নীল লেজার

একটি নীল লেজার ৪০০ এবং ৫০০ ন্যানোমিটারের মধ্যে তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ নির্গত করে, যা মানুষের চোখ দৃশ্যমান বর্ণালীতে নীল বা বেগুনি হিসাবে দেখে।
নীল লেজার দ্বারা উত্পাদিত হতে পারে
লেজার ৪৪৫ এর নিচে তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্গত করে nm বেগুনি দেখায়, কিন্তু তবুও নীল লেজার বলা হয়। বেগুনি আলোর ৪০৫nm সংক্ষিপ্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য, দৃশ্যমান বর্ণালীতে, কিছু রাসায়নিক পদার্থে ফ্লুরোসেন্স সৃষ্টি করে, যেমন অতিবেগুনী (" কালো আলো ") বর্ণালীতে বিকিরণ (তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৪০০ এর কম nm)।
১৯৬০ এর আগে এবং ১৯৯০ এর দশকের শেষ পর্যন্ত, গ্যাস এবং আর্গন-আয়ন লেজারগুলি সাধারণ ছিল; দুর্বল কর্মদক্ষতা (০.০১%) এবং বড় আকারে ভুগছেন।
১৯৬০-এর দশকে, নীলকান্তমণি সৃষ্টিতে অগ্রগতি গবেষকদের নীল লেজার তৈরি করতে একটি নীলকান্তমণি বেসে GaN জমা করার অনুমতি দেয়, কিন্তু গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং নীলকান্তমণির কাঠামোর মধ্যে একটি জালির অমিল অনেক ত্রুটি বা স্থানচ্যুতি সৃষ্টি করে, যা স্বল্প জীবনকালের দিকে পরিচালিত করে(<১০) ঘন্টা) এবং কম দক্ষতা (<১%)।
উপরন্তু, গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) স্ফটিক স্তর নির্মাণ কঠিন প্রমাণিত কারণ উপাদানটির জন্য উচ্চ নাইট্রোজেন গ্যাসের চাপ এবং তাপমাত্রা প্রয়োজন, যা কৃত্রিম হীরা তৈরির জন্য পরিবেশের মতো।
১৯৯২ সালে, জাপানি উদ্ভাবক শুজি নাকামুরা, নিচিয়া কেমিক্যালসে কাজ করার সময়, একটি InGaN সক্রিয় অঞ্চল, GaN অপটিক্যাল গাইড এবং AlGaN ক্ল্যাডিং ব্যবহার করে প্রথম নীল সেমিকন্ডাক্টর LED আবিষ্কার করেন এবং চার বছর পরে, প্রথম কম-পাওয়ার ব্লু লেজার; অবশেষে ২০০৬ সালে প্রদত্ত সহস্রাব্দ প্রযুক্তি পুরস্কার, এবং এই আবিষ্কারের জন্য ২০১৪ সালে অধ্যাপক ইসামু আকাসাকি এবং হিরোশি আমানো সহ পদার্থবিজ্ঞানের জন্য নোবেল পুরস্কার পান। লাভ মাঝারি ত্রুটিগুলি এখনও খুব বেশি (১০ –১০ ত্রুটি/সেমি ) রয়ে গেছে যার ফলে স্পন্দিত উত্তেজনা ব্যবহার করে একটি ছোট, <৩০০ ঘন্টা জীবনকাল সহ একটি কম-পাওয়ার লেজার তৈরি হয়।
১৯৯০-এর দশকের শেষের দিকে, ওয়ারশ ( পোল্যান্ড ) এর পোলিশ একাডেমি অফ সায়েন্সেস- এর ইনস্টিটিউট অফ হাই প্রেসার ফিজিক্স- এ ড. সিলওয়েস্টার পোরোভস্কি, ম্যাগনেসিয়াম ডোপিং ব্যবহার করে উচ্চ স্ট্রাকচারাল মানের গ্যালিয়াম নাইট্রাইড মনো-ক্রিস্টাল তৈরি করার প্রযুক্তি তৈরি করেন যাতে ১০০ টিরও কম হয়। ত্রুটি/সেমি — পূর্বের প্রচেষ্টার চেয়ে কমপক্ষে ১০,০০০ গুণ ভাল। ১৯৯৯ সালে, নাকামুরা পোলিশ-উত্পাদিত GaN স্ফটিক ব্যবহার করেন, যা তার আসল ডিজাইনের দ্বিগুণ ফলন এবং দশগুণ জীবদ্দশায় লেজার তৈরি করেন; ৩০ এ ৩,০০০ ঘন্টা mW।
২০০০-এর দশকে, জাপানি নির্মাতারা ৬০ সহ একটি নীল লেজারের উত্পাদন আয়ত্ত করেছিল mW শক্তি এবং দীর্ঘ জীবনকাল, এগুলিকে ব্লু-রে, BD-R, এবং BD-RE থেকে ডেটার ঘনত্ব (নীলের স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কারণে) উচ্চ-গতির স্ট্রিম পড়া ডিভাইসগুলির জন্য প্রযোজ্য করে তোলে। সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি ছোট, সুবিধাজনক এবং কম দামের নীল, বেগুনি, এবং অতিবেগুনী ( UV ) লেজারগুলির বিকাশকে সক্ষম করেছে, যা আগে উপলব্ধ ছিল না, অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য দরজা খুলে দিয়েছে।
আজ, নীল অর্ধপরিবাহী লেজারগুলি হয় একটি নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে (প্রাথমিকভাবে নিচিয়া দ্বারা ব্যবহৃত হয়, যা একটি চুক্তি প্রস্তুতকারক ব্যবহার করে: সনি ), অথবা একটি GaN মনো-ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেট (প্রাথমিকভাবে TopGaN দ্বারা ব্যবহৃত হয় ); উভয়ই গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের স্তর দিয়ে আবৃত। Nichia ডিভাইসের GaN অপটিক্যাল গাইড স্তর সক্রিয় অঞ্চল InGaN কোয়ান্টাম ওয়েলস বা কোয়ান্টাম ডট স্বতঃস্ফূর্তভাবে স্ব-সমাবেশের মাধ্যমে গঠিত হয়।
পোলিশ প্রযুক্তি জাপানিদের তুলনায় কম ব্যয়বহুল বলে মনে করা হয়, তবে বাজারে এর একটি ছোট অংশ রয়েছে। আরেকটি পোলিশ কোম্পানি নীল ডায়োডে ব্যবহারের জন্য GaN ক্রিস্টাল তৈরি করে – Ammono, কিন্তু নীল লেজার তৈরি করে না।
নীল, সরাসরি ডায়োড সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি অজৈব গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) বা InGaN লাভ মাধ্যম ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে, যার উপর লেজারের সক্রিয় অংশ তৈরি করতে পরমাণুর অনেকগুলি (ডজন বা তার বেশি) স্তর স্থাপন করা হয় যা কোয়ান্টাম কূপ থেকে ফোটন তৈরি করে। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ( Ga As ) সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে নির্মিত ইনফ্রা রেড লেজারগুলি অনুরূপ উত্পাদন কৌশল ব্যবহার করে। লাভ মিডিয়ামে ফোটন ধারণ করার জন্য, AlGaN ক্ল্যাডিং তৈরি করা হয়। সিলিকন সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য বিকশিত পদ্ধতিগুলির অনুরূপ পদ্ধতি ব্যবহার করে, ডোপিং উপকরণগুলির ব্যবহার সহ: ম্যাগনেসিয়াম, সাবস্ট্রেটটি স্থানচ্যুতি নামক ত্রুটিগুলি থেকে মুক্ত এবং অভিন্ন বাহক বন্টনের সাথে তৈরি করা যেতে পারে, যা লাভ মাঝারি পরমাণুগুলিকে স্তরযুক্ত করার অনুমতি দেয় যাতে দূরত্বের মধ্যে দূরত্ব থাকে। পরমাণুগুলি মাটি তৈরি করে এবং কোয়ান্টাম কূপগুলি একই রকম।
নীল, সরাসরি ডায়োড লেজারগুলিও InGaN সেমিকন্ডাক্টর (৪৪৫) দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে ৪৬৫ এর মাধ্যমে nm nm)। InGaN ডিভাইসগুলিকে GaN (৪০৫) এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উজ্জ্বল বলে মনে করা হয় nm সরাসরি ডায়োড লেজার, যেহেতু দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য মানুষের চোখের সর্বোচ্চ সংবেদনশীলতার কাছাকাছি।
লেজারের জন্য ফসফরসেন্ট ডাইরেক্ট ডায়োড ব্লু অর্গানিক লাইট ইমিটিং ডায়োড ব্যবহার করা অব্যবহার্য, দুর্বল জীবনকালের কারণে (<২০০hrs)।
ESD ব্যর্থতা কমানোর জন্য জেনার ডায়োডগুলি সার্কিট্রিতে অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে।
সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি হয় ডাল বা অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ অপারেশন দ্বারা চালিত হতে পারে।
সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি শেষ ব্যবহারের উপর নির্ভর করে লেজিং মাঝারি স্তরগুলিতে লম্ব বা অনুভূমিকভাবে ফোটন নির্গত করার জন্য কনফিগার করা যেতে পারে।
সরাসরি ডায়োড ইনফ্রারেড সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি, ১৯৬০ সাল থেকে সহজেই পাওয়া যায়, সাধারণত টেলিকম লেজারগুলির জন্য একটি পাম্প উত্স হিসাবে, সাধারণ অরৈখিক স্ফটিক ( BBO বা KTP ) দ্বারা নীল পরিসরে ফ্রিকোয়েন্সি দ্বিগুণ করা যেতে পারে। ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং রেজোনেটর বাড়ানো হলে ১W-এর বেশি পাওয়ারে পৌঁছানো যেতে পারে, যার ফলে ২.৬ W আউটপুট পাওয়ার সহ একটি ৪০০nm নীল লেজার সহ দৃশ্যমান স্পেকট্রাম জুড়ে ওয়াট-শ্রেণির উত্সগুলি ছড়িয়ে পড়ে।
ভায়োলেট DPSS লেজার পয়েন্টার (৪০৫nm এ ১২০mW) একটি সরাসরি ডায়োড ইনফ্রারেড গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (১W @ ৮০৮nm) লেজার ব্যবহার করে সরাসরি দ্বিগুণ করা হয়, ডায়োড লেজার এবং দ্বিগুণ-ক্রিস্টালের মধ্যে একটি দীর্ঘতর-তরঙ্গ-পাম্পড সলিড স্টেট লেজার ছাড়াই উচ্চ-শক্তিতে পরিণত হয়। .
নীল DPSS লেজার পয়েন্টার, ২০০৬ সালের কাছাকাছি প্রাথমিক উপলব্ধতা, DPSS সবুজ লেজারের মতো একই মৌলিক নির্মাণ রয়েছে। তারা সাধারণত ৪৭৩ এ আলো নির্গত করে nm, যা ৯৪৬ এর ফ্রিকোয়েন্সি দ্বিগুণ দ্বারা উত্পাদিত হয় একটি ডায়োড-পাম্প করা Nd:YAG বা Nd:YVO৪ ক্রিস্টাল থেকে nm লেজার বিকিরণ। নিওডিয়ামিয়াম-ডোপড স্ফটিক সাধারণত ১০৬৪ এর একটি প্রধান তরঙ্গদৈর্ঘ্য উত্পাদন করে nm, কিন্তু যথাযথ প্রতিফলিত আবরণ দিয়ে আয়নাগুলিকে অন্যান্য অ-প্রধান নিওডিয়ামিয়াম তরঙ্গদৈর্ঘ্য যেমন ৯৪৬-এ লেজ করা যেতে পারে। ব্লু-লেজার অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত এনএম ট্রানজিশন। উচ্চ আউটপুট পাওয়ার জন্য BBO স্ফটিক ফ্রিকোয়েন্সি দ্বিগুণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়; নিম্ন ক্ষমতার জন্য, KTP ব্যবহার করা হয়। উপলব্ধ আউটপুট ক্ষমতা ৫০০০ পর্যন্ত mW ৪৭৩ উৎপাদনের জন্য রূপান্তর দক্ষতা nm লেজার বিকিরণ অদক্ষ কিছু ল্যাব উৎপাদিত ফলাফল ৯৪৬ রূপান্তর করার ক্ষেত্রে ১০-১৫% দক্ষ nm লেজার বিকিরণ ৪৭৩ এনএম লেজার বিকিরণ। কম রূপান্তর দক্ষতার কারণে, একটি ১০০০ ব্যবহার mW IR ডায়োডের ফলাফল সর্বাধিক ১৫০ হয় দৃশ্যমান নীল DPSS লেজার আলোর mW, কিন্তু আরো কার্যত ১২০mW।
ব্লু গ্যাস লেজারগুলি হল বড় এবং ব্যয়বহুল যন্ত্র যা বিরল গ্যাসের মিশ্রণে জনসংখ্যার বিপরীতে নির্ভর করে যা দুর্বল দক্ষতার কারণে উচ্চ স্রোত এবং বড় শীতল ব্যবহার করে: ০.০১%। ৪৪১.৬ এ হিলিয়াম-ক্যাডমিয়াম গ্যাস লেজার ব্যবহার করে নীল বিম তৈরি করা যেতে পারে nm, বা ৪৫৮ এবং ৪৮৮ এ আর্গন-আয়ন লেজার এনএম,
বেগুনি ৪০৫ nm লেজার (যা সরাসরি GaN বা ফ্রিকোয়েন্সি-ডবল GaAs লেজার ডায়োড থেকে তৈরি করা হোক না কেন) আসলে নীল নয়, কিন্তু চোখে ভায়োলেট হিসাবে দেখা যায়, এমন একটি রঙ যার জন্য মানুষের চোখের খুব সীমিত সংবেদনশীলতা রয়েছে। অনেক সাদা বস্তুর দিকে নির্দেশ করা হলে (যেমন সাদা কাগজ বা সাদা জামাকাপড় যা নির্দিষ্ট ওয়াশিং পাউডারে ধুয়ে নেওয়া হয়েছে) উজ্জ্বল রঞ্জকগুলির ফ্লুরোসেন্সের কারণে লেজার ডটটির চাক্ষুষ চেহারা বেগুনি থেকে নীলে পরিবর্তিত হয়।
ডিসপ্লে অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য যা অবশ্যই "ট্রু ব্লু"(আসল নীল) প্রদর্শিত হবে, ৪৪৫-৪৫০ এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য nm প্রয়োজন। ভলিউম উত্পাদন অগ্রগতি সঙ্গে, ৪৪৫ nm InGaN লেজার ডায়োডের দাম কমেছে; লেজার ফসফর প্রজেক্টরের জন্য একটি সর্বোত্তম সমাধান হয়ে উঠছে।
নীল লেজারের প্রয়োগের ক্ষেত্রগুলির মধ্যে রয়েছে: