কেন ক্লাসিক ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্য 808nm, 1064nm, এবং 1550nm?

1. আলোর উৎস (লেজার)

এর মৌলিক উপাদান কলেজারতিনটি অংশে বিভক্ত করা যেতে পারে: একটি পাম্প উত্স (যা কাজের মাধ্যমে জনসংখ্যার বিপরীততা অর্জনের জন্য শক্তি সরবরাহ করে); একটি কার্যকরী মাধ্যম (যার একটি উপযুক্ত শক্তি স্তরের কাঠামো রয়েছে যা পাম্পের ক্রিয়াকলাপের অধীনে জনসংখ্যার বিপরীতে সক্ষম করে, ইলেকট্রনগুলিকে উচ্চ শক্তির স্তর থেকে নিম্ন স্তরে স্থানান্তরিত করতে এবং ফোটনের আকারে শক্তি প্রকাশ করতে দেয়); এবং একটি অনুরণিত গহ্বর।

কাজের মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যগুলি নির্গত লেজার আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে।

একটি 808nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মূলধারার লেজারটি একটি অর্ধপরিবাহী লেজার। সেমিকন্ডাক্টরের ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি নির্গত লেজার আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে, যা 808nm কে তুলনামূলকভাবে সাধারণ অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্য তৈরি করে। 808nm ধরনের সেমিকন্ডাক্টর লেজারটিও প্রাচীনতম এবং সবচেয়ে নিবিড়ভাবে গবেষণা করা হয়েছে। এর সক্রিয় অঞ্চল হয় অ্যালুমিনিয়াম-ধারণকারী উপকরণ (যেমন InAlGaAs) বা অ্যালুমিনিয়াম-মুক্ত উপকরণ (যেমন GaAsP) নিয়ে গঠিত। এই ধরনের লেজার কম খরচে, উচ্চ দক্ষতা এবং দীর্ঘ জীবনের মতো সুবিধা প্রদান করে।

1064nm হল সলিড-স্টেট লেজারের জন্য একটি ক্লাসিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য। কাজের উপাদান হল একটি নিওডিয়ামিয়াম (Nd)-ডোপড YAG (yttrium অ্যালুমিনিয়াম গারনেট Y3AI5012) স্ফটিক৷ YAG ক্রিস্টালের অ্যালুমিনিয়াম আয়নগুলি Nd-doped cations এর সাথে synergistically ইন্টারঅ্যাক্ট করে, একটি উপযুক্ত স্থানিক কাঠামো এবং শক্তি ব্যান্ড গঠন তৈরি করে। উত্তেজনা শক্তির ক্রিয়াকলাপের অধীনে, এনডি ক্যাশনগুলি একটি উত্তেজিত অবস্থায় উত্তেজিত হয়, তেজস্ক্রিয় পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায় এবং লেসিং তৈরি করে। উপরন্তু, Nd:YAG স্ফটিক চমৎকার স্থিতিশীলতা এবং একটি অপেক্ষাকৃত দীর্ঘ অপারেটিং জীবন প্রদান করে।

সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি ব্যবহার করে 1550nm লেজারগুলিও তৈরি করা যেতে পারে। সাধারণত ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে InGaAsP, InGaAsN এবং InGaAlAs।

2. ব্যবহার এবং অ্যাপ্লিকেশন

ইনফ্রারেড ব্যান্ডের অসংখ্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে, যেমন অপটিক্যাল যোগাযোগ, স্বাস্থ্যসেবা, বায়োমেডিকাল ইমেজিং, লেজার প্রক্রিয়াকরণ এবং আরও অনেক কিছু।

একটি উদাহরণ হিসাবে অপটিক্যাল যোগাযোগ নিন। বর্তমান ফাইবার-অপ্টিক যোগাযোগ কোয়ার্টজ ফাইবার ব্যবহার করে। আলো ক্ষতি ছাড়াই দীর্ঘ দূরত্বে তথ্য বহন করতে পারে তা নিশ্চিত করার জন্য, আমাদের অবশ্যই বিবেচনা করতে হবে যে আলোর কোন তরঙ্গদৈর্ঘ্য ফাইবারের মাধ্যমে সর্বোত্তমভাবে প্রেরণ করা হয়।

কাছাকাছি-ইনফ্রারেড ব্যান্ডে, সাধারণ কোয়ার্টজ ফাইবারের ক্ষতি বর্ধিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে হ্রাস পায়, অপরিষ্কার শোষণের শিখরগুলি বাদ দিয়ে। 0.85 μm, 1.31 μm এবং 1.55 μm-এ তিনটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের "জানালা" খুব কম ক্ষতির সাথে বিদ্যমান। আলোর উৎস লেজারের নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ফটোডিটেক্টর ফটোডিওডের তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রতিক্রিয়া অবশ্যই এই তিনটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জানালার সাথে সারিবদ্ধ হতে হবে। বিশেষত, পরীক্ষাগারের অবস্থার অধীনে, 1.55 μm-এ ক্ষতি 0.1419 dB/km-এ পৌঁছেছে, কোয়ার্টজ ফাইবারের তাত্ত্বিক ক্ষতির সীমার কাছাকাছি।

এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে আলো তুলনামূলকভাবে ভালভাবে জৈবিক টিস্যুতে প্রবেশ করতে পারে এবং ফটোথার্মাল থেরাপির মতো এলাকায় এর প্রয়োগ রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, Yue et al. সায়ানাইন নিয়ার-ইনফ্রারেড ডাই IR780 ব্যবহার করে হেপারিন-ফোলেট টার্গেটেড ন্যানো পার্টিকেল তৈরি করেছে, যার সর্বাধিক শোষণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 780 এনএম এবং একটি নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 807 এনএম। 10 mg/mL এর ঘনত্বে, 2 মিনিটের জন্য লেজার বিকিরণ (808 nm লেজার, 0.6 W/cm² শক্তি ঘনত্ব) তাপমাত্রা 23°C থেকে 42°C পর্যন্ত বৃদ্ধি করে। ফোলেট রিসেপ্টর-পজিটিভ MCF-7 টিউমার বহনকারী ইঁদুরগুলিতে 1.4 মিলিগ্রাম/কেজি ডোজ দেওয়া হয়েছিল, এবং টিউমারগুলি 5 মিনিটের জন্য 808 এনএম লেজার আলো (0.8 W/cm²) দিয়ে বিকিরণ করা হয়েছিল। পরের দিনগুলিতে উল্লেখযোগ্য টিউমার সংকোচন লক্ষ্য করা গেছে।

অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে ইনফ্রারেড লিডার অন্তর্ভুক্ত। বর্তমান 905 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডের দুর্বল আবহাওয়ার হস্তক্ষেপ ক্ষমতা এবং বৃষ্টি ও কুয়াশার মধ্যে অপর্যাপ্ত অনুপ্রবেশ রয়েছে। 1.5 μm এ লেজার বিকিরণ 1.5-1.8 μm বায়ুমণ্ডলীয় উইন্ডোর মধ্যে পড়ে, যার ফলে বাতাসে কম ক্ষয় হয়। তদ্ব্যতীত, 905 এনএম চোখের-বিপজ্জনক ব্যান্ডের মধ্যে পড়ে, ক্ষতি কমানোর জন্য শক্তির সীমাবদ্ধতা প্রয়োজন। যাইহোক, 1550 এনএম চোখের জন্য নিরাপদ, তাই এটি লিডারেও অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পায়।

সংক্ষেপে,লেজারএই তরঙ্গদৈর্ঘ্য উভয়ই পরিপক্ক এবং খরচ-কার্যকর, এবং তারা বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে চমৎকার কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে। এই কারণগুলি একত্রিত হয়ে এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যগুলিতে লেজারগুলির ব্যাপক ব্যবহারের দিকে পরিচালিত করেছে।