قریب اورکت سے درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز

سپیکٹرل رینج کی مختلف تعریفیں۔

عام طور پر، جب لوگ انفراریڈ روشنی کے ذرائع کے بارے میں بات کرتے ہیں، تو وہ ~700–800 nm (مرئی طول موج کی حد کی اوپری حد) سے زیادہ ویکیوم طول موج کے ساتھ روشنی کا حوالہ دیتے ہیں۔

اس تفصیل میں طول موج کی نچلی حد کو واضح طور پر بیان نہیں کیا گیا ہے کیونکہ انسان کی آنکھ کا انفراریڈ کے بارے میں ادراک کسی پہاڑ پر کٹنے کے بجائے آہستہ آہستہ کم ہوتا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، انسانی آنکھ کو 700 nm پر روشنی کا ردعمل پہلے ہی بہت کم ہے، لیکن اگر روشنی کافی مضبوط ہو، تو انسانی آنکھ 750 nm سے زیادہ طول موج کے ساتھ کچھ لیزر ڈائیوڈس کے ذریعے خارج ہونے والی روشنی کو بھی دیکھ سکتی ہے، جو کہ انفراریڈ بھی بناتی ہے۔ لیزرز ایک حفاظتی خطرہ۔ اگر یہ انسانی آنکھ کے لیے بہت زیادہ روشن نہ ہو تو بھی اس کی اصل طاقت بہت زیادہ ہو سکتی ہے۔

اسی طرح، اورکت روشنی کے منبع (700~800 nm) کی نچلی حد کی طرح، اورکت روشنی کے منبع کی اوپری حد کی تعریف کی حد بھی غیر یقینی ہے۔ عام طور پر، یہ تقریبا 1 ملی میٹر ہے.

اورکت بینڈ کی کچھ عام تعریفیں یہ ہیں:

قریب اورکت سپیکٹرل خطہ (جسے IR-A بھی کہا جاتا ہے)، حد ~750-1400 nm۔

اس طول موج والے خطے میں خارج ہونے والے لیزرز شور اور انسانی آنکھوں کی حفاظت کے مسائل کا شکار ہیں، کیونکہ انسانی آنکھ کا فوکس کرنے کا فنکشن قریب اورکت اور دکھائی دینے والی روشنی کی حدود کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، تاکہ قریب کے اورکت بینڈ کی روشنی کے منبع کو منتقل کیا جا سکے۔ اسی طرح حساس ریٹنا، لیکن قریب اورکت بینڈ روشنی حفاظتی پلک جھپکنے کے اضطراری کو متحرک نہیں کرتا ہے۔ نتیجتاً انسانی آنکھ کے ریٹینا کو بے حسی کی وجہ سے ضرورت سے زیادہ توانائی سے نقصان پہنچتا ہے۔ لہذا، اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع کا استعمال کرتے وقت، آنکھوں کی حفاظت پر پوری توجہ دینا ضروری ہے.

مختصر طول موج اورکت (SWIR, IR-B) کی حد 1.4-3 μm سے ہے۔

یہ علاقہ آنکھوں کے لیے نسبتاً محفوظ ہے کیونکہ یہ روشنی ریٹنا تک پہنچنے سے پہلے آنکھ سے جذب ہو جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، فائبر آپٹک مواصلات میں استعمال ہونے والے ایربیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر اس خطے میں کام کرتے ہیں۔

مڈ ویو انفراریڈ (MWIR) کی حد 3-8 μm ہے۔

ماحول خطے کے کچھ حصوں میں مضبوط جذب کو ظاہر کرتا ہے۔ اس بینڈ میں بہت سی وایمنڈلیی گیسوں کی جذب لائنیں ہوں گی، جیسے کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) اور پانی کے بخارات (H2O)۔ اس کے علاوہ چونکہ بہت سی گیسیں اس بینڈ میں مضبوط جذب کی نمائش کرتی ہیں مضبوط جذب کی خصوصیات اس سپیکٹرل خطے کو فضا میں گیس کا پتہ لگانے کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال کرتی ہیں۔

لانگ ویو انفراریڈ (LWIR) کی حد 8-15 μm ہے۔

اگلا دور انفراریڈ (FIR) ہے، جس کی حد 15 μm-1 ملی میٹر ہے (لیکن 50 μm سے شروع ہونے والی تعریفیں بھی ہیں، ISO 20473 دیکھیں)۔ یہ سپیکٹرل خطہ بنیادی طور پر تھرمل امیجنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اس مضمون کا مقصد قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع کے ساتھ براڈ بینڈ ٹیون ایبل ویو لینتھ لیزرز کے انتخاب پر تبادلہ خیال کرنا ہے، جس میں مندرجہ بالا شارٹ ویو لینتھ انفراریڈ (SWIR، IR-B، 1.4-3 μm تک) اور کچھ حصہ شامل ہوسکتا ہے۔ وسط لہر اورکت (MWIR، رینج 3-8 μm ہے)۔

عام درخواست

اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع کا ایک عام اطلاق ٹریس گیسوں میں لیزر جذب سپیکٹرا کی شناخت ہے (مثلاً طبی تشخیص اور ماحولیاتی نگرانی میں ریموٹ سینسنگ)۔ یہاں، تجزیہ وسط اورکت اسپیکٹرل خطے میں بہت سے مالیکیولز کے مضبوط اور خصوصیت کے جذب بینڈ کا فائدہ اٹھاتا ہے، جو "سالماتی فنگر پرنٹس" کے طور پر کام کرتے ہیں۔ اگرچہ ان میں سے کچھ مالیکیولز کا مطالعہ قریب کے اورکت والے خطے میں پین جذب لائنوں کے ذریعے بھی کیا جا سکتا ہے، چونکہ قریب کے اورکت لیزر ذرائع کو تیار کرنا آسان ہے، اس لیے درمیانی اورکت والے خطے میں زیادہ حساسیت کے ساتھ مضبوط بنیادی جذب لائنوں کے استعمال کے فوائد ہیں۔ .

وسط اورکت امیجنگ میں، اس بینڈ میں روشنی کے ذرائع بھی استعمال ہوتے ہیں۔ لوگ عام طور پر اس حقیقت کا فائدہ اٹھاتے ہیں کہ درمیانی اورکت روشنی مواد میں گہرائی میں گھس سکتی ہے اور اس میں کم بکھرنا ہے۔ مثال کے طور پر، متعلقہ ہائپر اسپیکٹرل امیجنگ ایپلی کیشنز میں، قریب اورکت سے درمیانی اورکت تک ہر پکسل (یا ووکسیل) کے لیے سپیکٹرل معلومات فراہم کر سکتے ہیں۔

درمیانی اورکت لیزر ذرائع کی مسلسل ترقی کی وجہ سے، جیسے فائبر لیزر، غیر دھاتی لیزر مواد کی پروسیسنگ ایپلی کیشنز زیادہ سے زیادہ عملی ہوتی جا رہی ہیں۔ عام طور پر، لوگ مواد کو منتخب طور پر ہٹانے کے لیے بعض مواد، جیسے پولیمر فلموں کے ذریعے اورکت روشنی کے مضبوط جذب کا فائدہ اٹھاتے ہیں۔

ایک عام معاملہ یہ ہے کہ الیکٹرانک اور آپٹو الیکٹرانک آلات میں الیکٹروڈ کے لیے استعمال ہونے والی انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO) شفاف کنڈکٹو فلموں کو منتخب لیزر ایبلیشن کے ذریعے تشکیل دینے کی ضرورت ہے۔ ایک اور مثال آپٹیکل ریشوں پر کوٹنگز کی عین مطابق اتار چڑھاؤ ہے۔ اس طرح کی ایپلی کیشنز کے لیے اس بینڈ میں مطلوبہ پاور لیول عام طور پر لیزر کٹنگ جیسی ایپلی کیشنز کے لیے درکار طاقت سے بہت کم ہوتے ہیں۔

قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع بھی فوج کی طرف سے گرمی کے متلاشی میزائلوں کے خلاف دشاتمک انفراریڈ جوابی اقدامات کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ انفراریڈ کیمروں کو بلائنڈنگ کرنے کے لیے موزوں اعلیٰ آؤٹ پٹ پاور کے علاوہ، ماحول کے ٹرانسمیشن بینڈ (تقریباً 3-4 μm اور 8-13 μm) کے اندر وسیع اسپیکٹرل کوریج کی بھی ضرورت ہوتی ہے تاکہ سادہ نوچ والے فلٹرز کو انفراریڈ ڈیٹیکٹر کی حفاظت سے روکا جا سکے۔

اوپر بیان کردہ وایمنڈلیی ٹرانسمیشن ونڈو کو ڈائریکشنل بیم کے ذریعے فری اسپیس آپٹیکل کمیونیکیشن کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس مقصد کے لیے کوانٹم کاسکیڈ لیزر بہت سے ایپلی کیشنز میں استعمال کیے جاتے ہیں۔

کچھ معاملات میں، درمیانی اورکت الٹرا شارٹ دالیں درکار ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، کوئی لیزر سپیکٹروسکوپی میں درمیانی اورکت فریکوئنسی کنگھی استعمال کر سکتا ہے، یا لیس کرنے کے لیے الٹرا شارٹ دالوں کی اونچی چوٹی کی شدت کا فائدہ اٹھا سکتا ہے۔ یہ موڈ لاکڈ لیزر سے تیار کیا جا سکتا ہے۔

خاص طور پر، قریب اورکت سے درمیانی اورکت روشنی کے ذرائع کے لیے، کچھ ایپلی کیشنز میں طول موج یا طول موج کی ٹیون ایبلٹی اسکین کرنے کے لیے خصوصی تقاضے ہوتے ہیں، اور قریب اورکت سے درمیانی اورکت طول موج کے ٹیون ایبل لیزرز بھی ان ایپلی کیشنز میں انتہائی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

مثال کے طور پر، سپیکٹروسکوپی میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز ضروری اوزار ہیں، چاہے گیس سینسنگ، ماحولیاتی نگرانی، یا کیمیائی تجزیہ میں۔ سائنس دان مخصوص سالماتی جذب لائنوں کا پتہ لگانے کے لیے لیزر کی طول موج کو درست طریقے سے وسط اورکت رینج میں رکھنے کے لیے ایڈجسٹ کرتے ہیں۔ اس طرح وہ مادے کی ساخت اور خصوصیات کے بارے میں تفصیلی معلومات حاصل کر سکتے ہیں، جیسے رازوں سے بھری کوڈ بک کو کریک کرنا۔

میڈیکل امیجنگ کے میدان میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز بھی اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ وہ بڑے پیمانے پر غیر ناگوار تشخیصی اور امیجنگ ٹیکنالوجیز میں استعمال ہوتے ہیں۔ لیزر کی طول موج کو درست طریقے سے ٹیون کرنے سے، درمیانی اورکت روشنی حیاتیاتی بافتوں میں گھس سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ہائی ریزولوشن امیجز ہوتے ہیں۔ یہ بیماریوں اور اسامانیتاوں کا پتہ لگانے اور ان کی تشخیص کے لیے اہم ہے، جیسے کہ جادوئی روشنی انسانی جسم کے اندرونی رازوں میں جھانک رہی ہے۔

دفاع اور سلامتی کا میدان درمیانی انفراریڈ ٹیون ایبل لیزرز کے استعمال سے بھی الگ نہیں کیا جا سکتا۔ یہ لیزرز انفراریڈ انسدادی اقدامات میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں، خاص طور پر گرمی کے متلاشی میزائلوں کے خلاف۔ مثال کے طور پر، ڈائریکشنل انفراریڈ کاؤنٹر میژرز سسٹم (DIRCM) ہوائی جہاز کو میزائلوں کے ذریعے ٹریک کرنے اور حملہ کرنے سے بچا سکتا ہے۔ لیزر کی طول موج کو تیزی سے ایڈجسٹ کر کے، یہ سسٹم آنے والے میزائلوں کے رہنمائی کے نظام میں مداخلت کر سکتے ہیں اور فوری طور پر جنگ کا رخ موڑ سکتے ہیں، جیسے آسمان کی حفاظت کرنے والی جادوئی تلوار۔

ریموٹ سینسنگ ٹیکنالوجی زمین کے مشاہدے اور نگرانی کا ایک اہم ذریعہ ہے، جس میں انفراریڈ ٹیون ایبل لیزرز کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔ ماحولیاتی نگرانی، ماحولیاتی تحقیق، اور زمین کا مشاہدہ جیسے شعبے ان لیزرز کے استعمال پر انحصار کرتے ہیں۔ وسط اورکت ٹیون ایبل لیزرز سائنسدانوں کو ماحول میں گیسوں کی مخصوص جذب لائنوں کی پیمائش کرنے کے قابل بناتے ہیں، جو کہ ایک جادوئی آئینے کی طرح موسمیاتی تحقیق، آلودگی کی نگرانی اور موسم کی پیشن گوئی میں مدد کے لیے قیمتی ڈیٹا فراہم کرتے ہیں جو فطرت کے اسرار کی بصیرت فراہم کرتا ہے۔

صنعتی ترتیبات میں، درمیانی اورکت ٹیون ایبل لیزرز بڑے پیمانے پر درست مواد کی پروسیسنگ کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لیزرز کو طول موج پر جوڑ کر جو کچھ مواد کے ذریعے مضبوطی سے جذب ہوتے ہیں، وہ سلیکٹیو ایبلیشن، کاٹنے یا ویلڈنگ کو قابل بناتے ہیں۔ یہ الیکٹرانکس، سیمی کنڈکٹرز اور مائیکرو مشیننگ جیسے شعبوں میں صحت سے متعلق مینوفیکچرنگ کو قابل بناتا ہے۔ درمیانی انفراریڈ ٹیون ایبل لیزر ایک باریک پالش شدہ نقش و نگار چاقو کی طرح ہے، جس سے صنعت کو باریک تراشی ہوئی مصنوعات تیار کرنے اور ٹیکنالوجی کی خوب صورتی دکھانے کی اجازت ملتی ہے۔