CO₂ Laser Notes in Hindi

CO₂ Laser (Carbon Dioxide Laser) सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली High Power Gas Lasers में से एक है। यह Infrared Region में Laser Radiation उत्पन्न करती है तथा इसकी Efficiency अन्य Gas Lasers की तुलना में अधिक होती है। Industrial Cutting, Welding, Medical Surgery तथा Material Processing में CO₂ Laser का व्यापक उपयोग किया जाता है।

Engineering Physics BT201 RGPV में CO₂ Laser Laser Physics Unit का अत्यंत महत्वपूर्ण Topic है तथा Theory, Viva एवं Competitive Exams में नियमित रूप से पूछा जाता है।

Introduction to CO₂ Laser

CO₂ Laser एक Molecular Gas Laser है जिसमें Carbon Dioxide (CO₂), Nitrogen (N₂) तथा Helium (He) गैसों का मिश्रण Active Medium के रूप में उपयोग किया जाता है।

इस Laser में Electrical Discharge द्वारा Population Inversion प्राप्त की जाती है और Stimulated Emission के माध्यम से High Power Infrared Laser Beam उत्पन्न होती है।

Definition of CO₂ Laser

CO₂ Laser is a molecular gas laser that uses carbon dioxide gas as the active medium and produces high power infrared laser radiation through stimulated emission.

वह Gas Laser जिसमें Carbon Dioxide गैस Active Medium के रूप में उपयोग की जाती है तथा Stimulated Emission द्वारा Infrared Laser Radiation प्राप्त की जाती है, CO₂ Laser कहलाती है।

Construction of CO₂ Laser

CO₂ Laser निम्न Components से मिलकर बनी होती है:

• Discharge Tube
• CO₂ Gas
• Nitrogen Gas
• Helium Gas
• Electrodes
• High Voltage Power Supply
• Fully Reflecting Mirror
• Partially Reflecting Mirror
• Cooling System

Active Medium

CO₂ Laser का Active Medium गैसों का मिश्रण होता है:

• Carbon Dioxide (CO₂)
• Nitrogen (N₂)
• Helium (He)

CO₂ वास्तविक Laser Transition प्रदान करती है, Nitrogen Energy Transfer में सहायता करती है तथा Helium Heat Removal एवं Efficiency बढ़ाने का कार्य करता है।

Working Principle of CO₂ Laser

CO₂ Laser Stimulated Emission तथा Population Inversion Principle पर कार्य करती है।

Step 1: Electrical Pumping

Discharge Tube में High Voltage Apply की जाती है जिससे Nitrogen Molecules Excited State में पहुँच जाते हैं।

Step 2: Energy Transfer

Excited Nitrogen Molecules अपनी Energy CO₂ Molecules को Transfer करती हैं।

इस प्रक्रिया से CO₂ Molecules Upper Laser Level पर पहुँच जाती हैं।

Step 3: Population Inversion

Upper Energy Level पर Molecules की संख्या Lower Energy Level से अधिक हो जाती है।

इससे Population Inversion प्राप्त होती है।

Step 4: Stimulated Emission

Stimulated Emission के कारण बड़ी संख्या में समान Frequency, Phase तथा Direction वाले Photons उत्पन्न होते हैं।

Step 5: Laser Output

Optical Resonator द्वारा Beam Amplification होती है तथा Partially Reflecting Mirror से Laser Output प्राप्त होती है।

Energy Level Diagram of CO₂ Laser

CO₂ Laser Vibrational Energy Levels पर आधारित होती है।

मुख्य Laser Transition:

• 10.6 μm Transition
• 9.6 μm Transition

10.6 μm वाली Radiation सबसे अधिक उपयोग की जाती है।

Characteristics of CO₂ Laser

• Gas Laser
• Molecular Laser
• High Power Output
• Infrared Radiation
• Continuous Operation Possible
• High Efficiency

Output Wavelength

CO₂ Laser मुख्यतः निम्न Wavelength पर कार्य करती है:

• 10.6 μm
• 9.6 μm

ये दोनों Infrared Region में स्थित हैं।

Advantages of CO₂ Laser

• Very High Output Power
• High Efficiency (10% - 20%)
• Continuous Wave Operation
• Excellent Beam Quality
• Industrial Applications के लिए उपयुक्त
• Long Operational Life

Disadvantages of CO₂ Laser

• Large Size
• Cooling System Required
• Visible Light Produce नहीं करती
• Complex Gas Handling System

Applications of CO₂ Laser

• Laser Cutting
• Laser Welding
• Laser Drilling
• Medical Surgery
• Dermatology
• Material Processing
• Industrial Manufacturing
• Military Applications

Industrial Applications of CO₂ Laser

• Automobile Industry
• Aerospace Industry
• Metal Fabrication
• Electronic Manufacturing
• Plastic Cutting
• Wood Engraving
• Textile Industry

CO₂ Laser vs He-Ne Laser

Exam Oriented Questions

1. CO₂ Laser की संरचना समझाइए।
2. CO₂ Laser का कार्य सिद्धांत लिखिए।
3. CO₂ Laser का Energy Level Diagram समझाइए।
4. CO₂ Laser में Nitrogen का क्या कार्य है?
5. CO₂ Laser में Helium का क्या कार्य है?
6. Population Inversion कैसे प्राप्त की जाती है?
7. CO₂ Laser की Wavelength लिखिए।
8. CO₂ Laser के लाभ एवं हानियाँ लिखिए।
9. CO₂ Laser के अनुप्रयोग लिखिए।
10. CO₂ Laser तथा He-Ne Laser में अंतर लिखिए।

Viva Questions

• CO₂ Laser क्या है?
• CO₂ Laser किस प्रकार की Laser है?
• CO₂ Laser की Wavelength कितनी होती है?
• Nitrogen का क्या कार्य है?
• Helium का क्या कार्य है?
• CO₂ Laser कहाँ उपयोग होती है?
• क्या CO₂ Laser Continuous Operation कर सकती है?
• CO₂ Laser की Efficiency कितनी होती है?

Conclusion

CO₂ Laser एक अत्यंत महत्वपूर्ण High Power Gas Laser है जो Industrial तथा Medical Applications में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। Carbon Dioxide, Nitrogen तथा Helium गैसों के संयोजन से Population Inversion प्राप्त की जाती है तथा 10.6 μm Infrared Radiation उत्पन्न होती है। इसकी High Efficiency, High Power तथा Continuous Operation क्षमता इसे आधुनिक Manufacturing एवं Laser Processing Systems के लिए आदर्श बनाती है। Engineering Physics BT201 RGPV में यह Topic Laser Physics का सबसे महत्वपूर्ण Application-Oriented Topic माना जाता है।