લેસર રેડિયેશનની અરજી

લેસર - ઓપ્ટિકલ શ્રેણીમાં સુસંગત રેડિયેશનનું ક્વોન્ટમ જનરેટર (એમ્પ્લીફાયર). "લેસર" શબ્દની રચના કિરણોત્સર્ગના ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા પ્રકાશનું એમ્પ્લીફિકેશન નામના અંગ્રેજી નામના પ્રથમ અક્ષરો પરથી થાય છે. સક્રિય સામગ્રીના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, સોલિડ-સ્ટેટ લેસર, ગેસ અને લિક્વિડ લેસરો વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.

પ્રથમ પ્રકારના લેસરોમાં, રૂબીનો સૌથી વધુ અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. આવા લેસરના પ્રારંભિક મોડલ પૈકીનું એક મોનોલિથિક રૂબી ક્રિસ્ટલ (Cr2O3, A12O3) માં ત્રિસંયોજક ક્રોમિયમ આયન Cr3+ ના ઊર્જા સંક્રમણોનો ઉપયોગ કરે છે. પમ્પિંગ રેડિયેશનની ક્રિયા હેઠળ (5600 A ના ક્રમની તરંગલંબાઇ સાથે), Cr3+ આયન લેવલ 1 થી લેવલ 3 સુધી પસાર થાય છે, જેમાંથી લેવલ 2 અને 1 સુધી નીચે તરફનું સંક્રમણ શક્ય છે. જો મેટાસ્ટેબલ લેવલ 2 પર સંક્રમણ પ્રબળ હોય અને જો પમ્પિંગ પોસ્ટ પ્રદાન કરે છે, સ્તર 1 અને 2 પર વસ્તીનું વ્યુત્ક્રમ, પછી સ્તર 2 પરની વસ્તી સ્તર 1 પરની વસ્તી કરતાં વધી જશે.

Cr-ions3+માંથી એકના સ્વયંસ્ફુરિત સંક્રમણના કિસ્સામાં, આવર્તન સાથેનો ફોટોન લેવલ 2 થી લેવલ 1 e12 સુધી ઉત્સર્જિત થાય છે, જે રૂબી ક્રિસ્ટલ પર પ્રચાર કરવાનું શરૂ કરે છે.d -red ઉત્તેજિત Cr3+ આયનોનો સામનો કરતા, આ ફોટોન પ્રાથમિક ફોટોન સાથે પહેલેથી જ પ્રેરિત રેડિયેશનનું કારણ બને છે.

રૂબી સિંગલ ક્રિસ્ટલની પોલિશ્ડ અને સિલ્વર કિનારીઓમાંથી અસંખ્ય પ્રતિબિંબોને લીધે, ક્રિસ્ટલમાં રેડિયેશનની તીવ્રતા સતત વધી રહી છે. આ ફક્ત તે ફોટોન સાથે થાય છે, પ્રસારની દિશા કોમોટોરીખ છે જે સ્ફટિકની ધરી સાથે એક નાનો કોણ બનાવે છે. સ્ટીલ કિરણોત્સર્ગ બાજુની સપાટી દ્વારા સ્ફટિકને છોડે છે અને રેડિયેશન બીમની રચનામાં ભાગ લેતા નથી. રેડિયેશન બીમ એક છેડામાંથી બહાર નીકળે છે, જે અર્ધપારદર્શક અરીસો છે.

વિવિધ ઉદ્યોગોમાં ટેક્નોલોજીના સુધારણામાં મોટી પ્રગતિ ઓપ્ટિકલ ક્વોન્ટમ જનરેટર (લેસર)ના ઉપયોગ સાથે સંબંધિત છે. જેમ તમે જાણો છો, લેસર રેડિયેશન અન્ય બિન-લેસર પ્રકાશ સ્રોતો (થર્મલ, ગેસ ડિસ્ચાર્જ, વગેરે) ના કિરણોત્સર્ગથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. આ તફાવતોને લીધે વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં લેસરોનો વ્યાપક ઉપયોગ થયો છે.

લેસરોની મૂળભૂત રચનાને ધ્યાનમાં લો.

સામાન્ય રીતે, ઓપ્ટિકલ ક્વોન્ટમ જનરેટર (OQC) નો બ્લોક ડાયાગ્રામ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 1 (કેટલાક કિસ્સાઓમાં ડ્રાઇવ 4-7 ખૂટે છે).

સક્રિય પદાર્થ 1 માં, પમ્પિંગની ક્રિયા હેઠળ, તેમાંથી પસાર થતા કિરણોત્સર્ગને પ્રેરિત (બાહ્ય વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે) ઈલેક્ટ્રોન્સના ઉપલા ઉર્જા સ્તરોથી નીચલા સ્તરો સુધી પસાર થવાને કારણે વધે છે. આ કિસ્સામાં, સક્રિય પદાર્થના ગુણધર્મો લેસર ઉત્સર્જન આવર્તન નક્કી કરે છે.

સક્રિય પદાર્થ તરીકે, સ્ફટિકીય અથવા આકારહીન માધ્યમોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમાં સક્રિય તત્વોની અશુદ્ધિઓની થોડી માત્રા રજૂ કરવામાં આવે છે (સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોમાં); ધાતુઓના વાયુઓ અથવા વરાળ (ગેસ લેસરોમાં); કાર્બનિક રંગોના પ્રવાહી ઉકેલો (પ્રવાહી લેસરોમાં).

ચોખા. 1. ઓપ્ટિકલ ક્વોન્ટમ જનરેટરનો બ્લોક ડાયાગ્રામ

લેસર પંપ સિસ્ટમ 3 ની મદદથી, સક્રિય પદાર્થમાં શરતો બનાવવામાં આવે છે, જે રેડિયેશનને વિસ્તૃત કરવાનું શક્ય બનાવે છે. આ માટે, ઇલેક્ટ્રોનના અણુઓના ઊર્જા સ્તરોની વસ્તીનું વ્યુત્ક્રમ (પુનઃવિતરણ) બનાવવું જરૂરી છે, જેમાં ઉપલા સ્તરોની વસ્તી નીચલા સ્તરો કરતા વધારે છે. પમ્પિંગ સિસ્ટમ્સ તરીકે, તેનો ઉપયોગ સોલિડ-સ્ટેટ લેસર્સમાં થાય છે - ગેસ ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ, ગેસ લેસર્સમાં - ડાયરેક્ટ કરન્ટ સોર્સ, પલ્સ્ડ, એચએફ અને માઇક્રોવેવ જનરેટર્સ, અને લિક્વિડ લેસર્સમાં - એલએજી.

લેસરનો સક્રિય પદાર્થ ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટર 2 માં મૂકવામાં આવે છે, જે અરીસાઓની સિસ્ટમ છે, જેમાંથી એક અર્ધપારદર્શક છે અને રેઝોનેટરમાંથી લેસર રેડિયેશન દૂર કરવા માટે સેવા આપે છે.

ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરના કાર્યો તદ્દન વૈવિધ્યસભર છે: જનરેટરમાં સકારાત્મક પ્રતિસાદ બનાવવો, લેસર રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમની રચના કરવી વગેરે.

મોડ સિલેક્શન અને ફ્રીક્વન્સી સ્ટેબિલાઇઝેશન માટેનું ડિવાઇસ 5 લેસરના આઉટપુટ રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમની ગુણવત્તા સુધારવા માટે બનાવવામાં આવ્યું છે, એટલે કે તેને મોનોક્રોમેટિક ઓસિલેશનના સ્પેક્ટ્રમની નજીક લાવવા માટે.

લિક્વિડ લેસર્સમાં, સિસ્ટમ 6 ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી ટ્યુનિંગની વિશાળ શ્રેણી પ્રાપ્ત કરે છે. જો જરૂરી હોય તો, લેસરમાં રેડિયેશનનું કંપનવિસ્તાર અથવા તબક્કા મોડ્યુલેશન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. બાહ્ય મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉપકરણ 7 સાથે થાય છે.

લેસર પ્રકારો

આધુનિક લેસરોને વિવિધ માપદંડો અનુસાર વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

• તેમાં વપરાતા સક્રિય પદાર્થના પ્રકાર દ્વારા,

• ઓપરેટિંગ મોડ દ્વારા (સતત અથવા સ્પંદિત જનરેશન, ક્યૂ-સ્વિચ્ડ મોડ),

• કિરણોત્સર્ગના સ્પેક્ટ્રલ ગુણધર્મો દ્વારા (મલ્ટી-મોડ, સિંગલ-મોડ, સિંગલ-ફ્રિકવન્સી લેસરો), વગેરે.

ઉલ્લેખિત વર્ગીકરણોમાંનું પ્રથમ સૌથી સામાન્ય છે.

સોલિડ સ્ટેટ લેસરો

આ લેસરો સક્રિય પદાર્થ તરીકે સ્ફટિકીય અને આકારહીન માધ્યમોનો ઉપયોગ કરે છે. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોના ઘણા ફાયદા છે:

• માધ્યમના રેખીય લાભના ઉચ્ચ મૂલ્યો, જે લેસરના નાના અક્ષીય પરિમાણો સાથે લેસર મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે;

• પલ્સ મોડમાં અત્યંત ઉચ્ચ આઉટપુટ પાવર મૂલ્યો મેળવવાની શક્યતા.

સોલિડ સ્ટેટ લેસરોના મુખ્ય પ્રકારો છે:

1. રૂબી લેસર જેમાં ક્રોમિયમ આયન સક્રિય કેન્દ્ર છે. પેદા કરતી રેખાઓ સ્પેક્ટ્રમ (λ = 0.69 μm) ના લાલ પ્રદેશમાં આવેલી છે. સતત મોડમાં રેડિયેશનની આઉટપુટ પાવર ઘણી વોટ છે, સ્પંદનીય સ્થિતિમાં ઊર્જા 1 ms ના ક્રમની પલ્સ અવધિ સાથે કેટલાક સો જૌલ છે;

2. દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુના આયનો (મુખ્યત્વે નિયોડીમિયમ આયનો) પર આધારિત લેસર. આ લેસરોનો એક મહત્વપૂર્ણ ફાયદો એ છે કે ઓરડાના તાપમાને સતત મોડમાં ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા. આ લેસરોની મુખ્ય પેઢીની લાઇન ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં છે (λ = 1.06 μm). સતત મોડમાં આઉટપુટ પાવર લેવલ 1-2% ની કાર્યક્ષમતા સાથે 100-200 W સુધી પહોંચે છે.

ગેસ લેસરો

ગેસ લેસરોમાં વસ્તી વ્યુત્ક્રમણ ડિસ્ચાર્જની મદદથી અને અન્ય પ્રકારના પંમ્પિંગની મદદથી બંને પ્રાપ્ત થાય છે: રાસાયણિક, થર્મલ, વગેરે.

સોલિડ-સ્ટેટ ગેસ લેસરોની તુલનામાં, તેમના ઘણા ફાયદા છે:

• 0.2-400 માઇક્રોન તરંગલંબાઇની અત્યંત વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે;

• ગેસ લેસરોનું ઉત્સર્જન અત્યંત મોનોક્રોમેટિક અને દિશાત્મક છે;

• સતત કામગીરીમાં હાંસલ કરવા માટે ખૂબ ઊંચા આઉટપુટ પાવર લેવલને સક્ષમ કરો.

ગેસ લેસરોના મુખ્ય પ્રકારો:

1.હિલીયમ નિયોન લેસરો... મુખ્ય તરંગલંબાઇ સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન ભાગમાં છે (λ = 0.63 μm). આઉટપુટ પાવર સામાન્ય રીતે 100 mW કરતાં ઓછી હોય છે. અન્ય તમામ પ્રકારના લેસરોની તુલનામાં, હિલીયમ-નિયોન લેસરો ઉચ્ચતમ ડિગ્રી આઉટપુટ સુસંગતતા પ્રદાન કરે છે.

2. તાંબાના વરાળના લેસરો… રેડિયેશનની મુખ્ય પેઢી બે રેખાઓ પર બનાવવામાં આવે છે, જેમાંથી એક સ્પેક્ટ્રમના લીલા ભાગમાં (λ = 0.51 μm) અને બીજી પીળા (λ = 0.58 μm)માં હોય છે. આવા લેસરોમાં પલ્સ પાવર લગભગ 40 W ની સરેરાશ શક્તિ સાથે 200 kW સુધી પહોંચે છે.

3. આયન ગેસ લેસરો... આ પ્રકારના સૌથી સામાન્ય લેસર આર્ગોન લેસરો (λ = 0.49 — 0.51 µm) અને હિલીયમ-કેડમિયમ લેસરો (λ = 0.44 µm) છે.

4. મોલેક્યુલર CO2 લેસરો... સૌથી શક્તિશાળી જનરેશન λ = 10.6 μm પર પ્રાપ્ત થાય છે. CO2 લેસરોના cw મોડમાં આઉટપુટ પાવર અત્યંત ઊંચો છે અને અન્ય તમામ પ્રકારના લેસરોની સરખામણીમાં 15-30% ની પૂરતી ઊંચી કાર્યક્ષમતા સાથે 10 kW અથવા વધુ સુધી પહોંચે છે. પલ્સ પાવર્સ = 10 મેગાવોટ 10-100 ms ના ક્રમમાં પેદા થયેલ કઠોળના સમયગાળા સાથે પ્રાપ્ત થાય છે.

પ્રવાહી લેસરો

લિક્વિડ લેસરો જનરેટેડ ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી (λ = 0.3 µm થી λ = 1.3 µm સુધી) ની વિશાળ શ્રેણી પર ટ્યુનિંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. નિયમ પ્રમાણે, આવા લેસરોમાં, સક્રિય પદાર્થ કાર્બનિક રંગોના પ્રવાહી ઉકેલો છે (ઉદાહરણ તરીકે, રોડામાઇન સોલ્યુશન).

લેસર પરિમાણો

સુસંગતતા

લેસર રેડિયેશનનું એક વિશિષ્ટ લક્ષણ તેની સુસંગતતા છે.

સુસંગતતા એ સમય અને અવકાશમાં તરંગ પ્રક્રિયાઓના સંકલિત અભ્યાસક્રમ તરીકે સમજવામાં આવે છે. અવકાશી સુસંગતતા - અવકાશમાં વિવિધ બિંદુઓથી એકસાથે ઉત્સર્જિત તરંગોના તબક્કાઓ વચ્ચેની સુસંગતતા અને ટેમ્પોરલ સુસંગતતા - એક બિંદુથી ઉત્સર્જિત તરંગોના તબક્કાઓ વચ્ચેની સુસંગતતા સમયના વિરામની ક્ષણોમાં.

સુસંગત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન - સમાન ફ્રીક્વન્સીઝ અને સતત તબક્કાના તફાવત સાથે બે અથવા વધુ સ્ત્રોતોના ઓસિલેશન. રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં, સુસંગતતાની વિભાવના એ ઓસિલેશનના સ્ત્રોતો સુધી પણ વિસ્તરે છે જેની ફ્રીક્વન્સી સમાન નથી. ઉદાહરણ તરીકે, 2 સ્ત્રોતોના ઓસિલેશનને સુસંગત ગણવામાં આવે છે જો તેમની ફ્રીક્વન્સી f1 અને e2 એક તર્કસંગત સંબંધમાં હોય, એટલે કે. f1/f2 = n/m, જ્યાં n અને m પૂર્ણાંકો છે.

ઓસિલેશનના સ્ત્રોતો કે જે અવલોકન અંતરાલમાં લગભગ સમાન ફ્રીક્વન્સીઝ ધરાવે છે અને લગભગ સમાન તબક્કામાં તફાવત ધરાવે છે, અથવા ઓસિલેશનના સ્ત્રોતો કે જેનો આવર્તન ગુણોત્તર તર્કસંગત કરતા થોડો અલગ હોય છે, તેને લગભગ સુસંગત ઓસિલેશનના સ્ત્રોત કહેવામાં આવે છે.

દખલ કરવાની ક્ષમતા સુસંગત ઓસિલેશનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે. એ નોંધવું જોઇએ કે માત્ર સુસંગત તરંગો દખલ કરી શકે છે. નીચેનામાં, તે બતાવવામાં આવશે કે ઓપ્ટિકલ રેડિયેશન સ્ત્રોતોના ઉપયોગના ઘણા ક્ષેત્રો દખલગીરીની ઘટના પર ચોક્કસપણે આધારિત છે.

વિચલન

લેસર રેડિયેશનની ઉચ્ચ અવકાશી સુસંગતતા આ કિરણોત્સર્ગના નીચા વિચલન તરફ દોરી જાય છે, જે તરંગલંબાઇ λ અને લેસરમાં વપરાતા ઓપ્ટિકલ કેવિટીના પરિમાણો પર આધાર રાખે છે.

સામાન્ય પ્રકાશ સ્ત્રોતો માટે, જ્યારે વિશિષ્ટ અરીસાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ત્યારે પણ, વિચલન કોણ લેસરોની તુલનામાં લગભગ એકથી બે ક્રમની તીવ્રતાનો મોટો હોય છે.

લેસર રેડિયેશનનું નીચું વિચલન પરંપરાગત ફોકસિંગ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશ ઊર્જાની ઉચ્ચ પ્રવાહની ઘનતા મેળવવાની શક્યતા ખોલે છે.

લેસર રેડિયેશનની ઉચ્ચ ડાયરેક્ટિવિટી સ્થાનિક (વ્યવહારિક રીતે આપેલ ક્ષણે) વિશ્લેષણ, માપન અને આપેલ પદાર્થ પર અસર કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

વધુમાં, લેસર રેડિયેશનની ઉચ્ચ અવકાશી સાંદ્રતા ઉચ્ચારણ બિનરેખીય ઘટના તરફ દોરી જાય છે, જેમાં ચાલુ પ્રક્રિયાઓની પ્રકૃતિ ઇરેડિયેશનની તીવ્રતા પર આધારિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, આપણે મલ્ટિફોટન શોષણ તરફ નિર્દેશ કરી શકીએ છીએ, જે ફક્ત લેસર સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરતી વખતે જ જોવા મળે છે અને ઉચ્ચ ઉત્સર્જક શક્તિઓ પર પદાર્થ દ્વારા ઊર્જા શોષણમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

મોનોક્રોમ

રેડિયેશનની મોનોક્રોમેટિકિટીની ડિગ્રી એ આવર્તન શ્રેણી નક્કી કરે છે જેમાં ઉત્સર્જકની શક્તિનો મુખ્ય ભાગ સમાયેલ છે. ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનના સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરતી વખતે આ પરિમાણ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે અને તે રેડિયેશનના ટેમ્પોરલ સુસંગતતાની ડિગ્રી દ્વારા સંપૂર્ણપણે નિર્ધારિત થાય છે.

લેસરોમાં, તમામ કિરણોત્સર્ગ શક્તિ અત્યંત સાંકડી સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓમાં કેન્દ્રિત છે. ઉત્સર્જન રેખાની નાની પહોળાઈ લેસરમાં ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે અને તે મુખ્યત્વે બાદની રેઝોનન્સ ફ્રીક્વન્સીની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ધ્રુવીકરણ

અસંખ્ય ઉપકરણોમાં, કિરણોત્સર્ગના ધ્રુવીકરણ દ્વારા ચોક્કસ ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે, જે તરંગના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના વેક્ટરના મુખ્ય અભિગમને દર્શાવે છે.

સામાન્ય બિન-લેસર સ્ત્રોતો અસ્તવ્યસ્ત ધ્રુવીકરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. લેસર રેડિયેશન ગોળાકાર અથવા રેખીય ધ્રુવીકરણ છે. ખાસ કરીને, રેખીય ધ્રુવીકરણ સાથે ધ્રુવીકરણના પ્લેનને ફેરવવા માટે ખાસ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ સંદર્ભમાં, એ નોંધવું જોઈએ કે સંખ્યાબંધ ખાદ્ય ઉત્પાદનો માટે શોષણ બેન્ડની અંદર પ્રતિબિંબ ગુણાંક રેડિયેશનના ધ્રુવીકરણના પ્લેનની દિશા પર નોંધપાત્ર રીતે આધાર રાખે છે.

પલ્સ અવધિ. લેસરનો ઉપયોગ ખૂબ જ ટૂંકા ગાળાના કઠોળના સ્વરૂપમાં રેડિયેશન મેળવવાનું પણ શક્ય બનાવે છે (tp = 10-8-10-9 s). આ સામાન્ય રીતે રેઝોનેટર, મોડ લોકીંગ વગેરેના ક્યૂ-ફેક્ટરને મોડ્યુલેટ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.

અન્ય પ્રકારના કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોતોમાં, લઘુત્તમ પલ્સ સમયગાળો વધુ તીવ્રતાના કેટલાક ઓર્ડર છે, જે, ખાસ કરીને, આમ સ્પેક્ટ્રલ રેખાની પહોળાઈ છે.

જૈવિક પદાર્થો પર લેસર રેડિયેશનની અસરો

મોનોક્રોમેટિટી અને સુસંગતતાના સંયોજનમાં ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા સાથે લેસર રેડિયેશન એ જૈવિક પદાર્થોને અસર કરતું અનન્ય પરિબળ છે. મોનોક્રોમેટિકિટી ઑબ્જેક્ટ્સના ચોક્કસ પરમાણુ માળખાને પસંદગીયુક્ત રીતે અસર કરવાનું શક્ય બનાવે છે, અને ઇરેડિયેટેડ સિસ્ટમ્સના ઉચ્ચ સ્તરના સંગઠન સાથે સુસંગતતા અને ધ્રુવીકરણ, ચોક્કસ સંચિત (રેઝોનન્સ) અસર નક્કી કરે છે, જે કિરણોત્સર્ગના પ્રમાણમાં નીચા સ્તરે પણ મજબૂત ફોટોસ્ટીમ્યુલેશન તરફ દોરી જાય છે. કોષોમાં પ્રક્રિયાઓ, ફોટોમ્યુટેજેનેસિસ સુધી.

જ્યારે જૈવિક પદાર્થો લેસર કિરણોત્સર્ગના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે કેટલાક પરમાણુ બંધનો નાશ પામે છે અથવા પરમાણુઓનું માળખાકીય પરિવર્તન થાય છે, અને આ પ્રક્રિયાઓ પસંદગીયુક્ત હોય છે, એટલે કે, કેટલાક બોન્ડ ઇરેડિયેશન દ્વારા સંપૂર્ણપણે નાશ પામે છે, જ્યારે અન્ય વ્યવહારીક રીતે બદલાતા નથી. પરમાણુઓ સાથે લેસર રેડિયેશનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આવા ઉચ્ચારણ રેઝોનન્સ પાત્ર ચોક્કસ મેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓના પસંદગીયુક્ત ઉત્પ્રેરકની શક્યતા ખોલે છે, એટલે કે, મેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓ, આ પ્રતિક્રિયાઓનું પ્રકાશ નિયંત્રણ. આ કિસ્સામાં, લેસર રેડિયેશન એન્ઝાઇમની ભૂમિકા ભજવે છે.

લેસર પ્રકાશ સ્ત્રોતોના આવા ગુણધર્મોનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક જૈવસંશ્લેષણને વધારવા માટે વિશાળ શક્યતાઓ ખોલે છે.

યીસ્ટના લેસર ઇરેડિયેશનનો ઉપયોગ લક્ષિત જૈવસંશ્લેષણ માટે કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, કેરોટીનોઇડ્સ અને લિપિડ્સ, અને વધુ વ્યાપક રીતે, બદલાયેલ જૈવ-સંશ્લેષણ અભિગમ સાથે નવા મ્યુટન્ટ યીસ્ટ સ્ટ્રેન્સ મેળવવા માટે.

અસંખ્ય ખાદ્ય ઉદ્યોગોમાં, લેસર ઇરેડિયેશનનો ઉપયોગ કરીને, પ્રોટીન પરમાણુઓને પોલિપેપ્ટાઇડ ટુકડાઓમાં તોડી નાખતા ઉત્સેચકોના પ્રવૃત્તિ ગુણોત્તરને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરી શકાય છે અને આ ટુકડાઓને એમિનો એસિડમાં હાઇડ્રોલાઈઝ કરે છે.

સાઇટ્રિક એસિડના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં, લેસર સ્ટીમ્યુલેશન ઉત્પાદનની ઉપજમાં 60% નો વધારો હાંસલ કરે છે અને તે જ સમયે ઉપ-ઉત્પાદનોની સામગ્રીને ઘટાડે છે. ફૂગમાં લિપોજેનેસિસનું લેસર ફોટોસ્ટીમ્યુલેશન અખાદ્ય મશરૂમ કાચા માલની પ્રક્રિયા દરમિયાન ખાદ્ય અને તકનીકી ચરબીના ઉત્પાદનને સક્ષમ કરે છે. માઇક્રોબાયોલોજીકલ ઉદ્યોગમાં વપરાતી ફૂગમાં પ્રજનન અંગોની રચનાના લેસર ઉત્તેજના પર પણ ડેટા મેળવવામાં આવ્યો હતો.

એ નોંધવું જોઇએ કે, પરંપરાગત પ્રકાશ સ્રોતોથી વિપરીત, લેસર સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન ભાગમાં રસને જંતુરહિત કરવામાં સક્ષમ છે, જે બોટલના કાચ દ્વારા સીધા જ લેસરોનો ઉપયોગ કરીને વંધ્યીકરણની શક્યતા ખોલે છે.

લેસર વંધ્યીકરણની એક રસપ્રદ વિશેષતા નોંધવામાં આવી છે. જો નીચા પાવર સ્તરે લેસર ઇરેડિયેશન અને ઇરેડિયેશન માટે માઇક્રોબાયલ કોશિકાઓના અસ્તિત્વના વળાંકો વ્યવહારીક રીતે સુસંગત હોય છે, તો જ્યારે લેસર ઇરેડિયેશનની ચોક્કસ શક્તિ લગભગ 100 kW/cm2 હોય છે, ત્યારે તેની અસરકારકતામાં તીવ્ર વધારો થાય છે. લેસર રેડિયેશનની જંતુરહિત ક્રિયા, એટલે કે. કોષ મૃત્યુની સમાન અસર હાંસલ કરવા માટે ઓછી શક્તિના સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરતા ઘણી ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.

જ્યારે અસંગત પ્રકાશ સ્ત્રોત સાથે ઇરેડિયેટ થાય છે, ત્યારે આ અસર જોવા મળતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે કોષો શક્તિશાળી પલ્સથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે રૂબી લેસર માટે 50% સુધીના કોષોને હિટ કરવા માટે એક ફ્લેશ પૂરતી છે, જ્યારે તે જ ઊર્જા, લાંબા સમય સુધી શોષાય છે, એટલું જ નહીં નુકસાન પણ કરતું નથી. , પણ સુક્ષ્મસજીવોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાઓની તીવ્રતા તરફ દોરી જાય છે.

વર્ણવેલ અસર એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે, સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, ફોટોકેમિકલ પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશતા પરમાણુઓ પ્રકાશના એક ક્વોન્ટમ (એક-ફોટોન શોષણ) ને શોષી લે છે, જે તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં વધારો કરે છે. ઘટના કિરણોત્સર્ગના ઉચ્ચ સ્તરે, બે-ની સંભાવના. ફોટોન શોષણ વધે છે, જેમાં એક પરમાણુ એક સાથે બે ફોટોનને શોષી લે છે. આ કિસ્સામાં, રાસાયણિક પરિવર્તનની કાર્યક્ષમતા ઝડપથી વધે છે અને પરમાણુઓની રચનાને વધુ કાર્યક્ષમતા સાથે નુકસાન થાય છે.

જ્યારે શક્તિશાળી લેસર રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે અન્ય બિનરેખીય અસરો થાય છે જે પરંપરાગત પ્રકાશ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરતી વખતે જોવા મળતી નથી. આમાંની એક અસરો ફ્રિક્વન્સી f ની રેડિયેશન પાવરના ભાગનું ફ્રીક્વન્સીઝ 2f, 3f, વગેરેના રેડિયેશનમાં રૂપાંતર છે. (ઓપ્ટિકલ હાર્મોનિક્સની પેઢી). આ અસર ઉચ્ચ ઇરેડિયેશન સ્તરે ઇરેડિયેટેડ માધ્યમના બિન-રેખીય ગુણધર્મોને કારણે છે.

કારણ કે તે જાણીતું છે કે જૈવિક પદાર્થો યુવી કિરણોત્સર્ગની ક્રિયા માટે સૌથી વધુ સંવેદનશીલ છે, હાર્મોનિક્સની વંધ્યીકરણ અસર સૌથી અસરકારક રહેશે. તે જ સમયે, જો કોઈ ઑબ્જેક્ટને યુવી કિરણોત્સર્ગના સ્ત્રોત સાથે સીધા જ ઇરેડિયેટ કરવામાં આવે છે, તો ઉત્સર્જકની મોટાભાગની ઘટના શક્તિ સપાટીના સ્તરોમાં શોષાઈ જશે. વર્ણવેલ કિસ્સામાં, યુવી રેડિયેશન ઑબ્જેક્ટની અંદર જ ઉત્પન્ન થાય છે, જે વંધ્યીકરણ અસરની વોલ્યુમેટ્રિક પ્રકૃતિ તરફ દોરી જાય છે. દેખીતી રીતે, આ કિસ્સામાં, વંધ્યીકરણ પ્રક્રિયાની વધુ કાર્યક્ષમતાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે.

દ્વિસંગી બેક્ટેરિયલ સિસ્ટમ્સમાં બીજા પ્રકારના સુક્ષ્મસજીવોના વિકાસને ઉત્તેજિત કરતી વખતે, લક્ષિત "પસંદગીયુક્ત" વંધ્યીકરણ ઉત્પન્ન કરવા માટે, લેસર રેડિયેશનની ઉચ્ચ સ્તરની મોનોક્રોમેટિટી એક પ્રકારના બેક્ટેરિયાને વંધ્યીકૃત કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

એપ્લિકેશનના આ ક્ષેત્રો ઉપરાંત, લેસરોનો ઉપયોગ વિવિધ જથ્થાઓને માપવા માટે પણ થાય છે - સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, ઑબ્જેક્ટના વિસ્થાપન (દખલગીરી પદ્ધતિ), સ્પંદનો, પ્રવાહ વેગ (લેસર એનિમોમીટર), ઑપ્ટિકલી પારદર્શક માધ્યમોમાં અસંગતતા. લેસરોની મદદથી, સપાટીની ગુણવત્તાનું નિરીક્ષણ કરવું, બાહ્ય પરિબળો પર આપેલ પદાર્થના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોની અવલંબનનો અભ્યાસ કરવો, સુક્ષ્મસજીવો સાથે પર્યાવરણના દૂષણને માપવા વગેરે શક્ય છે.