येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट। सिंथेटिक पत्थर. पुनर्चक्रित कोरंडम अपशिष्ट का उपयोग करके गैस वातावरण में उगाए गए रंगहीन गार्नेट और क्रिस्टल के मूल गुण

कई प्रकार के संश्लेषित पत्थर हैं जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं। ये क्रिस्टल भौतिक विज्ञान में शोध करते समय दुर्घटनावश विकसित हो गए थे। ठोस. इनमें से कुछ क्रिस्टल को काटने के बाद गहनों में इस्तेमाल किया जाने लगा।

स्ट्रोंटियम टाइटेनेट

इनमें से एक सिंथेटिक स्ट्रोंटियम टाइटेनेट है, जिसे वर्न्यूइल बर्नर में उगाया जाता है। स्ट्रोंटियम टाइटेनेट है रासायनिक संरचना SrTiO3. स्ट्रोंटियम टाइटेनेट और खनिज पेरोव्स्काइट (CaTiO3) अपनी घन संरचना और क्रिस्टल आकार में बहुत समान हैं। स्ट्रोंटियम टाइटेनेट आइसोट्रोपिक है, लगभग रंगहीन है, सोडियम प्रकाश में इसका अपवर्तक सूचकांक 2.410 है, बी से जी तक की सीमा में 0.19 का फैलाव है। विशिष्ट गुरुत्व 5.1, कठोरता 6. स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के अन्य नाम भी हैं जैसे स्टारिलियन, फेबुलाइट, डायजेम। ब्रिलियंट-कट स्ट्रोंटियम टाइटेनेट हीरे के समान है, हालांकि इसकी कठोरता या 3.52 के विशिष्ट गुरुत्व से भी इसे आसानी से पहचाना जा सकता है, और यह पराबैंगनी प्रकाश में प्रतिदीप्त नहीं होता है। इस तथ्य के कारण कि स्ट्रोंटियम टाइटेनेट को हीरे से अलग करना आसान है, इसका उपयोग आभूषणों में नहीं किया जाता था।

लिथियम नाइओबेट

एक अन्य पदार्थ जो प्रकृति में नहीं पाया जाता है लेकिन कृत्रिम रूप से उगाया जा सकता है वह है लिथियम नाइओबेट। सोडियम नाइओबेट ने लिनोबेट नाम से अमेरिकी आभूषण बाजार में प्रवेश किया। लिथियम नाइओबेट अधिकतर रंगहीन रूप से उगाया जाता है, लेकिन यदि विशेष योजक मिलाए जाएं तो यह लाल से बैंगनी तक रंग प्राप्त कर सकता है। लिथियम नाइओबेट की रासायनिक संरचना LiNbO3 है। अपने हिसाब से रासायनिक गुणयह स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के गुणों के बहुत करीब है। लेकिन स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के विपरीत, यह कृत्रिम रूप से विकसित पदार्थ आइसोट्रोपिक नहीं है, बल्कि एकअक्षीय या अन्यथा त्रिकोणीय है। लिथियम नाइओबेट का सोडियम प्रकाश में एक साधारण किरण का अपवर्तनांक 2.30 है, और एक गैर-साधारण किरण का अपवर्तनांक 2.21 है। लिथियम नाइओबेट की कठोरता 5.5 है, विशिष्ट गुरुत्व 4.64 है, बी से जी तक की सीमा में फैलाव 0.120 है, जो हीरे के फैलाव से 3 गुना अधिक है।

भौतिकविदों ने गार्नेट के समान संरचना वाले कई पदार्थों को संश्लेषित किया है। ऐसे खनिज प्रकृति में नहीं पाए जाते। इन गार्नेट जैसे पदार्थों का रासायनिक सूत्र X3AL3O12 है। इन पदार्थों को वर्न्यूइल बर्नर में या कज़ोक्राल्स्की विधि का उपयोग करके बनाया जाता है, जिसमें बीज के रूप में पिघले हुए ऊपर निलंबित एक प्राकृतिक खनिज को तब तक नीचे किया जाता है जब तक कि यह पिघले हुए सतह को नहीं छू लेता है, और फिर इसे ऊपर उठाया जाता है और घुमाया जाता है। इसके कारण क्रिस्टल बड़ा हो जाता है बेलनाकार. इस प्रक्रिया को मेल्ट ड्राइंग भी कहा जाता है। इन पदार्थों में सबसे अधिक मांग यट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट और डेमोनेयर की है। आमतौर पर, येट्रियम एल्यूमिनियम गार्नेट और डेमोनेयर को रंगहीन बनाया जाता है, लेकिन उन्हें एक विशेष अशुद्धता जोड़कर एक अलग रंग दिया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप क्रोमियम मिलाते हैं, तो पदार्थ हरा रंग प्राप्त कर लेगा और डिमांटॉइड के समान हो जाएगा। आप किसी सिंथेटिक पदार्थ को उसके विशिष्ट गुरुत्व के आधार पर डिमांटॉइड से अलग कर सकते हैं, क्योंकि पदार्थ का विशिष्ट गुरुत्व 4.6 है, जबकि डिमांटॉइड बहुत कम है।

YAG का रासायनिक सूत्र: : . यह लेजर चार स्तरीय सर्किट पर काम करता है। पहला स्तर, जिसे जमीनी स्तर कहा जाता है, आयनों के न्यूनतम संभावित ऊर्जा मूल्य से मेल खाता है।

न्यूनतम ऊर्जा वाले आयनों की संख्या बहुसंख्यक होती है। उच्च ऊर्जा स्तरों पर स्थित आयनों की संख्या काफ़ी कम होती है और बोल्ट्ज़मैन संतुलन वितरण का पालन करती है। नियोडिमियम गार्नेट लेजर में, निचले ऑपरेटिंग स्तर कमजोर रूप से आबादी वाले होते हैं, और इसलिए पंप शक्ति का बड़ा हिस्सा जनसंख्या उलटा () बनाने पर नहीं, बल्कि गुहा में नुकसान पर काबू पाने और उपयोगी आउटपुट विकिरण पर खर्च किया जाता है। इस मामले में, पीढ़ी उत्पन्न होने के लिए, जमीनी स्तर पर स्थित आयनों के केवल एक छोटे से हिस्से को स्तर 3 में स्थानांतरित करना पर्याप्त है। यह इस प्रकार के लेज़रों को तीन-स्तरीय योजना के अनुसार काम करने वाले लेज़रों से अलग करता है। उत्तरार्द्ध में, निचला परिचालन स्तर मुख्य स्तर है, और जनसंख्या व्युत्क्रम () बनाने के लिए, कम से कम आधे आयनों को मुख्य स्तर से मेटास्टेबल स्तर 2 में स्थानांतरित करना आवश्यक है, और अनुनादक में नुकसान को ध्यान में रखना है और उपयोगी विकिरण, आधे से अधिक. इसलिए, तीन-स्तरीय लेजर (उदाहरण के लिए, रूबी) में, पंप शक्ति अनुत्पादक रूप से खपत होती है और उनकी दक्षता काफी कम होती है। माध्यम की वह अवस्था जब N3>N2 को ऊर्जा स्तरों का जनसंख्या व्युत्क्रमण कहा जाता है। नियोडिमियम के मिश्रण के साथ येट्रियम-एल्यूमीनियम गार्नेट अच्छी तापीय चालकता, उच्च कठोरता और संतोषजनक ऑप्टिकल गुणों वाली एक अनूठी सामग्री है। मोड सिंक्रनाइज़ मोड में पीढ़ी के लिए उपयुक्त। ऊपरी लेज़र स्तर का लंबा जीवनकाल (टी = 0.23 एमएस) वाईएजी को क्यू-स्विच्ड मोड में संचालन के लिए बहुत अच्छा बनाता है। YAG लेज़र निरंतर और स्पंदित दोनों मोड में काम कर सकते हैं। दोनों मामलों में, रैखिक लैंप का उपयोग आमतौर पर एकल-दीर्घवृत्त प्रकाशक के साथ, लैंप और क्रिस्टल की करीबी व्यवस्था के साथ, या बहु-दीर्घवृत्त प्रकाशक के साथ सर्किट में किया जाता है। स्पंदित और निरंतर मोड में संचालन के लिए, क्रमशः मध्यम दबाव वाले क्सीनन लैंप (500-1500 मिमी एचजी) और क्रिप्टन लैंप का उपयोग किया जाता है। उच्च दबाव(4-6 बजे)। रॉड का आकार आमतौर पर रूबी लेजर के समान होता है। YAG लेजर के आउटपुट पैरामीटर इस प्रकार हैं: निरंतर मल्टीमोड मोड में, आउटपुट पावर 200 W तक है; उच्च पल्स पुनरावृत्ति दर (50 हर्ट्ज) औसत के साथ एक स्पंदित लेजर में बिजली उत्पादनलगभग 500 डब्ल्यू; क्यू-स्विच्ड मोड में अधिकतम आउटपुट पावर 50 मेगावाट तक है; मोड सिंक्रोनाइज़ेशन मोड में, पल्स अवधि 20 पीएस तक है। स्पंदित और निरंतर दोनों मोड में, अंतर दक्षता लगभग 1-3% है।

24. सेमीकंडक्टर लेजर। संचालन सिद्धांत, अर्धचालक लेजर के प्रकार। वर्णक्रमीय और पीढ़ी विशेषताएँ।

सेमीकंडक्टर लेजर (एसएसएल) 0.32-32 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य रेंज में विकिरण उत्सर्जित करते हैं। अर्धचालक क्रिस्टल का उपयोग सक्रिय माध्यम के रूप में किया जाता है। वे क्रिस्टल में मुक्त वर्तमान वाहकों को शामिल करते हुए ऑप्टिकल संक्रमण का उपयोग करते हैं, अर्थात। इलेक्ट्रॉनिक बैंड में राज्यों को शामिल करना।

सेमीकंडक्टर लेजर में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

उत्सर्जक क्षेत्र का आकार बहुत छोटा,

बहुत उच्च दक्षता (50-60%),

कम बिजली।

सॉलिड-स्टेट और गैस सेमीकंडक्टर लेज़रों की तुलना में, उनके पास है:

कम सुसंगति

दिशात्मकता (1-6°) और

बीम मोनोक्रोमैटिकिटी (लगभग 5 एनएम)।

पंपिंग विधि के आधार पर, सेमीकंडक्टर लेजर को निम्न में विभाजित किया गया है:

इंजेक्शन,

विद्युत क्षेत्र में पंपिंग ख़राब होने पर,

तेज़ इलेक्ट्रॉनों की किरण द्वारा पंप किया गया,

वैकल्पिक रूप से पंप किया गया

सेमीकंडक्टर लेज़र मुख्य रूप से स्पंदित मोड में और कम तापमान पर काम करते हैं, जो गर्मी हटाने की आवश्यकता के साथ-साथ इस तथ्य के कारण होता है कि जैसे-जैसे तापमान घटता है, लेज़िंग कम वर्तमान घनत्व पर होती है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सक्रिय माध्यम गैलियम आर्सेनाइड है जिसमें पी-एन जंक्शन 0.84 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण उत्पन्न करता है, और आर्सेनाइड और गैलियम फॉस्फाइड का एक मिश्र धातु है। पीएन जंक्शन इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन द्वारा उत्तेजित होता है।

अपने गुणों, संरचना और संचालन सिद्धांतों में, सेमीकंडक्टर लेजर अन्य लेजर से भिन्न होते हैं। लेज़र संक्रमण से जुड़े ऊर्जा स्तर संपूर्ण क्रिस्टल जाली द्वारा निर्धारित होते हैं। ये राज्य अलग-अलग नहीं हैं, बल्कि ऊर्जा क्षेत्रों में विलीन हो गए हैं, जो प्रतिनिधित्व करते हैं
ऊर्जा राज्यों के समूह बहुत निकट स्थित हैं। लेज़र के लिए, दो ऊर्जा बैंड रुचिकर होते हैं: संयोजकता और चालकता।

वैलेंस बैंड इलेक्ट्रॉनों से भरी उच्चतम अवस्था है। चालन बैंड ऊपर स्थित होता है और ऊर्जा के एक क्षेत्र से अलग होता है जिसे बैंड गैप कहा जाता है, जिसमें कोई इलेक्ट्रॉनिक अवस्था नहीं होती है। जब ऊर्जा अवशोषित होती है, तो इलेक्ट्रॉन वैलेंस बैंड से चालन बैंड की ओर चले जाते हैं। वैलेंस बैंड में छेद बने रहते हैं। इसी प्रकार, एक इलेक्ट्रॉन चालन बैंड से आगे बढ़ सकता है और वैलेंस बैंड में एक छेद के साथ पुनः संयोजित हो सकता है। पुनर्संयोजन के दौरान, ऊर्जा में अंतर विकिरण के रूप में उत्सर्जित होता है। इलेक्ट्रॉनों को एन-प्रकार की ओर से इंजेक्ट किया जाता है और जंक्शन क्षेत्र में पुनः संयोजित किया जाता है। परिणामस्वरूप, एक करंट उत्पन्न होता है। ऐसे लेज़रों को इंजेक्शन लेज़र कहा जाता है। धारा के प्रवाह में पर्याप्त संख्या में छेद और इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होना चाहिए ताकि उनके पुनर्संयोजन से उत्पन्न विकिरण सक्रिय क्षेत्र से प्रकाश के विवर्तन आउटपुट, संक्रमण सीमा पर प्रकाश के संचरण और अवशोषण से जुड़े नुकसान से अधिक हो। संक्रमण क्षेत्र में मुक्त वाहकों द्वारा प्रकाश का। इसलिए, लेजर को संचालित करने के लिए एक सीमा वर्तमान घनत्व की आवश्यकता होती है।

सेमीकंडक्टर लेजर में कम बीम विचलन नहीं होता है, क्योंकि उनका विकिरण एक छोटी संक्रमण चौड़ाई द्वारा सीमित एपर्चर के माध्यम से उत्सर्जित होता है। एक संकीर्ण संक्रमण बैंड पर विवर्तन के परिणामस्वरूप अन्य प्रकार के लेज़रों की तुलना में व्यापक कोण पर विकिरण उत्पादन होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, गैलियम आर्सेनाइड लेजर से निकलने वाला विकिरण, 0.5 के स्तर पर बिखरने वाले कोण के साथ अण्डाकार क्रॉस-सेक्शन की एक किरण के रूप में होता है, जो संक्रमण के समानांतर दिशा में कई डिग्री के बराबर होता है, और इसमें बड़े आयाम होते हैं। संक्रमण की लंबवत दिशा.

घनाकार गोमेदातुयह हीरे से इसके बढ़े हुए घनत्व (अशुद्धियों के प्रकार और सांद्रता के आधार पर 6 ग्राम/सेमी 3), कम कठोरता (हीरे के लिए 10 के बजाय मोह पैमाने पर 8.5) और द्विअपवर्तन की कमी के कारण भिन्न होता है।

रंगहीन पहलू वाले क्यूबिक ज़िरकोनिया अपनी सुंदरता, चमक और रंग के खेल में एक असली हीरे से दृष्टिगत रूप से लगभग अप्रभेद्य हैं। यह उच्च अपवर्तक सूचकांक (2.14 - 2.18), साथ ही उच्च प्रकाश फैलाव - 0.06 के कारण है। यही कारण है कि क्यूबिक ज़िरकोनिया इतना प्रिय और लोकप्रिय है। और यह बहुत सस्ता है. यदि आपको केवल सजावट की आवश्यकता है, तो बेझिझक क्यूबिक ज़िरकोनिया चुनें!

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YAG (यट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट)हीरे से कम अपवर्तक सूचकांक (1.832), कम फैलाव (0.028), उच्च घनत्व (4.65 ग्राम / सेमी 3, अशुद्धता घटकों के आधार पर मूल्य भिन्न हो सकता है) और कम कठोरता (मोह पैमाने पर 8.5, 1550 किग्रा /) से भिन्न होता है। विकर्स के अनुसार मिमी 2 और विमान (100) के लिए स्क्लेरोमेट्री के अनुसार 1100 किग्रा/सेमी 2)।

सॉलिड-स्टेट लेज़रों में नियोडिमियम लेज़र सबसे लोकप्रिय हैं। इन लेज़रों में, सक्रिय माध्यम आमतौर पर एक Y3AI5O12 क्रिस्टल [संक्षिप्त रूप में YAG (yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट)] होता है, जिसमें कुछ Y3+ आयनों को Nd3+ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

जीजीजी (गैडोलीनियम गैलियम गार्नेट)- कम अपवर्तक सूचकांक (0.4 तक), तेजी से उच्च फैलाव (लगभग परिमाण का एक क्रम)।

औद्योगिक रूप से विकसित जीजीजी क्रिस्टल ग्रोथ तकनीक बड़े एकल क्रिस्टल को विकसित करना और उन्हें अच्छी ऑप्टिकल गुणवत्ता के साथ 100 मिमी व्यास और 200 मिमी लंबाई तक लेज़रों के लिए सक्रिय तत्वों का उत्पादन करने के लिए उपयोग करना संभव बनाती है।

YAG क्रिस्टल के विपरीत, GGG जाली नियोडिमियम अशुद्धता आयनों की उच्च सांद्रता को पेश करना संभव बनाती है और इस तरह लैंप पंपिंग के तहत लेजर की लेज़िंग दक्षता को 5% तक बढ़ा देती है, जो YAG लेजर की तुलना में लगभग 2 गुना अधिक है। इसके अलावा, जीजीजी झंझरी क्रिस्टल को सेंसिटाइज़र आयनों Cr3+ या Ce3+ के साथ सह-सक्रिय करना संभव बनाती है, जो पंप लैंप से विकिरण को दृढ़ता से अवशोषित करती है और उत्तेजना को Nd3+ आयनों में स्थानांतरित करती है, जिससे लेजर दक्षता, इसके विकिरण और यूवी प्रतिरोध में वृद्धि होती है।

सिंथेटिक रूटाइल

सिंथेटिक रूटाइलमजबूत फैलाव, उच्च अपवर्तक सूचकांक, बढ़ा हुआ घनत्व, कम कठोरता की विशेषता।

एक साधारण किरण (सोडियम प्रकाश में) का अपवर्तनांक 2.62 है, एक असाधारण किरण का 2.90 है, बी-जी अंतराल में फैलाव 0.28 है। ये असामान्य रूप से उच्च मूल्य पत्थर में प्रकाश का एक खेल बनाते हैं, प्राकृतिक हीरे का बेहतर खेलइसलिए, पहलूदार सिंथेटिक रूटाइल एक आश्चर्यजनक सुंदर पत्थर है। लेकिन कठोरता केवल 6.5 है, यह एक नुकसान है, एक और नुकसान यह है कि इन पत्थरों में हमेशा एक पीला रंग होता है (और रंगीन किस्मों की बहुत कम मांग होती है जिनमें मजबूत फैलाव देखना मुश्किल होता है)।

एक सिंथेटिक पत्थर हमेशा खुद को प्रकट करता है: इसमें गैस के बुलबुले के रूप में समावेश होता है।

सिंथेटिक स्कीलाइट

सिंथेटिक स्कीलाइट- कम अपवर्तक सूचकांक और फैलाव, कम कठोरता, उच्च घनत्व।

प्राकृतिक रत्न-गुणवत्ता वाला स्कीलाइट इतना दुर्लभ है कि इस खनिज (कैल्शियम टंगस्टेट) के कटे हुए पत्थरों को आभूषणों में उपयोग के लिए एक गंभीर सामग्री की तुलना में एक संग्रहकर्ता की वस्तु के रूप में अधिक माना जाता है।

लेकिन Czochralski विधि द्वारा प्राप्त सिंथेटिक स्कीलाइट, बड़े पारदर्शी टुकड़ों के रूप में बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जाता है, और इसे अक्सर प्राकृतिक सामग्री के रूप में बाजार में पेश किया जाता है और उच्च कीमत पर वसूला जाता है।

संश्लेषित पत्थर का संकेत घुमावदार रेखाओं की उपस्थिति हो सकता है, जो वर्न्यूइल सिंथेटिक्स में देखी गई रेखाओं के समान है, साथ ही बहुत छोटे बुलबुले के बादल भी हैं।

लिथियम नाइओबेट

लिथियम नाइओबेटयह उच्च द्विअपवर्तन, बढ़े हुए विशिष्ट गुरुत्व और कम कठोरता, यूवी किरणों में चमक की कमी से प्रतिष्ठित है।

लिथियम नाइओबेट(LiNbO3) नाइओबियम, लिथियम और ऑक्सीजन का एक यौगिक है। बेरंग ठोससमचतुर्भुज संरचना के साथ. गलनांक 1257 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 4.65 ग्राम/सेमी³।

लिथियम नाइओबेट क्रिस्टल 0.4-5.0 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य रेंज में ऑप्टिकली पारदर्शी होते हैं; एक साधारण किरण का अपवर्तनांक 2.29 है, एक असाधारण किरण का अपवर्तनांक 2.20 है (0.63 μm की तरंग दैर्ध्य के लिए)।

Fe-डोप्ड लिथियम नियोबेट क्रिस्टल फिल्म लाइट गाइड के रूप में होलोग्राफिक लेजर बीम नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए आशाजनक हैं। इस पर आधारित वेवगाइड का उपयोग इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल और एकोस्टो-ऑप्टिक स्विचिंग उपकरणों आदि के लिए किया जाता है।

शानदार

शानदारकठोरता में हीरे से भिन्न (मोह पैमाने पर 6.5), घनत्व 5.13 ग्राम/सेमी 3 (हीरे की तुलना में काफी अधिक)। समानार्थक शब्द: डायजेम, स्टारिलन।

यह अपवर्तक सूचकांक, फैलाव (0.190), आइसोट्रॉपी और रंग के संदर्भ में लगभग पूरी तरह से अप्रभेद्य है।

शानदार- खनिज टौसोनाइट, स्ट्रोंटियम टाइटेनेट का एक सिंथेटिक एनालॉग। प्रारंभिक रंग काला है; हल्का करने और पारदर्शिता प्रदान करने के लिए, फेबुलाइट को एनील्ड किया जाता है और वैनेडियम, क्रोमियम, लौह और अन्य की अशुद्धियों के कारण पीले से गहरे लाल या भूरे रंग की गर्म टोन की सामग्री प्राप्त की जाती है। नाइओबियम और टैंटलम का मिश्रण सामग्री को नीला रंग देता है।

यह एक बहुत ही प्रभावशाली कटिंग सामग्री है।

कांच की चमक.

दोहरी

सभी नकल और नकली के अलावा, हीरे के दोहे भी जाने जाते हैं: इस मामले में, पत्थर का ऊपरी हिस्सा हीरे से बना होता है, और निचला हिस्सा रंगहीन सिंथेटिक नीलमणि, रॉक क्रिस्टल या कांच से बना होता है; कभी-कभी हीरे के दोहरे सिंथेटिक स्पिनल (ऊपरी भाग) और फेबुलाइट (निचले भाग) से बनाए जाते हैं।

आज सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सॉलिड-स्टेट लेज़रों में से एक लेज़र है जिसमें येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट मैट्रिक्स और आयन एक्टिवेटर के रूप में कार्य करता है। इस लेजर के लिए स्वीकृत पदनाम है

लेज़र में अपेक्षाकृत कम उत्तेजना सीमा और उच्च तापीय चालकता होती है, जो उच्च पल्स पुनरावृत्ति दर के साथ-साथ निरंतर मोड में लेज़िंग उत्पन्न करना संभव बनाती है। लेजर दक्षता अपेक्षाकृत अधिक है; यह कई प्रतिशत तक पहुँच जाता है.

गार्नेट में नियोडिमियम आयन के मुख्य संक्रमण चित्र में दिखाए गए हैं। 1.16. कुछ परमाणु कणों के बीच संक्रमण होते हैं, जिन्हें चित्र में "ऊर्जा बैंड" के रूप में दर्शाया गया है। प्रत्येक "बैंड" (प्रत्येक शब्द) गार्नेट क्रिस्टल जाली (स्टार्क विभाजन) के विद्युत क्षेत्र में दिए गए शब्द के विभाजन के परिणामस्वरूप उत्पन्न अपेक्षाकृत संकीर्ण ऊर्जा स्तरों के एक समूह से मेल खाता है।

पंपिंग प्रक्रिया के दौरान, नियोडिमियम आयन शब्द के अनुरूप जमीनी अवस्था से राज्यों के तीन समूहों में गुजरते हैं: ए, बी, सी। समूह ए शब्दों के समूह बी - शब्दों और समूह बी - राज्यों के इन तीन समूहों से मेल खाता है गार्नेट में नियोडिमियम के अवशोषण स्पेक्ट्रम में तीन बैंड के अनुरूप,

चित्र में दिखाया गया है 1.17, ए (क्रमशः ए-, बी- और सी-बैंड)। अवशोषण बैंड की बारीक संरचना, जो चित्र में स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, शब्दों के स्टार्क विभाजन के प्रभाव को दर्शाती है।

यह शब्द ऊपरी कामकाजी "स्तर" है। नियोडिमियम आयन प्रकाशित होते हैं, इस "स्तर" से थर्म्स के अनुरूप स्तर की ओर बढ़ते हैं। ऊर्जा का मुख्य हिस्सा (60%) संक्रमणों में प्रदर्शित होता है; यह अंजीर में शब्द के अनुरूप स्तरों पर विचार करने के लिए प्रथागत है। संक्रमण के लिए गार्नेट में नियोडिमियम का ल्यूमिनसेंस स्पेक्ट्रम प्रस्तुत किया गया है। स्पेक्ट्रम में 7 लाइनें हैं; सबसे तीव्र रेखाएँ 1.0615 और 1.0642 µm हैं। तालिका में 1.1 विभिन्न संक्रमण 114 को ध्यान में रखते हुए, 18 ल्यूमिनसेंस लाइनों के लिए तरंग दैर्ध्य दिखाता है]; डेटा 300 K के तापमान पर प्राप्त किया गया था। लेजर के सरलीकृत दृश्य में, चार-स्तरीय कार्य योजना का उपयोग किया जा सकता है; मुख्य "स्तर" - पद 4/9/2, निचला कार्यशील "स्तर" - शब्द ऊपरी कार्यशील "स्तर" - शब्द उत्तेजना का "स्तर" - पद और ध्यान दें कि द्विध्रुवीय सन्निकटन (वैकल्पिक रूप से निषिद्ध) में संक्रमण निषिद्ध हैं, क्योंकि ऐसे संक्रमणों से नियोडिमियम आयन की कक्षीय क्वांटम संख्या 3 में बदल जाती है; इसलिए, -शब्दों के अनुरूप स्थितियाँ मेटास्टेबल हैं।