लेजर शक्ति के सिद्धांत और औद्योगिक अनुप्रयोगों का अन्वेषण

लेजर तकनीक में, शक्ति एक मूलभूत पैरामीटर है जो सीधे उपकरण चयन और प्रक्रिया दक्षता को प्रभावित करती है। चाहे लेजर वेल्डिंग, सफाई, नक़्क़ाशी, काटने या अंकन के लिए, लेजर शक्ति प्रसंस्करण गति और गुणवत्ता निर्धारित करने में केंद्रीय भूमिका निभाती है। हालाँकि, लेज़र शक्ति की विविध अभिव्यक्तियाँ अक्सर भ्रम पैदा कर सकती हैं। यह आलेख लेजर पावर अवधारणाओं, संबंधित मापदंडों और उनके अनुप्रयोगों की व्यापक जांच प्रदान करता है।

लेजर पावर की परिभाषा और इकाइयाँ

राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) के अनुसार, लेज़र शक्ति को "वह दर जिस पर लेज़र ऊर्जा उत्सर्जित करता है" के रूप में परिभाषित किया गया है। सीधे शब्दों में कहें तो, यह मापता है कि लेजर कितनी तेजी से ऊर्जा छोड़ता है। लेज़र शक्ति के लिए मानक इकाइयाँ वाट (W), किलोवाट (kW), या मिलीवाट (mW) हैं। एक वाट इंगित करता है कि एक लेज़र प्रति सेकंड एक जूल ऊर्जा जारी कर सकता है। इसलिए, एक 100W लेजर प्रत्येक सेकंड में 100 जूल ऊर्जा छोड़ता है।

लेज़र शक्ति और शक्ति घनत्व के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है। जबकि 50W और 200W लेजर समान कार्यों को करने के लिए ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित कर सकता है, उच्च शक्ति वाला लेजर प्रति सेकंड अधिक ऊर्जा उत्पादन के कारण काम को तेजी से पूरा करता है। लेज़र शक्ति केवल प्रति इकाई समय में जारी कुल ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है, न कि उसकी सांद्रता का।

सतत तरंग बनाम स्पंदित लेजर

लेज़र मुख्य रूप से दो श्रेणियों में आते हैं जो शक्ति का अलग-अलग उपयोग करते हैं:

• सतत तरंग लेजर:ये स्थिर दर से ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक 50W निरंतर लेजर लगातार 50 जूल प्रति सेकंड जारी करता है।
• स्पंदित लेजर:ये ऊर्जा संचय करने के लिए स्पंदनों के बीच संक्षिप्त विराम के साथ, विस्फोटों में ऊर्जा छोड़ते हैं। यह स्पंदित लेजर को उच्च शिखर ऊर्जा स्तर प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।

सामग्री के पृथक्करण के लिए आवश्यक उच्च शिखर ऊर्जा उत्पन्न करने की उनकी क्षमता के कारण स्पंदित लेजर आम तौर पर अंकन, सफाई और नक़्क़ाशी जैसे अनुप्रयोगों में निरंतर तरंग लेजर से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

विस्तृत लेजर पैरामीटर्स

नाड़ी ऊर्जा

प्रत्येक लेजर पल्स में विशिष्ट ऊर्जा होती है, जिसे आमतौर पर मिलीजूल (एमजे) में मापा जाता है। कम ऊर्जा की आवश्यकता वाले एप्लिकेशन कम पल्स सेटिंग्स का उपयोग कर सकते हैं।

पल्स अवधि

इसका तात्पर्य यह है कि प्रत्येक पल्स कितने समय तक चलती है, जिससे ऊर्जा एकाग्रता प्रभावित होती है। कम अवधि में उच्च शिखर शक्ति प्राप्त होती है। पल्स अवधि को पल्स लंबाई भी कहा जाता है, जो लेजर प्रकार के आधार पर फेमटोसेकंड से लेकर नैनोसेकंड तक होती है।

पल्स पुनरावृत्ति दर

हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) या किलोहर्ट्ज़ (केएचजेड) में मापा जाता है, यह प्रति सेकंड दालों को इंगित करता है। उच्च शक्ति वाले लेजर प्रति सेकंड अधिक पल्स उत्सर्जित कर सकते हैं। पुनरावृत्ति दर और शक्ति के बीच संबंध नीचे दिखाया गया है:

स्थान का आकार

गैर-समान ऊर्जा वितरण के साथ लेजर बीम के विभिन्न आकार (गोलाकार, वर्गाकार, आयताकार) हो सकते हैं। स्पॉट आकार उस व्यास को संदर्भित करता है जहां ऊर्जा सबसे अधिक केंद्रित होती है। छोटे धब्बे उच्च शिखर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं और इन्हें फोकसिंग लेंस जैसे ऑप्टिकल घटकों का उपयोग करके समायोजित किया जा सकता है।

बीम प्रोफ़ाइल

यह बताता है कि बीम व्यास में ऊर्जा कैसे वितरित होती है। गाऊसी प्रोफाइल छोटे स्थानों के साथ उच्च शिखर प्राप्त करते हैं, जबकि फ्लैट-टॉप प्रोफाइल क्लीनर कटौती के लिए अधिक समान ऊर्जा वितरण प्रदान करते हैं। बीम प्रोफाइल को विशेष विश्लेषक का उपयोग करके मापा जाता है।

लेज़र शक्ति स्तर

विभिन्न शक्ति अवधारणाओं को समझने से पता चलता है कि कैसे 100W लेजर बहुत अधिक प्रभावी शक्ति उत्पन्न कर सकता है।

औसत शक्ति

लेज़र शक्ति के समतुल्य, यह एक सेकंड में लेज़र के औसत आउटपुट को दर्शाता है। निरंतर और स्पंदित 100W लेजर दोनों में 100W की औसत शक्ति होती है।

चरम शक्ति

यह विशिष्ट अंतराल के दौरान उच्चतम बिजली उत्पादन है। छोटी दालों में ऊर्जा को केंद्रित करने से अत्यधिक उच्च शिखर शक्ति स्तर बनता है, जिसकी गणना पल्स ऊर्जा को पल्स अवधि से विभाजित करके की जाती है।

शक्ति घनत्व

इसे विकिरण भी कहा जाता है, यह पैरामीटर (डब्ल्यू/सेमी² में मापा जाता है) बीम क्षेत्र की शक्ति से संबंधित करके ऊर्जा एकाग्रता को दर्शाता है। अधिक शक्ति को छोटे स्थानों पर केंद्रित करने से उच्च शक्ति घनत्व उत्पन्न होता है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों

लेज़र पावर सेटिंग्स अनुप्रयोग के अनुसार काफी भिन्न होती हैं:

• हाई-पावर मार्किंग:500W फ़ाइबर लेज़र सामग्रियों में उच्च ऊर्जा प्रदान करके गहरे, टिकाऊ निशान बनाते हैं।
• लो-पॉवर एनीलिंग:कम-शक्ति वाले लेज़रों के साथ हल्का ताप सतह की अखंडता को संरक्षित करते हुए रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करता है।

निष्कर्ष

लेज़र प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए लेज़र शक्ति अवधारणाओं में महारत हासिल करना आवश्यक है। पल्स ऊर्जा, अवधि, पुनरावृत्ति दर, स्पॉट आकार और बीम प्रोफाइल जैसे मापदंडों के सावधानीपूर्वक समायोजन के माध्यम से, ऑपरेटर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऊर्जा उत्पादन को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं। उचित पावर सेटिंग्स लेजर प्रसंस्करण कार्यों में दक्षता और गुणवत्ता दोनों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती हैं।