Laser beam quality
لیزر سائنس میں، لیزر بیم کا معیار بیم کی روشنی کے نمونے کے پہلوؤں اور کسی خاص لیزر بیم کے پھیلاؤ اور تبدیلی کی خصوصیات (خلائی بینڈوڈتھ معیار) کی خوبیوں کی وضاحت کرتا ہے۔ بیم پیٹرن کا مشاہدہ اور ریکارڈنگ کرکے، مثال کے طور پر، کوئی بھی بیم کی مقامی موڈ کی خصوصیات کا اندازہ لگا سکتا ہے اور آیا بیم کو رکاوٹ سے کاٹا جا رہا ہے یا نہیں ؛ لیزر بیم کو لینس سے فوکس کرکے اور کم سے کم اسپاٹ سائز کی پیمائش کرکے، ڈفریکشن کی حد یا فوکسنگ کے معیار کی تعداد کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ انتھونی ای سیگ مین وہ پہلے شخص تھے جنہوں نے لیزر بیم کے معیار کے عنصر کے لیے رسمی حیثیت کی تجویز پیش کی جس کی پیمائش کی جا سکتی ہے اور طول موج سے آزاد مختلف بیموں کا موازنہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس عنصر کو بیم پروپیگنڈےشن تناسب (M2) کہا جاتا ہے، اور اس کا بیم پیرامیٹر پروڈکٹ سے گہرا تعلق ہے۔ اگرچہ M2 عنصر بیم کی مقامی خصوصیات کے بارے میں تفصیل نہیں دیتا ہے، لیکن یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ یہ ایک بنیادی موڈ گاؤسی بیم ہونے کے کتنے قریب ہے۔ یہ بیم کے لیے سب سے چھوٹے اسپاٹ سائز کے ساتھ ساتھ بیم کے انحراف کا بھی تعین کرتا ہے۔ ایم 2 بیم کی مسخ کا اشارہ بھی دے سکتا ہے، مثال کے طور پر، لیزر گین میڈیم میں پاور انڈیوسڈ تھرمل لینزنگ، کیونکہ اس میں اضافہ ہوگا۔ ایک سادہ کوالٹی میٹرک کے طور پر M2 پیرامیٹر کی کچھ حدود ہیں۔ اس کی درست پیمائش کرنا مشکل ہو سکتا ہے، اور پس منظر کے شور جیسے عوامل M2 میں بڑی غلطیاں پیدا کر سکتے ہیں۔ تقسیم کی "دم" میں اچھی طرح سے طاقت والی بیموں میں ایم 2 توقع سے کہیں زیادہ بڑا ہوتا ہے۔ نظریہ طور پر، ایک مثالی ٹوفیٹ لیزر بیم میں لامحدود M2 ہوتا ہے، حالانکہ یہ کسی بھی جسمانی طور پر قابل حصول ٹوفیٹ بیم کے بارے میں درست نہیں ہے۔ خالص بیسیل بیم کے لیے، کوئی ایم 2 کا حساب بھی نہیں لگا سکتا۔ "کوالٹی" کی تعریف بھی درخواست پر منحصر ہے۔ جبکہ ایک اعلی معیار کا سنگل موڈ گوسیئن بیم (اتحاد کے قریب M2) بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے بہترین ہے، دیگر ایپلی کیشنز کے لیے یکساں ملٹی موڈ ٹوفیٹ بیم کی شدت کی تقسیم کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک مثال لیزر سرجری ہے۔ پاور ان دی بالٹی اور سٹریہل تناسب بیم کے معیار کی وضاحت کرنے کی دو دیگر کوششیں ہیں۔ یہ دونوں طریقے لیزر بیم پروفائلر کا استعمال کرتے ہیں تاکہ اس بات کی پیمائش کی جا سکے کہ کسی دیئے گئے علاقے میں کتنی طاقت پہنچائی جاتی ہے۔ ایم 2، بالٹی میں طاقت، اور سٹریہل تناسب کے درمیان کوئی آسان تبدیلی بھی نہیں ہے۔ M2 تعریفیں خلا کے ذریعے پھیلنے والے خالص گوسی TEM00 غیر مرکوز بیم کے انحراف کی مساوات اس طرح دی گئی ہے، (1) جہاں D00 بیم کمر کا قطر ہے، اور λ طول موج ہے۔ اعلی موڈ کی بیم اکثر بڑی بیم کمر، D0، اور/یا تیز تر انحراف کے ساتھ شروع ہوتی ہیں۔ اس صورت میں مساوات (1) بن جاتی ہے، (2) جہاں θ0 اور D0 ایک اعلی موڈ بیم کا انحراف اور کمر ہیں اور M2 1 سے زیادہ ہے اور اسے ISO 11146 معیار کے مطابق "بیم پھیلاؤ کا تناسب" کہا جاتا ہے۔ جب ایک گوسی لیزر بیم فوکس ہوتا ہے، تو فوکسڈ اسپاٹ قطر کی تعریف اس طرح کی جاتی ہے، (3) جہاں d00 مثالی فوکسڈ اسپاٹ قطر ہے، f فوکسنگ لینس کی فوکل لمبائی ہے، اور D00 ان پٹ بیم کمر ہے اور اسے لینس سے ایک فوکل لمبائی رکھی جاتی ہے جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔ تاہم، جب ایک ملٹی موڈ بیم مرکوز ہوتا ہے، تو مساوات (3) بن جاتی ہے۔ (4) M2 پیمائش M2 کا تعین واحد بیم پروفائل پیمائش سے نہیں کیا جا سکتا۔ آئی ایس او/ڈی آئی ایس 11146 اس بات کی وضاحت کرتا ہے کہ ایم 2 کا حساب پیمائش کے سلسلے سے کیا جانا چاہیے جیسا کہ نیچے دیے گئے اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے۔ ایم 2 کو حقیقی بیموں پر معروف فوکل لمبائی کے فکسڈ پوزیشن لینس کے ساتھ بیم کو فوکس کرکے ماپا جاتا ہے، اور پھر بیم کمر اور انحراف کی خصوصیات کی پیمائش کی جاتی ہے۔ یہ پیمائش لیزر بیم پروفائلر سے لی جا سکتی ہے۔ متعدد پیمائش اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ کم از کم بیم کا قطر مل جائے اور ایک "وکر فٹ" کو فعال کرتی ہے جو پیمائش کی غلطی کو کم سے کم کرکے حساب کی درستگی کو بہتر بناتا ہے۔ حوالہ جات بیم کا معیار