লেজার বলতে উদ্দীপিত বিকিরণ বিবর্ধন এবং প্রয়োজনীয় ফিডব্যাকের মাধ্যমে সমান্তরাল, একবর্ণী ও সুসংগত আলোক রশ্মি উৎপন্ন করার প্রক্রিয়া ও যন্ত্রকে বোঝায়। মূলত, লেজার উৎপাদনের জন্য তিনটি উপাদানের প্রয়োজন হয়: একটি “রেজোনেটর”, একটি “গেইন মিডিয়াম” এবং একটি “পাম্পিং সোর্স”।
ক. নীতি
একটি পরমাণুর গতিশীল অবস্থাকে বিভিন্ন শক্তি স্তরে ভাগ করা যায়, এবং যখন পরমাণুটি একটি উচ্চ শক্তি স্তর থেকে একটি নিম্ন শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত হয়, তখন এটি সংশ্লিষ্ট শক্তির ফোটন নির্গত করে (যাকে স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ বলা হয়)। একইভাবে, যখন একটি ফোটন কোনো শক্তি স্তর ব্যবস্থায় আপতিত হয় এবং তা দ্বারা শোষিত হয়, তখন এটি পরমাণুটিকে একটি নিম্ন শক্তি স্তর থেকে একটি উচ্চ শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত করে (যাকে উত্তেজিত শোষণ বলা হয়); তারপর, উচ্চ শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত হওয়া কিছু পরমাণু নিম্ন শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত হয় এবং ফোটন নির্গত করে (যাকে উদ্দীপিত বিকিরণ বলা হয়)। এই গতিগুলো বিচ্ছিন্নভাবে ঘটে না, বরং প্রায়শই সমান্তরালভাবে ঘটে। যখন আমরা উপযুক্ত মাধ্যম, অনুনাদক, বা পর্যাপ্ত বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মতো পরিস্থিতি তৈরি করি, তখন উদ্দীপিত বিকিরণ বিবর্ধিত হয়ে উদ্দীপিত শোষণের চেয়ে বেশি হয়ে যায়, এবং তখন সাধারণত ফোটন নির্গত হয়, যার ফলে লেজার আলো তৈরি হয়।
খ. শ্রেণিবিন্যাস
যে মাধ্যমে লেজার উৎপন্ন হয়, তার উপর ভিত্তি করে লেজারকে তরল লেজার, গ্যাস লেজার এবং কঠিন লেজারে ভাগ করা যায়। বর্তমানে সবচেয়ে প্রচলিত সেমিকন্ডাক্টর লেজার হলো এক ধরনের সলিড-স্টেট লেজার।
গ. গঠন
অধিকাংশ লেজার তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: এক্সাইটেশন সিস্টেম, লেজার উপাদান এবং অপটিক্যাল রেজোনেটর। এক্সাইটেশন সিস্টেম হলো এমন ডিভাইস যা আলো, বৈদ্যুতিক বা রাসায়নিক শক্তি উৎপন্ন করে। বর্তমানে, ব্যবহৃত প্রধান উদ্দীপক মাধ্যমগুলো হলো আলো, বিদ্যুৎ বা রাসায়নিক বিক্রিয়া। লেজার উপাদান হলো এমন পদার্থ যা লেজার আলো উৎপন্ন করতে পারে, যেমন রুবি, বেরিলিয়াম গ্লাস, নিয়ন গ্যাস, সেমিকন্ডাক্টর, জৈব রঞ্জক ইত্যাদি। অপটিক্যাল রেজোন্যান্স নিয়ন্ত্রণের কাজ হলো উৎপাদিত লেজারের উজ্জ্বলতা বৃদ্ধি করা এবং লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও দিক সমন্বয় ও নির্বাচন করা।
ঘ. আবেদন
লেজারের ব্যাপক ব্যবহার রয়েছে, প্রধানত ফাইবার যোগাযোগ, লেজার রেঞ্জিং, লেজার কাটিং, লেজার অস্ত্র, লেজার ডিস্ক ইত্যাদিতে।
ই. ইতিহাস
১৯৫৮ সালে, আমেরিকান বিজ্ঞানী জিয়াওলুও এবং টাউন্স একটি জাদুকরী ঘটনা আবিষ্কার করেন: যখন তাঁরা একটি বৈদ্যুতিক বাতির আলো একটি বিরল মৃত্তিকা স্ফটিকের উপর ফেলেন, তখন স্ফটিকটির অণুগুলো উজ্জ্বল, সর্বদা একত্রে শক্তিশালী আলো নির্গত করে। এই ঘটনার উপর ভিত্তি করে, তাঁরা "লেজার নীতি" প্রস্তাব করেন, অর্থাৎ, যখন কোনো পদার্থকে তার অণুর স্বাভাবিক কম্পন কম্পাঙ্কের সমান শক্তি দ্বারা উত্তেজিত করা হয়, তখন এটি এই শক্তিশালী আলো উৎপন্ন করে যা বিচ্ছুরিত হয় না – লেজার। এ বিষয়ে তাঁরা গুরুত্বপূর্ণ গবেষণাপত্র রচনা করেন।
সায়োলো ও টাউন্সের গবেষণার ফলাফল প্রকাশের পর, বিভিন্ন দেশের বিজ্ঞানীরা নানা পরীক্ষামূলক পরিকল্পনা প্রস্তাব করেন, কিন্তু সেগুলো সফল হয়নি। ১৯৬০ সালের ১৫ই মে, ক্যালিফোর্নিয়ার হিউজ ল্যাবরেটরির বিজ্ঞানী মেম্যান ঘোষণা করেন যে তিনি ০.৬৯৪৩ মাইক্রন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি লেজার তৈরি করতে সক্ষম হয়েছেন, যা ছিল মানুষের তৈরি সর্বপ্রথম লেজার। এর মাধ্যমে মেম্যানই বিশ্বের প্রথম বিজ্ঞানী হিসেবে লেজারকে ব্যবহারিক ক্ষেত্রে নিয়ে আসেন।
১৯৬০ সালের ৭ই জুলাই, মেম্যান বিশ্বের প্রথম লেজারের জন্মের ঘোষণা দেন। মেম্যানের পরিকল্পনাটি ছিল একটি উচ্চ-তীব্রতার ফ্ল্যাশ টিউব ব্যবহার করে রুবি স্ফটিকের মধ্যে থাকা ক্রোমিয়াম পরমাণুগুলোকে উদ্দীপ্ত করা, যার ফলে একটি অত্যন্ত ঘনীভূত ও সরু লাল আলোর স্তম্ভ তৈরি হয়। এটিকে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে প্রক্ষেপণ করা হলে, এর তাপমাত্রা সূর্যের পৃষ্ঠের তাপমাত্রার চেয়েও বেশি হতে পারে।
সোভিয়েত বিজ্ঞানী এইচ. গামা বাসভ ১৯৬০ সালে সেমিকন্ডাক্টর লেজার আবিষ্কার করেন। সেমিকন্ডাক্টর লেজারের গঠন সাধারণত পি স্তর, এন স্তর এবং সক্রিয় স্তর দ্বারা গঠিত, যা একটি ডাবল হেটেরোজংশন তৈরি করে। এর বৈশিষ্ট্যগুলো হলো: ছোট আকার, উচ্চ কাপলিং দক্ষতা, দ্রুত সাড়া দেওয়ার গতি, অপটিক্যাল ফাইবারের আকারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও আকার, সরাসরি মডুলেট করার ক্ষমতা এবং ভালো সঙ্গতি।
ছয়, লেজারের কিছু প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্র
এফ. লেজার যোগাযোগ
তথ্য প্রেরণের জন্য আলোর ব্যবহার আজকাল খুবই সাধারণ। উদাহরণস্বরূপ, জাহাজগুলো যোগাযোগের জন্য আলো ব্যবহার করে এবং ট্র্যাফিক লাইটে লাল, হলুদ ও সবুজ রঙ ব্যবহৃত হয়। কিন্তু সাধারণ আলো ব্যবহার করে তথ্য প্রেরণের এই সমস্ত উপায় শুধুমাত্র স্বল্প দূরত্বের মধ্যেই সীমাবদ্ধ। আলোর মাধ্যমে সরাসরি দূরবর্তী স্থানে তথ্য প্রেরণ করতে চাইলে, সাধারণ আলো ব্যবহার করা যাবে না, কেবল লেজারই ব্যবহার করতে হবে।
তাহলে লেজার কীভাবে সরবরাহ করা হয়? আমরা জানি যে তামার তারের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ পরিবহন করা যায়, কিন্তু সাধারণ ধাতব তারের মধ্য দিয়ে আলো পরিবহন করা যায় না। এই উদ্দেশ্যে, বিজ্ঞানীরা এমন একটি ফিলামেন্ট তৈরি করেছেন যা আলো প্রেরণ করতে পারে, যাকে অপটিক্যাল ফাইবার বলা হয়। অপটিক্যাল ফাইবার বিশেষ কাচের উপাদান দিয়ে তৈরি, এর ব্যাস মানুষের চুলের চেয়েও পাতলা, সাধারণত ৫০ থেকে ১৫০ মাইক্রন এবং এটি খুব নরম।
প্রকৃতপক্ষে, ফাইবারের ভেতরের কোরটি হলো উচ্চ প্রতিসরাঙ্কের স্বচ্ছ অপটিক্যাল গ্লাস, এবং বাইরের আবরণটি নিম্ন প্রতিসরাঙ্কের গ্লাস বা প্লাস্টিক দিয়ে তৈরি। এই ধরনের গঠন একদিকে, ভেতরের কোর বরাবর আলোকে প্রতিসরিত করতে পারে, ঠিক যেমন জলের পাইপের মধ্যে দিয়ে জল সামনের দিকে প্রবাহিত হয়, এবং তারের মধ্যে দিয়ে বিদ্যুৎও সামনের দিকে সঞ্চারিত হয়, এমনকি হাজার হাজার প্যাঁচ ও বাঁকের পরেও। অন্যদিকে, নিম্ন প্রতিসরাঙ্কের আবরণটি আলোকে বাইরে বেরিয়ে যাওয়া থেকে আটকাতে পারে, ঠিক যেমন জলের পাইপ চুইয়ে পড়ে না এবং তারের অন্তরক স্তর বিদ্যুৎ পরিবহন করে না।
অপটিক্যাল ফাইবারের আবির্ভাব আলো প্রেরণের পদ্ধতির সমাধান করেছে, কিন্তু এর মানে এই নয় যে এর মাধ্যমে যেকোনো আলো অনেক দূরে প্রেরণ করা যায়। শুধুমাত্র উচ্চ উজ্জ্বলতা, বিশুদ্ধ রঙ এবং ভালো দিকনির্দেশক লেজারই তথ্য প্রেরণের জন্য সবচেয়ে আদর্শ আলোর উৎস; এটি ফাইবারের এক প্রান্ত থেকে প্রায় কোনো ক্ষতি ছাড়াই প্রবেশ করে এবং অন্য প্রান্ত থেকে নির্গত হয়। তাই, অপটিক্যাল কমিউনিকেশন মূলত লেজার কমিউনিকেশন, যার মধ্যে রয়েছে বৃহৎ ধারণক্ষমতা, উচ্চ গুণমান, উপকরণের ব্যাপক উৎস, শক্তিশালী গোপনীয়তা, স্থায়িত্ব ইত্যাদির মতো সুবিধা। বিজ্ঞানীরা এটিকে যোগাযোগ ক্ষেত্রে একটি বিপ্লব হিসেবে স্বাগত জানিয়েছেন এবং এটি প্রযুক্তিগত বিপ্লবের অন্যতম উজ্জ্বলতম অর্জন।
পোস্ট করার সময়: ২৯ জুন, ২০২৩