Solid-state laser
સોલિડ-સ્ટેટ લેસર એ એક લેસર છે જે ડાઈ લેસરની જેમ પ્રવાહી અથવા ગેસ લેસરની જેમ ગેસને બદલે ઘન ગેઇન માધ્યમનો ઉપયોગ કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર-આધારિત લેસરો પણ ઘન સ્થિતિમાં હોય છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે તેને ઘન-સ્થિતિ લેસરોથી અલગ વર્ગ તરીકે ગણવામાં આવે છે, જેને લેસર ડાયોડ કહેવાય છે. સોલિડ-સ્ટેટ મીડિયા સામાન્ય રીતે, સોલિડ-સ્ટેટ લેસરના સક્રિય માધ્યમમાં કાચ અથવા સ્ફટિકીય "યજમાન" સામગ્રી હોય છે, જેમાં નિયોડિયમિયમ, ક્રોમિયમ, એરબિયમ, થુલિયમ અથવા યટરબિયમ જેવા "ડોપન્ટ" ઉમેરવામાં આવે છે. ઘણા સામાન્ય ડોપન્ટ્સ દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વો છે, કારણ કે આવા આયનોની ઉત્તેજિત સ્થિતિઓ તેમના સ્ફટિક જાળી (ફોનોન) ના થર્મલ સ્પંદનો સાથે મજબૂત રીતે જોડાયેલી નથી, અને તેમના કાર્યકારી થ્રેશોલ્ડને લેસર પંપીંગની પ્રમાણમાં ઓછી તીવ્રતા પર પહોંચી શકાય છે. ઘણા સેંકડો સોલિડ-સ્ટેટ મીડિયા છે જેમાં લેસર ક્રિયા પ્રાપ્ત થઈ છે, પરંતુ પ્રમાણમાં થોડા પ્રકારો વ્યાપક ઉપયોગમાં છે. આમાંથી, કદાચ સૌથી સામાન્ય નિયોડિયમિયમ-ડોપ્ડ યટ્રિયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (Nd: YAG) છે. નિયોડિયમિયમ-ડોપ્ડ ગ્લાસ (એન. ડી.: ગ્લાસ) અને યટર્બિયમ-ડોપ્ડ ગ્લાસ અથવા સિરામિક્સનો ઉપયોગ ખૂબ જ ઉચ્ચ શક્તિ સ્તર (ટેરાવાટ્સ) અને ઉચ્ચ ઊર્જા (મેગાજોલ્સ) પર, બહુવિધ-બીમ જડતા બંધન ફ્યુઝન માટે થાય છે. લેસર માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રથમ સામગ્રી કૃત્રિમ રુબી સ્ફટિકો હતી. રૂબી લેસર્સનો ઉપયોગ હજુ પણ કેટલીક એપ્લિકેશનો માટે થાય છે, પરંતુ તેમની ઓછી પાવર કાર્યક્ષમતાને કારણે તે સામાન્ય નથી. ઓરડાના તાપમાને, રુબી લેસરો માત્ર પ્રકાશના ટૂંકા કઠોળ બહાર કાઢે છે, પરંતુ ક્રાયોજેનિક તાપમાને તેમને કઠોળની સતત ટ્રેન બહાર કાઢે છે. કેટલાક સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને કેટલીક ઇન્ટ્રાકેવિટી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને ટ્યુન કરી શકાય છે, જે ઇટાલોન, પ્રિઝમ અને ગ્રેટિંગ્સ અથવા આના સંયોજનનો ઉપયોગ કરે છે. ટાઇટેનિયમ-ડોપ્ડ નીલમનો વ્યાપક ઉપયોગ તેની વ્યાપક ટ્યુનિંગ શ્રેણી, 660 થી 1080 નેનોમીટર માટે થાય છે. એલેક્ઝાન્ડ્રાઇટ લેસરો 700 થી 820 એનએમ સુધી ટ્યુન કરી શકાય છે અને લાભ માધ્યમના લાંબા ઊર્જા સંગ્રહ સમય અને વધુ નુકસાન થ્રેશોલ્ડને કારણે ટાઇટેનિયમ-નીલમ લેસરો કરતાં વધુ ઊર્જા કઠોળ પેદા કરે છે. પમ્પિંગ સોલિડ સ્ટેટ લેસિંગ મીડિયા સામાન્ય રીતે ફ્લેશલેમ્પ અથવા આર્ક લેમ્પનો ઉપયોગ કરીને અથવા લેસર ડાયોડ દ્વારા ઓપ્ટિકલી પમ્પ કરવામાં આવે છે. ડાયોડ-પમ્પ્ડ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે અને વધુ સામાન્ય બની ગયા છે કારણ કે ઉચ્ચ-શક્તિ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોની કિંમતમાં ઘટાડો થયો છે. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો અને ફાઇબર લેસરોના મોડ લોકીંગ મોડ લોકીંગમાં વ્યાપક ઉપયોગો છે, કારણ કે મોટા-ઊર્જા અલ્ટ્રા-શોર્ટ કઠોળ મેળવી શકાય છે. બે પ્રકારના સંતૃપ્ત શોષક છે જેનો વ્યાપકપણે મોડ લોકર તરીકે ઉપયોગ થાય છેઃ સેસમ અને એસડબલ્યુસીએનટી. ગ્રાફિનનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ સામગ્રીઓ લેસરને ટૂંકા કઠોળ બનાવવા માટે સંતૃપ્ત શોષણ તરીકે ઓળખાતી બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ વર્તણૂકનો ઉપયોગ કરે છે. વર્તમાન કાર્યક્રમો અને વિકાસ સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને એફ-35 લાઈટનિંગ II માટે વૈકલ્પિક શસ્ત્રો તરીકે વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે, અને તે નજીકની કામગીરીની સ્થિતિ સુધી પહોંચી રહ્યા છે, તેમજ નોર્થ્રોપ ગ્રુમેનની ફાયરસ્ટ્રાઇક લેસર હથિયાર પ્રણાલીની રજૂઆત પણ થઈ રહી છે. એપ્રિલ 2011 માં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ નૌકાદળે ઉચ્ચ ઊર્જા સોલિડ સ્ટેટ લેસરનું પરીક્ષણ કર્યું હતું. ચોક્કસ શ્રેણી વર્ગીકૃત કરવામાં આવી છે, પરંતુ તેઓએ કહ્યું કે તે "યાર્ડ્સ નહીં માઇલ" ફાયર કરે છે. યુરેનિયમ-ડોપ્ડ કેલ્શિયમ ફ્લોરાઇડ એ 1960 ના દાયકામાં શોધાયેલ સોલિડ સ્ટેટ લેસરનો બીજો પ્રકાર હતો. યોર્કટાઉન હાઇટ્સ (યુ. એસ.) માં આઇ. બી. એમ. ની પ્રયોગશાળાઓમાં પીટર સોરોકિન અને મિરેક સ્ટીવેન્સનએ મૈમનના રૂબી લેસર પછી ટૂંક સમયમાં 2.5 માઇક્રોન પર લેસિંગ હાંસલ કર્યું. યુ. એસ. આર્મી 58 કેડબલ્યુ ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ કરીને ટ્રક-માઉન્ટેડ લેસર સિસ્ટમનું પરીક્ષણ કરવાની તૈયારી કરી રહી છે. લેસરની માપનીયતા શક્તિના વિવિધ સ્તરે ડ્રોનથી માંડીને વિશાળ જહાજો સુધીની દરેક વસ્તુ પર ઉપયોગ કરે છે. નવું લેસર તેના બીમમાં ઉપલબ્ધ ઊર્જાનો 40 ટકા હિસ્સો મૂકે છે, જે સોલિડ-સ્ટેટ લેસર માટે ખૂબ ઊંચો માનવામાં આવે છે. વધુને વધુ લશ્કરી વાહનો અને ટ્રકો અદ્યતન હાઇબ્રિડ એન્જિન અને પ્રોપલ્શન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં હોવાથી જે લેસરો જેવી એપ્લિકેશનો માટે વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, તે એપ્લિકેશનો ટ્રકો, ડ્રોન, જહાજો, હેલિકોપ્ટર અને વિમાનોમાં ફેલાય તેવી શક્યતા છે. ડિસ્ક લેસર લેસર બાંધકામ સોલિડ-સ્ટેટ ડાય લેસર સંદર્ભો પણ જુઓ