Random laser
র্যান্ডম লেজার (আরএল) হল এমন একটি লেজার যেখানে বিচ্ছুরিত কণার মাধ্যমে আলোকীয় প্রতিক্রিয়া প্রদান করা হয়। প্রচলিত লেজারগুলির মতো, আলোকীয় পরিবর্ধন করার জন্য একটি লাভ মাধ্যমের প্রয়োজন হয়। যাইহোক, ফ্যাব্রি-পেরোট গহ্বর এবং বিতরণকৃত প্রতিক্রিয়া লেজারের বিপরীতে, আরএল-এ প্রতিফলিত পৃষ্ঠ বা বিতরণকৃত পর্যায়ক্রমিক কাঠামো ব্যবহার করা হয় না, কারণ আলো একটি সক্রিয় অঞ্চলে বিচ্ছুরিত উপাদান দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে যা লাভ মাধ্যমের ভিতরে স্থানিকভাবে বিতরণ করা যেতে পারে বা নাও হতে পারে। এলোমেলো লেজারের পিছনে মূল নীতিটি হল বিশৃঙ্খল মাধ্যমের সাহায্যে আলোর পথ বৃদ্ধি করা; এটি বিচ্ছুরিত বিশৃঙ্খল মাধ্যমের মাধ্যমে বা লেজার সক্রিয় পটভূমি সহ একটি বিশৃঙ্খল মাধ্যমের শক্তিশালী স্থানীয়করণ ব্যবহার করে করা যেতে পারে। বিভিন্ন ধরনের উপকরণ থেকে এলোমেলো লেসিংয়ের খবর পাওয়া গেছে, যেমন। রঙ এবং বিচ্ছুরণ কণাগুলির কোলয়েডাল সমাধান, অর্ধপরিবাহী পাউডার, অর্ধপরিবাহী পলিক্রিস্টালাইন পাতলা ফিল্ম, অপটিক্যাল ফাইবার এবং পলিমার। কম স্থানিক সঙ্গতি এবং লেজারের মতো শক্তি রূপান্তর দক্ষতার সাথে আউটপুট নির্গমনের কারণে, আরএলগুলি শক্তি দক্ষ আলোকসজ্জার প্রয়োগের জন্য আকর্ষণীয় যন্ত্র। এলোমেলো লেসিংয়ের ধারণাটি সময়-বিপরীতও হতে পারে, যার ফলে একটি এলোমেলো অ্যান্টি-লেজার তৈরি হয়, যা একটি বিশৃঙ্খল মাধ্যম যা আগত সুসঙ্গত বিকিরণকে নিখুঁতভাবে শোষণ করতে পারে। ক্রিয়াকলাপের নীতি আরএল-এর ক্রিয়াকলাপের নীতি নিয়ে ব্যাপক বিতর্ক হয়েছে এবং বিভিন্ন তাত্ত্বিক পদ্ধতির কথা বলা হয়েছে (রেফারেন্স দেখুন)। প্রচলিত লেজারের মতো আরএল-এর প্রধান উপাদানগুলি হল পরিবর্ধন এবং প্রতিক্রিয়া, যেখানে পাম্প করা লাভ মাধ্যম দ্বারা পরিবর্ধন এবং বিচ্ছুরিত কণাগুলির দ্বারা প্রতিক্রিয়া প্রদান করা হয়। ডিস্ট্রিবিউটেড ফিডব্যাক হল সর্বাধিক ব্যবহৃত স্থাপত্য, যেখানে বিচ্ছুরণ কণা এম্বেড করা হয় এবং এলোমেলোভাবে লাভ মাধ্যমের মধ্যে বিতরণ করা হয়। বিতরণকৃত প্রতিক্রিয়ার বিপরীতে, স্থানিকভাবে স্থানীয়কৃত প্রতিক্রিয়া আরএল-এ, লাভ এবং প্রতিক্রিয়া বিচ্ছুরণ মাধ্যম দ্বারা সীমাবদ্ধ লাভ মাধ্যমের সাথে স্থানিকভাবে পৃথক করা হয়, যা প্রতিক্রিয়া উপাদান এবং আউটপুট কাপলার হিসাবে কাজ করে। উভয় আর্কিটেকচারে, অনুরণন এবং লেজিং মোড বিদ্যমান থাকে যদি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি পূর্ণসংখ্যা সহ বদ্ধ লুপ ঘটে। একটি বিচ্ছুরণ কণা আপতিত তরঙ্গে একটি এলোমেলো (অপ্রত্যাশিত) পর্যায়ের অবদান যোগ করে। ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা তরঙ্গ প্রসারিত হয় এবং আবার ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে, আরও এলোমেলো পর্যায়ের অবদান যোগ করে। যদি একটি বদ্ধ লুপে সমস্ত পর্যায়ের অবদান একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে 2π-এর পূর্ণসংখ্যার গুণিতক হয়, তবে সেই ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি ফ্রিকোয়েন্সি মোডের অস্তিত্বের অনুমতি দেওয়া হয়। নির্গমন ব্যবস্থা প্রথম রিপোর্টের পর থেকে, আরএল থেকে দুটি ভিন্ন বর্ণালী স্বাক্ষর পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। অ-অনুরণনকারী নির্গমন (অসঙ্গত বা প্রশস্ততা-শুধুমাত্র নির্গমন হিসাবেও উল্লেখ করা হয়) কয়েকটি ন্যানোমিটারের এফ. ডব্লিউ. এইচ. এম সহ একক শীর্ষ বর্ণালী এবং অনুরণনকারী নির্গমন (সুসঙ্গত নির্গমন হিসাবেও উল্লেখ করা হয়) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা উপ-ন্যানোমিটার লাইনউইথ সহ একাধিক সংকীর্ণ শিখর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা এলোমেলোভাবে ফ্রিকোয়েন্সিতে বিতরণ করা হয়। পূর্ববর্তী নামকরণটি ঘটনাগুলির ব্যাখ্যার কারণে হয়েছে, কারণ অনুরণন ব্যবস্থায় পর্যবেক্ষণ করা সাব-ন্যানোমিটার লাইনউইথগুলির সাথে তীক্ষ্ণ অনুরণনগুলি আলোকীয় পর্যায় থেকে কিছু ধরণের অবদানের পরামর্শ দেয় যেখানে অ-অনুরণন ব্যবস্থাকে বিক্ষিপ্ত আলোর পরিবর্ধন হিসাবে বোঝা যায় যার মধ্যে পরিবর্ধিত ফোটনের মধ্যে কোনও নির্দিষ্ট পর্যায়ের সম্পর্ক নেই। সাধারণভাবে, ক্রিয়াকলাপের দুটি ব্যবস্থাকে বিতরণকৃত প্রতিক্রিয়া আরএল-এ বিচ্ছুরিত উপাদানের বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্যের জন্য দায়ী করা হয়ঃ একটি দুর্বল (অত্যন্ত) বিচ্ছুরণ মাধ্যম, যার নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় (তুলনীয়) অনেক বেশি পরিবহন গড় মুক্ত পথ রয়েছে যা একটি অ-অনুরণিত (অনুরণিত) এলোমেলো লেসিং নির্গমন তৈরি করে। সম্প্রতি এটি প্রদর্শিত হয়েছে যে ক্রিয়াকলাপের শাসন কেবল ব্যবহৃত উপাদানের উপর নয়, পাম্পের আকার এবং আকৃতির উপরও নির্ভর করে। এর থেকে বোঝা যায় যে অ-অনুরণন ব্যবস্থা আসলে প্রচুর সংখ্যক সংকীর্ণ মোড নিয়ে গঠিত যা স্থান এবং ফ্রিকোয়েন্সিতে ওভারল্যাপ করে এবং দৃঢ়ভাবে একসাথে যুক্ত হয়, লাভ বক্ররেখা এবং পরিবর্ধিত স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমনের তুলনায় সংকীর্ণ এফডব্লিউএইচএম সহ একক শীর্ষ বর্ণালীতে ভেঙে পড়ে। অনুরণিত শাসনে, কম মোড উত্তেজিত হয়, তারা লাভের জন্য একে অপরের সাথে প্রতিযোগিতা করে না এবং একসাথে দম্পতি হয় না। অ্যান্ডারসনের স্থানীয়করণ একটি সুপরিচিত ঘটনা যা ঘটে যখন ইলেকট্রনগুলি একটি বিশৃঙ্খল ধাতব কাঠামোর মধ্যে আটকা পড়ে এবং এই ধাতুটি কন্ডাক্টর থেকে ইনসুলেটরে একটি পর্যায়ের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। এই ইলেকট্রনগুলি অ্যান্ডারসন-স্থানীয় বলে মনে করা হয়। এই স্থানীয়করণের শর্তগুলি হল ধাতুটিতে (অন্যান্য ইলেকট্রন, স্পিন ইত্যাদি) বিচ্ছুরকগুলির যথেষ্ট উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে। মুক্ত ইলেকট্রনগুলিকে একটি একক লুপযুক্ত পথ অনুসরণ করতে বাধ্য করা। ফোটন এবং ইলেকট্রনের মধ্যে সাদৃশ্য এই দৃষ্টিভঙ্গিকে উৎসাহিত করেছে যে একটি বিচ্ছুরণ মাধ্যমের মাধ্যমে বিচ্ছুরিত ফোটনগুলিকেও অ্যান্ডারসন-স্থানীয় হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এই অনুসারে, যদি ফোটন তরঙ্গ-ভেক্টর k-এর অনুপাতকে মুক্ত পথ (কোনও ফোটনের কোনও কিছুর সাথে সংঘর্ষ না হওয়া) l-এর অনুপাত হিসাবে বর্ণনা করে আইওফ-রেগেল মানদণ্ডটি পূরণ করা হয়ঃ kl <1, তবে একটি সম্ভাবনা রয়েছে যে ফোটনগুলি অনেকটা একইভাবে আটকা পড়বে যেমন অ্যান্ডারসনের স্থানীয়করণের অধীনে ইলেকট্রনগুলিকে আটকা পড়ে থাকতে দেখা যায়। এইভাবে, ফোটন আটকা পড়ার সময়, বিচ্ছুরকগুলি একটি আলোকীয় গহ্বর হিসাবে কাজ করতে পারে। যে লাভ মাধ্যমটিতে বিচ্ছুরকগুলি থাকে তা উদ্দীপিত নির্গমন ঘটতে দেবে। একটি সাধারণ লেজারের মতো, যদি লাভটি ক্ষতির চেয়ে বেশি হয়, তবে লেসিং থ্রেশহোল্ডটি ভেঙে যাবে এবং লেসিং ঘটতে পারে। এই লুপে ভ্রমণকারী ফোটনগুলিও একে অপরের সাথে হস্তক্ষেপ করবে। সুনির্দিষ্ট গহ্বরের দৈর্ঘ্য (1-10 μm) নিশ্চিত করবে যে হস্তক্ষেপ গঠনমূলক এবং নির্দিষ্ট মোডগুলিকে দোলন করার অনুমতি দেবে। লাভের জন্য প্রতিযোগিতাটি লেসিং থ্রেশহোল্ডে পৌঁছানোর পরে একটি মোডকে দোলন করার অনুমতি দেয়। র্যান্ডম-লেজার তত্ত্ব তত্ত্ব অবশ্য দেখায় যে র্যান্ডম মিডিয়া পরিবর্ধন করার ক্ষেত্রে একাধিক বিচ্ছুরণের জন্য আলোর স্থানীয়করণ মোটেও ঘটে না, যদিও এই সত্যটি প্রমাণ করার জন্য হস্তক্ষেপের গণনা অপরিহার্য। বিপরীতে, তথাকথিত দুর্বল স্থানীয়করণ প্রক্রিয়াগুলি প্রমাণিত হতে পারে, তবে এই প্রক্রিয়াগুলি মোড পরিসংখ্যানে মূল ভূমিকা পালন করে কিনা তা স্পষ্টভাবে আলোচনা করা হয়েছে। সাম্প্রতিক গবেষণাগুলি দেখায় যে এই দুর্বল স্থানীয়করণ প্রক্রিয়াগুলি এলোমেলো লেসিংয়ের সূচনার জন্য নিয়ন্ত্রক ঘটনা নয়। Kl> 1-এর জন্য এলোমেলো লেসিং ঘটে। এটি পরীক্ষামূলক ফলাফলের সঙ্গে একমত। যদিও ঠিক "বদ্ধ লুপ"-এর উপর আলোর ভ্রমণ স্বজ্ঞাতভাবে সীমাবদ্ধ লেসিং স্পটগুলির ঘটনাকে ব্যাখ্যা করবে, তবুও প্রশ্নটি এখনও খোলা আছে, যেমন। উদ্দীপিত নির্গমন প্রক্রিয়াগুলি সেই প্রক্রিয়াগুলির সাথে সম্পর্কযুক্ত। তবে, "পূর্বনির্ধারিত গহ্বর" তত্ত্বটি নিশ্চিত করা হয়নি। লেসিং থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় সাধারণ পরিমাণে লাভ মাধ্যম স্ক্যাটারার ঘনত্বের উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে। অ্যাপ্লিকেশন এই ক্ষেত্রটি তুলনামূলকভাবে তরুণ এবং এর মতো অনেক বাস্তবায়িত অ্যাপ্লিকেশন নেই। যাইহোক, জেডএনও-এর উপর ভিত্তি করে এলোমেলো লেজারগুলি বৈদ্যুতিকভাবে পাম্প করা ইউভি লেজার, বায়োসেন্সর এবং অপটিক্যাল তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য আশাব্যঞ্জক। এর কারণ হল কম উৎপাদন খরচ এবং সাবস্ট্রেট উৎপাদনের জন্য সর্বোত্তম তাপমাত্রা পাউডারের জন্য প্রায় 500 ডিগ্রি সেলসিয়াস হতে দেখা গেছে। এটি 700 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রায় একটি সাধারণ লেজার স্ফটিক উৎপাদনের বিপরীতে। সমজাতীয় বড় স্ফটিকের আকারে উত্পাদিত হতে পারে না এমন পদার্থগুলিতে লেজার ক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য এলোমেলো লেজারের ব্যবহারকেও একটি সম্ভাব্য প্রয়োগ হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে। উপরন্তু, ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জগুলিতে যেখানে উচ্চ-প্রতিফলনশীল আয়না পাওয়া যায় না (যেমন, গামা-রে, এক্স-রে), একটি উপযুক্ত বিচ্ছুরণ মাধ্যম দ্বারা প্রদত্ত প্রতিক্রিয়া লেজার ক্রিয়ার বিকল্প হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। 2005 সালের আগে প্রস্তাবিত এই অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে অনেকগুলি ইতিমধ্যে নোগিনভ দ্বারা পর্যালোচনা করা হয়েছে। 2015 সালে, লুয়ান এবং সহকর্মীরা ফটোনিক বারকোড, অপ্টোমাইক্রোফ্লুইডিক্স, অপটিক্যাল ব্যাটারি, ক্যান্সার ডায়াগনস্টিক, স্পেকল-মুক্ত বায়োইমেজিং, অন-চিপ র্যান্ডম স্পেকট্রোমিটার, সময়-সমাধান মাইক্রোস্কোপি/স্পেকট্রোস্কোপি, সেন্সিং, বন্ধু-শত্রু সনাক্তকরণ ইত্যাদি সহ সম্প্রতি প্রদর্শিতগুলির উপর জোর দিয়ে তাদের মধ্যে কয়েকটি তুলে ধরেছিলেন। উপরন্তু, এলোমেলো লেজার স্বাভাবিকভাবেই দুটি প্রধান শ্রেষ্ঠত্বের অধিকারী, যথা, লেজার-স্তরের তীব্রতা এবং প্রশস্ত-আয়তাকার নির্গমন, যা তাপীয় আলোর উৎস, আলো-নির্গমনকারী-ডায়োড (এলইডি) এবং সাধারণ লেজারগুলিতে পারস্পরিক একচেটিয়া। এটি বিশ্বাস করা হয় যে এলোমেলো লেজার লেজার আলোকসজ্জা এবং স্পেকল-মুক্ত ইমেজিংয়ের জন্য একটি আশাব্যঞ্জক এবং উন্নত আলোর উৎস। আরও দেখুন লেজার নিবন্ধের তালিকা রেফারেন্স এক্সটার্নাল লিঙ্কস জার্নাল অফ অপটিক্স। বিশেষ সমস্যাঃ ন্যানো এবং র্যান্ডম লেজার। ফেব্রুয়ারী 2010 লেজার প্রকার লেজার বিজ্ঞান