قریب اورکت سے درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزر سلیکشن پلان

اس مضمون کا مقصد قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع کا انتخاب کرتے وقت کچھ تحفظات اور پروگرام کی تجاویز پر تبادلہ خیال کرنا ہے۔ یہ مضمون بنیادی طور پر آپٹیکل پیرامیٹرک آسیلیٹرز (OPO)، آپٹیکل پیرامیٹرک ایمپلیفائرز (OPA)، کوانٹم کیسکیڈ لیزرز، اور سپر کانٹینیوم روشنی کے ذرائع کی چار بڑی اقسام کا مختصر تعارف اور موازنہ کرتا ہے۔

1. مختلف سپیکٹرل رینج کی تعریفیں۔

عام طور پر، جب لوگ انفراریڈ روشنی کے ذرائع کے بارے میں بات کرتے ہیں، تو وہ ~700–800 nm (مرئی طول موج کی حد کی اوپری حد) سے زیادہ ویکیوم طول موج والی روشنی کا حوالہ دیتے ہیں۔

اس تفصیل میں طول موج کی نچلی حد کو واضح طور پر بیان نہیں کیا گیا ہے کیونکہ انسانی آنکھ کا انفراریڈ کے بارے میں ادراک کسی پہاڑ پر کٹنے کے بجائے آہستہ آہستہ کم ہوتا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، انسانی آنکھ کو 700 nm پر روشنی کا ردعمل پہلے ہی بہت کم ہے، لیکن اگر روشنی کافی مضبوط ہو تو، انسانی آنکھ 750 nm سے زیادہ طول موج کے ساتھ کچھ لیزر ڈائیوڈس کے ذریعے خارج ہونے والی روشنی کو بھی دیکھ سکتی ہے، جو انفراریڈ بھی بناتی ہے۔ لیزرز ایک حفاظتی خطرہ۔ --اگرچہ یہ انسانی آنکھ کے لیے بہت زیادہ روشن نہ ہو، اس کی اصل طاقت بہت زیادہ ہو سکتی ہے۔

اسی طرح، اورکت روشنی کے منبع کی نچلی حد کی حد (700~800 nm) کی طرح، اورکت روشنی کے ذریعہ کی اوپری حد کی تعریف کی حد بھی غیر یقینی ہے۔ عام طور پر، یہ تقریبا 1 ملی میٹر ہے.

اورکت بینڈ کی کچھ عام تعریفیں یہ ہیں:

——قریب اورکت سپیکٹرل خطہ (جسے IR-A بھی کہا جاتا ہے)، حد ~750-1400 nm۔
اس طول موج والے خطے میں خارج ہونے والے لیزرز شور اور انسانی آنکھوں کی حفاظت کے مسائل کا شکار ہیں، کیونکہ انسانی آنکھ کا فوکس کرنے کا فنکشن قریب اورکت اور نظر آنے والی روشنی کی حدود کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، تاکہ قریب کے اورکت بینڈ روشنی کے منبع کو منتقل کیا جا سکے اور اس پر توجہ مرکوز کی جا سکے۔ اسی طرح حساس ریٹنا، لیکن قریب اورکت بینڈ روشنی حفاظتی پلک جھپکنے کے اضطراری کو متحرک نہیں کرتا ہے۔ نتیجتاً انسانی آنکھ کے ریٹینا کو بے حسی کی وجہ سے ضرورت سے زیادہ توانائی سے نقصان پہنچتا ہے۔ لہذا، اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع کا استعمال کرتے وقت، آنکھوں کی حفاظت پر پوری توجہ دینا ضروری ہے.

——مختصر طول موج اورکت (SWIR, IR-B) کی حد 14-3 μm سے ہے۔
یہ علاقہ آنکھوں کے لیے نسبتاً محفوظ ہے کیونکہ یہ روشنی ریٹنا تک پہنچنے سے پہلے آنکھ سے جذب ہو جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، فائبر آپٹک مواصلات میں استعمال ہونے والے ایربیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر اس خطے میں کام کرتے ہیں۔
——مڈ ویو انفراریڈ (MWIR) رینج 3-8 μm ہے۔
ماحول خطے کے کچھ حصوں میں مضبوط جذب کو ظاہر کرتا ہے۔ اس بینڈ میں بہت سی وایمنڈلیی گیسوں کی جذب لائنیں ہوں گی، جیسے کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) اور پانی کے بخارات (H2O)۔ اس کے علاوہ کیونکہ بہت سی گیسیں اس بینڈ میں مضبوط جذب کی نمائش کرتی ہیں مضبوط جذب کی خصوصیات اس سپیکٹرل خطے کو فضا میں گیس کی کھوج کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال کرتی ہیں۔

——لانگ ویو انفراریڈ (LWIR) رینج 8-15 μm ہے۔
—— اگلا دور انفراریڈ (FIR) ہے، جس کی حد 15 μm-1 ملی میٹر ہے (لیکن 50 μm سے شروع ہونے والی تعریفیں بھی ہیں، ISO 20473 دیکھیں)۔ یہ سپیکٹرل خطہ بنیادی طور پر تھرمل امیجنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
اس مضمون کا مقصد قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع کے ساتھ براڈ بینڈ ٹیون ایبل ویو لینتھ لیزرز کے انتخاب پر تبادلہ خیال کرنا ہے، جس میں مندرجہ بالا مختصر طول موج کے انفراریڈ (SWIR, IR-B، 14-3 μm) شامل ہو سکتے ہیں۔ اور وسط لہر انفراریڈ کا حصہ (MWIR، رینج ہے 3-8 μm)۔

2. عام درخواست

اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع کا ایک عام استعمال ٹریس گیسوں میں لیزر جذب کرنے والے سپیکٹرا کی شناخت ہے (مثلاً طبی تشخیص اور ماحولیاتی نگرانی میں ریموٹ سینسنگ)۔ یہاں، تجزیہ وسط اورکت اسپیکٹرل خطے میں بہت سے مالیکیولز کے مضبوط اور خصوصیت سے جذب کرنے والے بینڈ کا فائدہ اٹھاتا ہے، جو "مالیکیولر فنگر پرنٹس" کے طور پر کام کرتے ہیں۔ اگرچہ کوئی بھی ان میں سے کچھ مالیکیولز کو قریب کے اورکت والے خطے میں پین جذب کرنے والی لائنوں کے ذریعے بھی پڑھ سکتا ہے، چونکہ قریب کے اورکت لیزر ذرائع کو تیار کرنا آسان ہے، اس لیے زیادہ حساسیت کے ساتھ وسط اورکت والے خطے میں مضبوط بنیادی جذب لائنوں کے استعمال کے فوائد ہیں۔ .

وسط اورکت امیجنگ میں، اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع بھی استعمال ہوتے ہیں۔ لوگ عام طور پر اس حقیقت کا فائدہ اٹھاتے ہیں کہ درمیانی اورکت روشنی مواد میں گہرائی میں گھس سکتی ہے اور اس میں کم بکھرنا ہے۔ مثال کے طور پر، متعلقہ ہائپر اسپیکٹرل امیجنگ ایپلی کیشنز میں، قریب اورکت سے درمیانی اورکت تک ہر پکسل (یا ووکسیل) کے لیے سپیکٹرل معلومات فراہم کر سکتے ہیں۔

درمیانی اورکت لیزر ذرائع کی مسلسل ترقی کی وجہ سے، جیسے فائبر لیزرز، غیر دھاتی لیزر مواد کی پروسیسنگ ایپلی کیشنز زیادہ سے زیادہ عملی ہوتی جا رہی ہیں۔ عام طور پر، لوگ مواد کو منتخب طور پر ہٹانے کے لیے بعض مواد، جیسے پولیمر فلموں کے ذریعے اورکت روشنی کے مضبوط جذب کا فائدہ اٹھاتے ہیں۔

ایک عام معاملہ یہ ہے کہ الیکٹرانک اور آپٹو الیکٹرانک آلات میں الیکٹروڈ کے لیے استعمال ہونے والی انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO) شفاف کنڈکٹیو فلموں کو منتخب لیزر ایبلیشن کے ذریعے تشکیل دینے کی ضرورت ہے۔ ایک اور مثال آپٹیکل ریشوں پر کوٹنگز کی عین مطابق اتار چڑھاؤ ہے۔ اس طرح کی ایپلی کیشنز کے لیے اس بینڈ میں مطلوبہ پاور لیول عام طور پر لیزر کٹنگ جیسی ایپلی کیشنز کے لیے درکار حد سے کم ہوتے ہیں۔

قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع بھی فوج کی طرف سے گرمی کے متلاشی میزائلوں کے خلاف دشاتمک انفراریڈ جوابی اقدامات کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ انفراریڈ کیمروں کو بلائنڈنگ کرنے کے لیے موزوں اعلیٰ آؤٹ پٹ پاور کے علاوہ، ماحول کے ٹرانسمیشن بینڈ (تقریباً 3-4 μm اور 8-13 μm) کے اندر وسیع اسپیکٹرل کوریج کی بھی ضرورت ہوتی ہے تاکہ سادہ نوچ والے فلٹرز کو انفراریڈ ڈیٹیکٹر کی حفاظت سے روکا جا سکے۔

اوپر بیان کردہ وایمنڈلیی ٹرانسمیشن ونڈو کو ڈائریکشنل بیم کے ذریعے فری اسپیس آپٹیکل کمیونیکیشن کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس مقصد کے لیے کوانٹم کاسکیڈ لیزر بہت سے ایپلی کیشنز میں استعمال کیے جاتے ہیں۔

کچھ معاملات میں، درمیانی اورکت الٹرا شارٹ دالیں درکار ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، کوئی لیزر سپیکٹروسکوپی میں درمیانی اورکت فریکوئنسی کنگھی استعمال کر سکتا ہے، یا لیس کرنے کے لیے الٹرا شارٹ دالوں کی اونچی چوٹی کی شدت کا فائدہ اٹھا سکتا ہے۔ یہ موڈ لاکڈ لیزر سے تیار کیا جا سکتا ہے۔

خاص طور پر، قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع کے لیے، کچھ ایپلی کیشنز میں طول موج یا طول موج کی ٹیون ایبلٹی اسکین کرنے کے لیے خصوصی تقاضے ہوتے ہیں، اور قریب اورکت سے درمیانی اورکت طول موج کے ٹیون ایبل لیزرز بھی ان ایپلی کیشنز میں انتہائی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

مثال کے طور پر، سپیکٹروسکوپی میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز ضروری اوزار ہیں، چاہے گیس سینسنگ، ماحولیاتی نگرانی، یا کیمیائی تجزیہ میں۔ سائنس دان مخصوص سالماتی جذب لائنوں کا پتہ لگانے کے لیے لیزر کی طول موج کو درست طریقے سے وسط اورکت رینج میں رکھنے کے لیے ایڈجسٹ کرتے ہیں۔ اس طرح وہ مادے کی ساخت اور خصوصیات کے بارے میں تفصیلی معلومات حاصل کر سکتے ہیں، جیسے رازوں سے بھری کوڈ بک کو کریک کرنا۔

میڈیکل امیجنگ کے میدان میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز بھی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ وہ بڑے پیمانے پر غیر ناگوار تشخیصی اور امیجنگ ٹیکنالوجیز میں استعمال ہوتے ہیں۔ لیزر کی طول موج کو درست طریقے سے ٹیون کرنے سے، درمیانی اورکت روشنی حیاتیاتی بافتوں میں گھس سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ہائی ریزولوشن امیجز ہوتے ہیں۔ یہ بیماریوں اور اسامانیتاوں کا پتہ لگانے اور ان کی تشخیص کے لیے اہم ہے، جیسے کہ ایک جادوئی روشنی انسانی جسم کے اندرونی رازوں میں جھانک رہی ہے۔

دفاع اور سلامتی کا میدان درمیانی انفراریڈ ٹیون ایبل لیزرز کے استعمال سے بھی الگ نہیں کیا جا سکتا۔ یہ لیزرز انفراریڈ انسدادی اقدامات میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں، خاص طور پر گرمی کے متلاشی میزائلوں کے خلاف۔ مثال کے طور پر، ڈائریکشنل انفراریڈ کاؤنٹر میژرز سسٹم (DIRCM) ہوائی جہاز کو میزائلوں کے ذریعے ٹریک کرنے اور حملہ کرنے سے بچا سکتا ہے۔ لیزر کی طول موج کو تیزی سے ایڈجسٹ کر کے، یہ سسٹم آنے والے میزائلوں کے رہنمائی کے نظام میں مداخلت کر سکتے ہیں اور فوری طور پر جنگ کی لہر کا رخ موڑ سکتے ہیں، جیسے آسمان کی حفاظت کرنے والی جادوئی تلوار۔

ریموٹ سینسنگ ٹیکنالوجی زمین کے مشاہدے اور نگرانی کا ایک اہم ذریعہ ہے، جس میں انفراریڈ ٹیون ایبل لیزرز کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔ ماحولیاتی نگرانی، ماحول کی تحقیق، اور زمین کا مشاہدہ جیسے شعبے ان لیزرز کے استعمال پر انحصار کرتے ہیں۔ درمیانی انفراریڈ ٹیون ایبل لیزرز سائنسدانوں کو ماحول میں گیسوں کی مخصوص جذب لائنوں کی پیمائش کرنے کے قابل بناتے ہیں، جس سے موسمیاتی تحقیق، آلودگی کی نگرانی اور موسم کی پیشن گوئی میں مدد کے لیے قیمتی ڈیٹا فراہم کیا جاتا ہے، جیسے جادوئی آئینے جو فطرت کے اسرار کو دیکھ سکتا ہے۔

صنعتی ترتیبات میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز بڑے پیمانے پر درست مواد کی پروسیسنگ کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لیزرز کو طول موج پر جوڑ کر جو کچھ خاص مواد کے ذریعے مضبوطی سے جذب ہوتے ہیں، وہ انتخابی خاتمے، کاٹنے یا ویلڈنگ کو اہل بناتے ہیں۔ یہ الیکٹرانکس، سیمی کنڈکٹرز اور مائیکرو مشیننگ جیسے شعبوں میں صحت سے متعلق مینوفیکچرنگ کو قابل بناتا ہے۔ درمیانی انفراریڈ ٹیون ایبل لیزر ایک باریک پالش شدہ نقش و نگار کی چاقو کی طرح ہے، جس سے صنعت کو باریک تراشی ہوئی مصنوعات تیار کرنے اور ٹیکنالوجی کی شاندار کارکردگی دکھانے کی اجازت ملتی ہے۔

3.قریب اورکت سے درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزر مصنوعات کی اقسام اور انتخاب کی خصوصیات

بہت سی ٹیکنالوجیز قریب اورکت سے درمیانی اورکت لیزرز پیدا کر سکتی ہیں، جیسے ابتدائی ٹرنری لیڈ مرکبات یا کواٹرنری مرکبات پر مبنی مختلف قسم کے لیڈ سالٹ لیزرز، نیز عام ڈوپڈ انسولیٹر بلک لیزرز، مختلف فائبر لیزرز، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ گیس لیزرز۔ انتظار کریں، یہاں ہم کئی لیزر اصولی ٹیکنالوجیز اور پروڈکٹس پر توجہ مرکوز کرتے ہیں جنہیں قریب اورکت سے درمیانی اورکت تک طول موج کی ایک وسیع رینج میں ٹیون کیا جا سکتا ہے۔

①آپٹیکل پیرامیٹرک آسیلیٹرز، ایمپلیفائرز اور جنریٹرز (OPO اور OPA)

ایک غیر خطی فریکوئنسی کنورژن سسٹم میں، ایک قریب اورکت لیزر، پمپ آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹر (OPO)، یمپلیفائر (OPA) یا جنریٹر (OPG) کو وسط اورکت اسپیکٹرل خطے میں آئیڈلر روشنی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے:
نینو سیکنڈ OPO مڈ-انفرارڈ لیزرز میں، Q-switched lasers کو پمپ کے ذرائع کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہونے والے عام کرسٹل مواد زنک جرمینیم فاسفائیڈ (ZGP, ZnGeP2)، سلور گیلیم سلفائیڈ اور سیلینائیڈ (AgGaS2، AgGaSe2)، گیلیم سیلینائیڈ (GaSe) اور کیڈمیم سیلینائیڈ (CdSe) ہیں۔
چونکہ ان میں سے بہت سے مواد 1 μm کے علاقے میں مبہم ہیں، اس لیے اکثر OPOs کو سیریز میں استعمال کرنا ضروری ہوتا ہے: پہلا OPO 1 μm لیزر ریڈی ایشن کو ایک لمبی طول موج میں تبدیل کرتا ہے، جو پھر اصل وسط اورکت OPO کو پمپ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ مؤخر الذکر کا سگنل اور بیکار تعدد دونوں وسط اورکت اسپیکٹرم کے علاقے میں ہوسکتے ہیں۔
1064 nm موڈ لاکڈ picosecond Nd:YVO4 لیزر کو OPO اور LiNbO3 کرسٹل کو مطابقت پذیری سے پمپ کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے آئیڈلر لائٹ آؤٹ پٹ 4 μm یا یہاں تک کہ 4.5 μm تک پہنچ سکتا ہے۔ اس کی طول موج کی حد بنیادی طور پر طویل طول موج پر آئیڈر لائٹ جذب کو بڑھانے سے بہتر ہے۔ لہذا، اس اصول پر مبنی OPOs میں عام طور پر ایک گونج سگنل ہوتا ہے۔ اس طرح کا آلہ دسیوں ملی جولز میں توانائی کے ساتھ آسانی سے دالیں پیدا کر سکتا ہے۔ آؤٹ پٹ طول موج سیکڑوں نینو میٹر سے زیادہ ٹیون ایبل ہے۔

②CWOPO

عمومی OPO کی نبض کے جوش کے مقابلے میں، حالیہ CWOPO ٹیکنالوجی مصنوعات درج ذیل فریم ورک کی بنیاد پر درمیانی اورکت لیزر فراہم کرتی ہیں:

1) DFB فائبر لیزرز اور یمپلیفائرز؛

2) ڈی ایف بی فائبر لیزر کنٹرول؛

3) OPO آپٹیکل حصہ اور کنٹرول؛
اس قسم کی مصنوعات 1435-4138 nm (6969-2416 cm-1) کی وسط اورکت رینج میں مسلسل ایڈجسٹ آؤٹ پٹ ویو لینتھ فراہم کر سکتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، پلس OPO کے مقابلے میں، اس قسم کی مصنوعات بہترین لائن کی چوڑائی فراہم کر سکتی ہے۔ (<100 MHz). This makes it possible for such products to be optimized in applications such as infrared calibration and spectral analysis.

③ کوانٹم کیسکیڈ لیزر

کوانٹم کیسکیڈ لیزرز سیمی کنڈکٹر لیزرز کے میدان میں نسبتاً نئی ترقی کی سمت ہیں۔

انٹر بینڈ ٹرانزیشن پر مبنی کوانٹم کیسکیڈ لیزرز اور ابتدائی وسط اورکت سیمی کنڈکٹر لیزرز کے درمیان فرق یہ ہے کہ یہ انٹر-سب بینڈ ٹرانزیشن پر مبنی کام کرتا ہے۔

یہ کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کو سیمی کنڈکٹر پرت کے ڈھانچے کی تفصیلات کو انجینئر کرنے کے قابل بناتا ہے تاکہ منتقلی فوٹوون توانائی (اور اس وجہ سے طول موج) ایک وسیع رینج میں مختلف ہو سکے۔ اس کے علاوہ، کچھ اہم طول موج کی ٹیوننگ رینجز (بعض اوقات مرکزی طول موج کے 10% سے زیادہ) کو بھی بیرونی گہا کے آلات کے ذریعے کور کیا جا سکتا ہے۔

اگرچہ فی الحال بہترین کارکردگی حاصل کرنے کے لیے کرائیوجینک کولنگ کی ضرورت ہے، بہت سے کوانٹم کیسکیڈ لیزر اب بھی کمرے کے درجہ حرارت پر چلائے جا سکتے ہیں، یہاں تک کہ مسلسل۔ کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کو نبض کے اوقات کے ساتھ 1 این ایس سے بھی کم کے ساتھ پلسڈ لیزرز پیدا کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، حالانکہ چوٹی کی طاقت بہت محدود ہے۔

طاقت کے لحاظ سے، اگرچہ اس کی آؤٹ پٹ پاور آپٹیمائزیشن کے ذریعے 1 ڈبلیو تک پہنچ سکتی ہے، لیکن اس قسم کے لیزر کی آؤٹ پٹ پاور اب بھی عام انفراریڈ لیزرز سے کم ہے۔ کیونکہ، کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کے میدان میں، جو بنیادی طور پر سپیکٹروسکوپی میں استعمال ہوتے ہیں، کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کم فونون توانائی کے ساتھ ٹرانزیشن تک محدود ہیں۔

یہاں کچھ عام پیرامیٹرز اور اقسام ہیں:
CW-DFB لیزر ٹیوب 800 سینٹی میٹر-1-2320 سینٹی میٹر-1
پلسڈ ڈی ایف بی لیزر ٹیوب 700 سینٹی میٹر-1-2350 سینٹی میٹر-1
ریفریجریٹڈ ڈی ایف بی لیزر ٹیوب 645 سینٹی میٹر-1-2370 سینٹی میٹر-1

او پی او (آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹر) اور کوانٹم کاسکیڈ وسط اورکت لیزر جنریشن میں عام طور پر استعمال ہونے والی دو ٹیکنالوجیز ہیں، اور ان میں اطلاق کے کچھ اہم فرق ہیں۔

او پی او (آپٹیکل پیرامیٹرک آسیلیٹر، آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹر):

او پی او ایک نان لائنر آپٹیکل ڈیوائس ہے جو نان لائنر آپٹیکل کرسٹل یا آپٹیکل ریشوں میں پیرامیٹرک عمل کو نئی طول موج پیدا کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے، بشمول وسط اورکت بینڈ۔ او پی او پمپ لائٹ سورس کے ذریعے پیرامیٹرک دولن کو اکساتی ہے، جہاں آسکیلیٹر میں موجود نان لائنر مواد پمپ لائٹ کو سگنل لائٹ اور معاون روشنی میں تقسیم کرتا ہے۔ سگنل لائٹ ویو لینتھ وسط اورکت رینج میں ٹیون ایبل ہے، جبکہ معاون روشنی پمپ لائٹ سورس کے لیے فیڈ بیک کے طور پر کام کرتی ہے۔ OPO میں تبادلوں کی اعلی کارکردگی اور وسیع فریکوئنسی ٹیوننگ رینج ہے، لہذا یہ وسط اورکت لیزر ریسرچ اور ایپلی کیشنز میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

درخواست کا فرق: OPO ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے جن میں فریکوئنسی ٹیونبلٹی کی ضرورت ہوتی ہے۔ پمپ لائٹ کی فریکوئنسی یا نان لائنر کرسٹل کی فیز میچنگ کنڈیشنز کو ایڈجسٹ کرکے، درمیانی اورکت رینج میں مسلسل ٹیون ایبل لیزر آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکتا ہے۔ OPO کو سپیکٹرل تجزیہ، گیس کا پتہ لگانے، بایومیڈیکل امیجنگ اور دیگر شعبوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اور یہ خاص طور پر ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے جن کے لیے وسط اورکت والے بینڈ میں اعلیٰ حساسیت کے تجزیے یا مائکروسکوپک امیجنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

کوانٹم جھرن:

کوانٹم کاسکیڈ لیزر ایک سیمی کنڈکٹر سپرلیٹیس ڈھانچے پر مبنی ایک لیزر ہے جو کوانٹم جھرن کے عمل کے ذریعے درمیانی اورکت لیزر روشنی پیدا کرتا ہے۔ کوانٹم کیسکیڈ لیزر میں، الیکٹران ایک سے زیادہ انرجی بینڈز کے درمیان مرحلہ وار منتقلی کے عمل کے ذریعے توانائی جاری کرتے ہیں، جس سے مسلسل ٹیون ایبل وسط اورکت تابکاری پیدا ہوتی ہے۔

ایپلیکیشن فرق: کوانٹم کیسکیڈ لیزرز میں زیادہ طاقت اور کم سپیکٹرل لائن وِتھ ہوتی ہے، اور یہ ہائی ریزولوشن اسپیکٹرل پیمائش، لِڈر، انفراریڈ امیجنگ اور دیگر شعبوں کے لیے موزوں ہیں۔ کوانٹم کیسکیڈ لیزرز اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں بھی کام کر سکتے ہیں، اس لیے وہ ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں جن کے لیے سخت حالات میں درمیانی اورکت لیزر کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے صنعتی معائنہ، ماحولیاتی نگرانی وغیرہ۔

خلاصہ یہ کہ OPO بنیادی طور پر ہائی فریکوئنسی ٹیون ایبلٹی والی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہوتا ہے، جب کہ کوانٹم کیسکیڈ لیزرز ہائی پاور، تنگ لائن وڈتھ اور زیادہ درجہ حرارت کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔

پیرامیٹر کی قدر کے فرق کا مخصوص موازنہ پروڈکٹ ماڈل اور مینوفیکچرر کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے۔ ذیل میں کچھ عام پیرامیٹر موازنہ کی مثالیں ہیں:

——فریکوئنسی ٹیون ایبلٹی:

OPO: مسلسل ٹیون ایبل درمیانی انفراریڈ لیزر آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکتا ہے، فریکوئنسی رینج عام طور پر سینکڑوں میگا ہرٹز سے لے کر کئی گیگاہرٹز یا اس سے زیادہ وسیع ہوتی ہے۔

کوانٹم کیسکیڈ: فریکوئنسی ٹیوننگ رینج نسبتاً تنگ ہے، عام طور پر دسیوں سے سینکڑوں میگا ہرٹز یا اس سے بھی کم۔

—— آؤٹ پٹ پاور اور کارکردگی:

OPO: آؤٹ پٹ پاور عام طور پر کئی سو ملی واٹ سے لے کر کئی واٹ تک ہوتی ہے، اور تبادلوں کی کارکردگی 10% سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔

کوانٹم جھرن: آؤٹ پٹ پاور عام طور پر دسیوں سے لے کر سینکڑوں ملی واٹس کی حد میں ہوتی ہے، اور تبادلوں کی کارکردگی 20٪ سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔

--- اسپیکٹرل لائن وڈتھ:

OPO: سپیکٹرل لائن وڈتھ تنگ ہوتی ہے، عام طور پر کئی گیگاہرٹز سے دسیوں میگا ہرٹز کی حد میں ہوتی ہے۔

کوانٹم جھرن: سپیکٹرل لائن وِڈتھ نسبتاً وسیع ہوتی ہے، عام طور پر دسیوں گیگاہرٹز سے لے کر سینکڑوں میگا ہرٹز کی حد میں ہوتی ہے۔

--آپریٹنگ درجہ حرارت:

OPO: اسے عام طور پر کمرے کے زیادہ مستحکم درجہ حرارت پر یا کمرے کے درجہ حرارت کے قریب کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

کوانٹم جھرن: اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت پر کام کر سکتا ہے، عام طور پر کمرے کے درجہ حرارت سے اوپر، یہاں تک کہ دسیوں ڈگری سیلسیس تک۔

واضح رہے کہ یہ اقدار صرف عام حوالہ کے لیے ہیں اور تمام تجارتی مصنوعات کے مخصوص پیرامیٹرز کی نمائندگی نہیں کرتی ہیں۔ اصل پیرامیٹرز پروڈکٹ ماڈل، تکنیکی ترقی، اور صنعت کار کے ڈیزائن اور کارکردگی کی ضروریات پر منحصر ہوتے ہیں۔ کسی مخصوص تجارتی پروڈکٹ کا انتخاب کرتے وقت، پیرامیٹر کی درست معلومات کے لیے مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ پروڈکٹ کی تفصیلات کی شیٹ اور تکنیکی دستاویزات کا حوالہ دینا بہتر ہے۔

④Supercontinuum روشنی کا ذریعہ

سپر کانٹینیوم جنریشن پر مبنی کچھ روشنی کے ذرائع ہیں جو وسط اورکت بینڈ کے ایک بڑے حصے پر محیط ہیں۔ اس طرح کا روشنی کا ذریعہ کچھ وسط اورکت نظری ریشوں کی بنیاد پر کام کر سکتا ہے، جس کے ذریعے تیز روشنی کی دالیں مضبوط غیر خطی تعاملات پیدا کرنے کے لیے بھیجی جاتی ہیں۔

اگر ٹیون ایبل تنگ لائن وڈتھ لائٹ کی ضرورت ہو تو، ٹیون ایبل فلٹرز کو وسیع اسپیکٹرم لائٹ سے مطلوبہ سپیکٹرل اجزاء نکالنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کچھ معاملات میں، پورے سپیکٹرم کا استعمال کیا جاتا ہے. ایک مثال آپٹیکل کوہرنس ٹوموگرافی (OCT) ہے۔ یہ عمل اکثر کم طول موج کے بینڈ پر انجام دیا جاتا ہے۔ تاہم، اس ایپلی کیشن میں درمیانی اورکت روشنی کا فائدہ یہ ہے کہ درمیانی اورکت روشنی کم بکھری ہوئی ہے۔ کم طول موج کے بینڈ کے مقابلے میں، اس میں گہرائی تک گھسنے کی صلاحیت ہے۔

Currently, the most popular commercial mid-infrared (mid-IR) light sources are optical parametric oscillators (OPOs) [1] and amplifiers (OPAs) [2], and quantum cascade lasers (QCLs) [3]. They have achieved very good performance and proven useful in many important applications. However, it should be noted that OPO/OPA are complex, susceptible to vibration, require frequent maintenance, and are difficult to scale up. QCLs can cover a significant emission band of ~3.5–12 μm, but they emit low output power with limited tunability per laser output wavelength. This has led to the need to find new alternative solutions for these laser sources. In this context, high-power mid-infrared supercontinuum generators appear to be of great interest, mainly due to their unique properties, the most important of which are their broad spectrum spanning thousands of nanometers, high spectral power density (>1 mW/nm)، اس میں روایتی لیزرز کے مقابلے وسیع بینڈوتھ، اعلی مقامی ہم آہنگی، سمت اور چمک ہے۔

⑤ مائیکرو وسط اورکت روشنی کا ذریعہ

فی الحال وسط اورکت ایپلی کیشنز کے لیے فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹس تیار کرنے کی بہت سی کوششیں ہو رہی ہیں، جیسے کہ سلیکون فوٹوونکس پلیٹ فارم پر مبنی۔ بدقسمتی سے، ایک چپ پر درمیانی اورکت روشنی کے ذریعہ کو لاگو کرنا آسان نہیں ہے، جس کی وجہ سے بہت سے ممکنہ طریقوں پر تحقیق کی گئی ہے۔ ایک مثال روشنی کے ذرائع کو دوسرے سیمی کنڈکٹرز پر ضم کرنا ہے، اور اگرچہ یہ تکنیکی مشکلات پیش کرتا ہے، لیکن ایسی مثالیں بھی ہیں جن میں فلپ چپ بانڈنگ ٹیکنالوجی شامل ہے۔ ایک اور امکان یہ ہے کہ بلیک باڈی ایمیٹرز (→ تھرمل ریڈی ایشن) یا چمکدار مادوں کو مربوط کیا جائے، حالانکہ اس کا نتیجہ مقامی طور پر مربوط تابکاری نہیں ہوتا ہے۔

غیر لکیری فریکوئنسی کی تبدیلی پر مبنی دیگر طریقے ہیں، کیر نان لائنیرٹی کو فور ویو مکسنگ یا محرک رمن سکیٹرنگ کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ اور مائیکرو ریزونیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے فریکوئنسی کنگھیاں بھی تیار کی جا سکتی ہیں۔

اس کے علاوہ

ذیل میں کچھ درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع ہیں جو کم استعمال ہوتے ہیں۔ چونکہ وہ بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوتے ہیں، ان پر یہاں زیادہ تفصیل سے بات نہیں کی جائے گی، جیسے کہ مفت الیکٹران لیزرز اور فریکوئنسی ڈبل CO₂ لیزرز۔

مندرجہ بالا کی بنیاد پر، مختلف لیزر اقسام کے موازنہ اور انتخاب کے لیے درج ذیل حوالہ دیا گیا ہے۔