حصے ظاہر ہوتے ہیں، جبکہ دوسرے حصے کمزور ہوتے ہیں۔ یہ مضبوط حصے رنگنے سے کم جذب ہوتے ہیں اور نقصان زیادہ نہیں ہوتا۔ کمزور حصے ڈائی سے زیادہ جذب ہوتے ہیں اور کمزور ہو جاتے ہیں۔ روشنی کے میدان کے کئی بار ڈائی سے گزرنے کے نتیجے میں، مضبوط اور کمزور حصوں میں واضح طور پر فرق کیا جاتا ہے، اور آخر میں یہ طولانی موڈ مربوط بڑھانے والے حصوں کو تنگ دالوں کی شکل میں منتخب کیا جاتا ہے۔ غیر فعال موڈ لاکنگ میں ڈائی باکس کی آپٹیکل خصوصیات پر کچھ تقاضے ہوتے ہیں: ڈائی کی جذب لائن لیزر طول موج کے بہت قریب ہونی چاہیے۔ جذب لائن کی لائن کی چوڑائی لیزر لائن کی چوڑائی سے زیادہ یا اس کے برابر ہونی چاہیے۔ اور آرام کا وقت اس وقت سے کم ہونا چاہیے جو نبض کو گہا میں آگے پیچھے سفر کرنے میں لگتا ہے۔
