بیم ایکسپینڈر

بیم کو پھیلانے والے نہ صرف ایک کولیمیٹڈ لیزر بیم کے قطر میں اضافہ کرتے ہیں، بلکہ وہ بیم کے انحراف کو بھی کم کرتے ہیں۔ ان پٹ بیم کا قطر بیم ایکسپینڈر میں داخل ہونے والی لیزر بیم کا قطر ہے۔ یہ پیرامیٹر بہت اہم ہے کیونکہ یہ مطلوبہ آؤٹ پٹ بیم قطر کو حاصل کرنے کے لیے بیم ایکسپینڈر کے لیے ضروری تصریحات کا تعین کرتا ہے۔ پورے سسٹم میں فوکل لینتھ نہیں ہوتی، یعنی، ان پٹ بیم اور آؤٹ پٹ بیم دونوں ایک بیم ایکسپینڈر سسٹم میں جمع ہوتے ہیں۔ بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے، ان پٹ لیزر بیم میں مقامی طور پر مختلف شدت کا "شور" ہوتا ہے اور صاف لیزر بیم بنانے کے لیے بیم ایکسپینڈر سسٹم میں ایک مقامی فلٹر شامل کیا جاتا ہے۔

کیپلرین دوربین
ایک بیم ایکسپینڈر اکثر ایک نظری دوربین ہوتا ہے، جو دو لینز سے بنا ہوتا ہے۔ دو سب سے زیادہ استعمال ہونے والی کنفیگریشنز میں نام نہاد کیپلرین دوربین اور گیلیلین دوربین شامل ہیں۔

کیپلرین دوربین شاید سب سے آسان شہتیر پھیلانے والا ہو جسے کوئی بنا سکتا ہے۔ اس ترتیب کے لیے، دو plano-convex (convergent) لینسوں کو ترتیب دیا گیا ہے تاکہ ان کے درمیان فاصلہ ان کی فوکل لینتھ کے مجموعے کے برابر ہو۔ مشترکہ نظام کا فوکل پوائنٹ عینکوں کے درمیان خلا میں ہوگا۔ چونکہ اس مقام پر زیادہ نبض کی توانائی کی کثافت آرکنگ کا سبب بن سکتی ہے، اس لیے ہم ہائی انرجی لیزرز کے لیے کیپلرین بیم ایکسپینڈر کے استعمال کی سفارش نہیں کرتے ہیں۔ تاہم، اگر مقامی فلٹرنگ شامل ہو تو لیزر ایپلی کیشنز کے لیے کیپلرین ڈیزائن بیم ایکسپینڈر ایک اچھا انتخاب ہے۔ فوکس پوائنٹ مقامی فلٹر کی پوزیشن کے لیے ایک مناسب جگہ ہے۔

کسی کو یہ بھی معلوم ہونا چاہئے کہ ایک کیپلرین بیم ایکسپینڈر تصویر کو الٹ اور پلٹ دے گا۔ اگر چاہیں تو اسے درست کرنے کے لیے تیسرا لینس استعمال کیا جا سکتا ہے۔

گیلیلین دوربین
ایک گیلیلین دوربین ایک پلانو-کنویکس اور ایک پلانو-مقعد لینس سے بنتی ہے۔ ان لینز کو بھی ترتیب دیا گیا ہے تاکہ ان کے درمیان فاصلہ ان کی فوکل لینتھ کے برابر ہو۔ اگرچہ یہاں ایک لینس کی فوکل لمبائی منفی ہے۔ لینز کے درمیان فاصلہ کیپلیرین بیم ایکسپینڈر کے مقابلے میں کم ہو سکتا ہے، جس سے زیادہ کمپیکٹ سسٹم ہوتا ہے۔ گیلیلین ڈیزائن بیم ایکسپینڈر تصویر کو الٹ نہیں کرتا ہے۔

بیم ایکسپینڈر یا ریڈوسر کا ڈیزائن ہمیشہ ایپلی کیشن کے لیے اہمیت نہیں رکھتا، لیکن انتخاب کیپلیرین ڈیوائسز کی آسان سیدھ اور زیادہ بدیہی ڈیزائن اور گیلیلین ڈیوائسز کے کمپیکٹ ڈائمینشن جیسے عوامل سے متاثر ہو سکتا ہے۔ مزید برآں، ایک کیپلرین ڈیوائس اپنے دو لینز کے درمیان روشنی کو فوکس کرتی ہے اور پھر ایک الٹی بیم نکالتی ہے۔ گیلیلین ڈیوائس بیم کی واقفیت کو برقرار رکھتی ہے اور آؤٹ پٹ بیم میں کروی خرابی کی مقدار کو کم کرنے کے لیے لینز کو منتخب کرنے کا اختیار فراہم کرتی ہے۔

شہتیر کو پھیلانے والے اور کم کرنے والے عام طور پر ڈائیورنگ بیم کے بجائے صرف کولیمیٹڈ بیم کے ساتھ استعمال ہوتے ہیں، اور یہ ڈیزائن کیپلرین اور گیلیلین دوربینوں سے متاثر ہوتے ہیں۔ دونوں صورتوں میں فراہم کردہ میگنیفیکیشن آؤٹ پٹ لینس کی فوکل لینتھ کو ان پٹ لینس کی فوکل لینتھ سے تقسیم کرنے کے برابر ہے۔

کیپلرین ڈیزائن کی خصوصیات
سادہ ترین کیپلرین ڈیزائن میں، دو مثبت لینز ان کی فوکل لینتھ کے مجموعے کے برابر فاصلے سے الگ کیے جاتے ہیں (شکل 1)۔ کیپلرین دوربین پر مبنی ڈیزائن کبھی بھی دو لینز کی فوکل لینتھ کے مجموعے سے چھوٹا نہیں ہوگا، اور آؤٹ پٹ بیم ان پٹ بیم کے حوالے سے الٹی ہے۔

بیم دو عینکوں کے درمیان ایک فوکس پر آتا ہے۔ یہ بیم کو مقامی طور پر فلٹر کرنے کا موقع فراہم کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، بیم کی کوالٹی کو بہتر بنانے کے لیے ایک پن ہول فلٹر بیم کے فوکل پوائنٹ پر رکھا جا سکتا ہے۔ فوکس سے دور، شہتیر کا قطر پھیلتا ہے جیسے ہی یہ آؤٹ پٹ لینس تک پہنچتا ہے۔ آؤٹ پٹ لینس کے ذریعے فراہم کردہ کولیمیٹڈ بیم کے قطر کو بڑھانے کے لیے، آؤٹ پٹ لینس کو فوکس سے دور لے جانا ضروری ہے۔ چونکہ فوکس اور آؤٹ پٹ لینس کے درمیان فاصلہ فوکل کی لمبائی کے برابر ہے، اس کے لیے فوکل کی لمبائی کے ساتھ لینس استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔

کیپلرین ڈیزائن کو عام طور پر ہائی انرجی بیم کے لیے ترجیح نہیں دی جاتی ہے، جیسے کہ کچھ کاٹنے اور دیگر مینوفیکچرنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والی ہائی پاور پلسڈ لیزر بیم۔ نینو سیکنڈ دورانیہ اور ~1 میگاواٹ یا اس سے زیادہ کے ارد گرد نظری طاقتوں کے ساتھ فوکس کرنا، مثال کے طور پر، ہوا کو آئنائز کر سکتا ہے اور ایک چنگاری پیدا کر سکتا ہے، جو نبض کی طاقت کو ناپسندیدہ طور پر کم کر دیتا ہے اور بیم کے معیار کو منفی طور پر متاثر کر سکتا ہے۔

گیلیلین ڈیزائن کی خصوصیات
ایک بنیادی گیلیلین دوربین میں دو لینز بھی شامل ہیں، لیکن ایک منفی ہے جبکہ دوسرا مثبت ہے (شکل 2)۔ لینز اس طرح رکھے جاتے ہیں کہ ان کے درمیان فاصلہ ان کی فوکل لینتھ کے فرق کے برابر ہو، جس کے نتیجے میں کیپلرین اپروچ سے زیادہ کمپیکٹ ڈیزائن ہوتا ہے۔

گیلیلین اپروچ کو بیم ایکسپینڈر یا ریڈوسر کے ذریعے پیدا ہونے والی کروی خرابی کو کم کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تمام کروی لینز کروی خرابی کو متعارف کراتے ہیں، اور ایک نتیجہ آپٹیکل محور کے ساتھ بیم فوکس کا پھیلنا ہے۔ ایک مثبت کروی لینس کی صورت میں، متوازی شعاعوں کا واقعہ عینک کے بیرونی دائرے کے فوکس کے قریب آپٹیکل محور کے ایک نقطہ پر لینس کے مرکز کے قریب واقع متوازی شعاعوں کے مقابلے میں ہوتا ہے۔ چونکہ منفی کروی لینس کا الٹا اثر ہوتا ہے، اس لیے گیلیلین ڈیزائن میں منفی لینس کو مثبت لینس کے ذریعے پیدا ہونے والے کچھ کروی خرابی کو منسوخ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

جب ڈیوائس کو بیم ایکسپینڈر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو چھوٹے قطر کی بیم منفی لینس پر واقع ہوتی ہے۔ منفی لینس کی طرف سے فراہم کردہ ڈائیورجنگ بیم دو لینز کے درمیان فوکس کرنے کے بجائے، مثبت لینس کے قریب پہنچتے ہی قطر میں بڑھ جاتی ہے۔ اس ڈائیورنگ بیم کو ورچوئل فوکس کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے، جو کہ منفی لینس کے مخالف سمت پر واقع ہے، جیسا کہ اس میں دکھایا گیا ہے۔ چونکہ مثبت لینس اس ورچوئل فوکس سے ایک فوکل لینتھ (f2) دور ہے، اس لیے مثبت لینس ایک کولیمیٹڈ بیم جو ان پٹ بیم کے مقابلے میں الٹی نہیں ہوتی ہے۔ اگر بیم گردشی طور پر ہم آہنگ نہیں ہے تو، بیم کی آؤٹ پٹ واقفیت درخواست کے لیے اہم ہو سکتی ہے۔