نظر آنے والی اور RGB لیزر روشنی: چمک، وائٹ بیلنس اور سپیکل

700 nm سے نیچے اصل میں کیا بدلتا ہے

چار چیزیں، اور صرف پہلی چیز روشنی کے بارے میں ہے۔

ریسیور میں تبدیلی آتی ہے۔ سلکان تقریباً 900 nm پر عروج پر ہے۔ 450 nm پر یہ اب بھی کام کرتا ہے - تقریبا 0.2 A/W بمقابلہ 905 nm پر 0.6 A/W - لیکن آپ اب جسپی ریسپانسیوٹی کرو کی چوٹی پر نہیں ہیں۔ روشنی کی کام کے لیے یہ شاذ و نادر ہی اہمیت رکھتا ہے۔

خطر میں تبدیلی آتی ہے۔ 400 nm اور 700 nm کے درمیان قرنیہ اور لینز شفاف ہوتے ہیں، اس لیے روشنی شبکیہ تک پہنچتی ہے اور اسے فوکس کرتی ہے۔ 450 nm پر آنکھ میں داخل ہونے والی 1 mm کی بیم تقریباً 19 µm کے مقام پر مرتکز ہوتی ہے، جو روشنی کی شدت کو تقریباً 2700 گنا بڑھا دیتا ہے۔ 1400 nm سے زیادہ پر تقریباً کچھ بھی شبکیہ تک نہیں پہنچتا۔ یہ عدم توازن ہی وجہ ہے کہ 1535 nm آئی کی حفاظت کے لیے محفوظ بینڈ ہے - اور کیوں مرئی روشنی محفوظ ترین حصے میں نہیں ہے۔ یہ اس کا برعکس ہے۔

آنکھ ردعمل ظاہر کرتی ہے۔ مرئی روشنی ایک اجتنابی ردعمل کو متحرک کرتی ہے: ایک پلک جھپکنا اور سر موڑنا، جو تقریباً 0.25 سیکنڈ میں مکمل ہوتا ہے۔ معیارات آپ کو اس پر کریڈٹ دیتے ہیں، اور مرئی طول موج کے لئے نمائش کی بنیاد 0.25 سیکنڈ ہے بجائے 10 سیکنڈ کے جو 905 nm پر استعمال ہوتی ہیں۔ یہ قابل رسائی اخراج کی حد میں حقیقی آرام ہے۔ یہ کوئی لائسنس نہیں ہے، کیونکہ یہ فرض کرتا ہے کہ بیم اچانک آتا ہے - یہ نہیں کہ آپ ایک ہمہ نما 5 واٹ کی بیم کو بغیر حرکت کے بینچ پر تھامے ہوئے ہیں۔

اور نمبر بدلتے ہیں۔ یہی وہ حصہ ہے جو اصل میں ڈیزائن کا تعین کرتا ہے۔

برابر واٹس برابر روشنی نہیں ہیں

آنکھ کی فوٹوپک ریسپانس V(λ) 555 نینو میٹر پر سب سے زیادہ ہے اور مرئی بینڈ کے دونوں سروں پر گر جاتی ہے۔ ہمارے تین طول موجوں پر یہ تقریباَ یوں ہے:

تیسرے کالم کو RGB انجن کے پاور بجٹ کے طور پر پڑھیں۔ ایک ہی روشنائی پیدا کرنے کے لیے، 450 نینو میٹر کا ماخذ تقریباً 520 نینو میٹر کے ماخذ کی آپٹیکل پاور کے اٹھارہ گنا پھیلانا ہوگا، اور 638 نینو میٹر کے ماخذ کو تقریباً تین اور آدھ گنا۔

یہ ایک حقیقت مرئی کیٹلاگ کی شکل کی وضاحت کرتی ہے۔ ہمارے نیلے حصے 5 W سے 5.5 W تک ریٹیڈ ہیں، سبز حصے 1 W سے 1.5 W تک، اور سرخ حصے 500 mW سے 1 W تک۔ نیلے حصے اس لیے اونچے ریٹیڈ نہیں ہیں کہ انہیں بنانا آسان ہے۔ نیلے حصے اس لیے اونچے ریٹیڈ ہیں کیونکہ نیلے میں ہی واٹس جانا ضروری ہیں۔

اٹینڈو: وہ حد جو طاقت نہیں بڑھا سکتی

چمک - روشنی، W/m²/sr میں - وہی چیز ہے جو ایک پروجیکٹر یا سرچلائٹ واقعی میں ضرورت ہوتی ہے، اور یہ وہ واحد مقدار ہے جس کو کوئی بھی غیر فعال آپٹکس بڑھا نہیں سکتا۔ ایک لینس رقبہ کو زاویہ کے بدلے تجارت کر سکتی ہے، اور یہ زاویہ کو رقبہ کے بدلے بدل سکتی ہے، لیکن یہ دونوں کا حاصلضرب کم نہیں کر سکتی۔ یہ حاصلضرب ایٹینڈو ہے، اور یہ ایمیٹر کے ذریعہ مقرر ہوتا ہے اس سے پہلے کہ آپ میں سے کوئی بھی آپٹکس موجود ہو۔

دو نتائج اخذ ہوتے ہیں، اور دونوں ماخذ شیٹس میں دیکھے جا سکتے ہیں۔

تیز محور مہنگے ہوتے ہیں۔ 450 nm ایمیٹر ڈائی سے متوازی سمت میں 4 - 16° اور عمودی سمت میں 35 - 57° پر نکلتا ہے۔ وسیع محور صرف کولیمیٹ کرنے میں مشکل نہیں بلکہ یہی وہ جگہ ہے جہاں ایٹینڈیو موجود ہے۔ اسے 0.8 - 1° لائن اسپاٹ تک دبانا جو شیٹس میں بھی وضاحت کی گئی ہے، اس محور پر ٹھوس زاویہ کو تقریباً تین آرڈر کے فرق سے کم کر دیتا ہے۔ یہی وہ اصل پروڈکٹ ہے جو آپ ایک کولیمیٹڈ حصہ خریدتے وقت خرید رہے ہیں: نہ کہ ایک منظم بیم، بلکہ وہی طاقت جو ایک بہت چھوٹے زاویہ میں پیک کی گئی ہے۔

ایک بینک خود بخود نہیں جیتتا۔ ایمیٹرز شامل کرنے سے طاقت اور ایمیٹنگ ایریا دونوں میں اضافہ ہوتا ہے، اس لیے ریڈیئنٹ خود بخود نہیں بڑھتی۔ نیشیا گرین بینک آٹھ یا اس سے زیادہ ایمیٹرز سے 13.5 W تک پہنچتی ہے، ہر ایک 1.65 W پر، اور اسے 0.2 - 0.6° موازی اور ±1.0° عمودی کے لیے کولیمیٹڈ کے طور پر مخصوص کیا گیا ہے، جس میں پوائنٹنگ ڈیوئیشن 0.7° تک رکھی گئی ہے۔ کولیمیشن وہ چیز ہے جو اضافی ایمیٹرز کو قابل استعمال روشنی میں بدلتی ہے۔ اس کے بغیر، ایک بینک ایک ایمیٹر کا بڑا اور زیادہ گرم ورژن ہے۔

ایک ہی ڈائی سے تین سپاٹ شکلیں

خلاصہ شیٹس میں ہر رنگ کو تین بیم شکلوں کے ساتھ مخصوص کیا گیا ہے، اور ان کے درمیان فرق صرف شکل دہی آپٹکس ہے۔

مربع سپاٹ شکل کوئی مختلف ماپ نہیں ہے۔ یہ عمودی پھیلاؤ ہے جسے متوازی سے ملانے کے لیے دبایا گیا ہے، تاکہ دور کے میدان میں بیضوی کے بجائے مربع بن جائے۔ لائن سپاٹ اور بھی آگے جاتا ہے اور ایک محور کو ایک ڈگری سے کم تک دباتا ہے، جو کہ شیٹ آف لائٹ الیومی نیٹر یا اسکیننگ سسٹم چاہتا ہے۔ پہلے شکل منتخب کریں، پھر ماخذ: یہ تینوں اختیارات ایک دوسرے کے متبادل نہیں ہیں، اور لائن-اسپاٹ آپٹک سے مربع بنانے کو صرف دوبارہ فوکس کرنے سے حاصل نہیں کیا جا سکتا۔

سپیکل، اور کیوں یہ یہاں ٹھیک کرنا 905 nm پر کرنے سے سستا ہے

کیونکہ لیزر ہم آہنگ ہوتا ہے، ایک روشن سطح پر دانے دار نمونہ ظاہر ہوتا ہے: اسپیکل۔ ایک مکمل طور پر تیار شدہ نمونے کا ایک تضاد ہوتا ہے - اوسط کے مقابلے میں معیاری انحراف - 1، جو 100% ماڈیولیشن ہے۔ پروجیکشن اسکرین پر یہ سب سے پہلی چیز ہے جو ناظرین نوٹس کرتے ہیں۔

علاج، تقریباً بڑھتی ہوئی قیمت کے لحاظ سے:

• مزید آزاد ایمیٹرز۔ N غیر متعلقہ اسپیکل پیٹرنز کو ملا کر تضاد تقریباً 1/√N سے کم ہو جاتا ہے۔ آٹھ ایمیٹرز والے بینک سے یہ 1 سے تقریباً 0.35 ہو جاتا ہے بغیر کسی اضافی قیمت کے۔
• موج کی لمبائی میں تنوع۔ دو ایمیٹر جو چند نینومیٹر کے فاصلے پر ہوں ایک ہی اسپیکل پیٹرن پیدا نہیں کرتے، اس لیے بِن شدہ ایمیٹرز سے بنائی گئی بینک ایک واحد ویفر بیچ سے بنائی گئی بینک کے مقابلے میں کم اسپیکل پیدا کرتی ہے۔
• پولرائزیشن ڈائیورسٹی۔ دو عمودی پولرائزیشنز ایک دوسرے میں مداخلت نہیں کرتے۔ ایک PBS کومبائنر آپ کو دوسری پولرائزیشن دیتا ہے اور ایک ہی وقت میں اسپیکل تضاد کو نصف کر دیتا ہے۔
• ایک حرکت کرنے والا ڈفیوزر۔ کلاسیکی حل، اور واحد حل جو سنگل موڈ سورس کے لیے کام کرتا ہے - ایک میکانزم اور اس کی قابلِ اعتمادیت کی قیمت پر۔

نوٹ کریں کہ یہ بحث کس جانب اشارہ کرتی ہے۔ ملٹی ٹرانسورس موڈ، ایک وسیع سپیکٹرم اور بہت سارے ایمیٹرز سب ایک رینجنگ لیزر میں نقص ہیں۔ ایک روشنی لیزر میں یہ علاج ہیں۔

شیٹس کو پڑھنا: دو قطاریں بحث کے قابل

ایک ڈرائیور تینوں رنگوں کو کور نہیں کرے گا۔ سرخ 1.9 - 3.0 V پر کام کرتا ہے، سبز 4.8 - 6.5 V پر، نیلا 3.5 - 5.3 V پر۔ ایک سنگل لیتھیم سیل یا 5 V ریل پر، سرخ کو ایک لکیری کرنٹ سورس سے چلایا جا سکتا ہے اور دیگر دونوں نہیں چل سکتے - انہیں اسٹیپ-اپ کی ضرورت ہے۔ تین رنگوں والے انجن میں اس کا مطلب ہے تین ڈرائیور ٹاپولوجیز، یا ہر چینل کے لیے ایک بوسٹ کنورٹر، اور سبز چینل وہ ہے جو ضرورت کو سیٹ کرتا ہے۔

ہمارے شیٹس میں کارکردگی کے یونٹس مختلف ہیں۔ سرخ mW/mA میں دی جاتی ہے، سبز اور نیلا W/A میں۔ یہ ایک ہی مقدار ہیں - 1 W/A = 1 mW/mA ہے - لیکن نمبروں کو ایک نظر میں موازنہ نہیں کیا جا سکتا۔ نیلا 1.45 - 2.0 W/A پر کرنٹ کو روشنی میں تقریباً دوگنا زیادہ تبدیل کرتا ہے جتنا سبز 0.45 - 0.8 W/A کرتا ہے اور تقریباً ڈیڑھ گنا زیادہ جتنا سرخ۔ یہی ایک بڑی وجہ ہے کہ نیلے کے ریٹنگ سبز کے چار گنا ہیں۔

تین رنگوں کو سیدھ میں لانا

خام ایمیٹرز کو ±5° کے نشانی انحراف کے ساتھ مخصوص کیا گیا ہے۔ کولمیٹڈ بنکس کو 0.7° یا اس سے بہتر پر مخصوص کیا گیا ہے۔ یہ فرق جتنا نظر آتا ہے اس سے زیادہ اہم ہے۔

±5° تقریباً 87 mrad ہے۔ تین رنگوں کو ڈائیکرک کے ذریعے ملا کر 10 میٹر دور ہدف پر بھیجیں، اور ہر رنگ تقریباً 87 سینٹی میٹر تک الگ ہوجاتا ہے - تین شعاعیں الگ ہو جاتی ہیں اور سفید نقطہ تین رنگین نقاط میں بدل جاتا ہے۔ پہلے کولیمیٹ کریں اور یہی شکل 12 سینٹی میٹر ہو جاتی ہے۔

یہ کولیمیٹیڈ حصہ خریدنے کی دوسری وجہ ہے، اور وہی وجہ ہے جسے اکثر بھول جاتا ہے۔ ڈائیورجنس نمبر آپ کے نقطہ کے سائز کی حفاظت کرتا ہے؛ پوائنٹنگ نمبر آپ کے رنگ کے امتزاج کی حفاظت کرتا ہے۔

ایک انتخابی اصول

ایک واحد ایمیٹر جب انجن کے نیچے ایک ہوموجنائزر یا ڈفیوزر موجود ہو، ایک ایمیٹر کا ایٹنڈی کافی ہو، اور قیمت اور حرارتی سادگی سب سے زیادہ اہم ہوں۔ اس میں زیادہ تر پروجیکشن اور زیادہ تر مشین وژن روشنائی شامل ہوتی ہے۔

ایک کالمیٹڈ بینک جب طاقت کو ایک تنگ زاویہ میں پہنچانا ہو، جب تین رنگوں کو پھینکاؤ کے دوران ایک دوسرے کے اوپر رہنا ہو، یا جب بغیر کسی حرکت کرنے والے حصے کے اسپیکل کو کم کرنا ہو۔ گرین اور بلیو بینکس بالکل اسی امتزاج کے لیے موجود ہیں۔

کل طاقت سے پہلے رنگ کے تناسب کو چیک کریں۔ ایک RGB انجن میں نیلا چینل طاقت کے بجٹ کا مالک ہوتا ہے - اگر آپ تینوں کو برابر چمک کے لیے سائز کریں تو یہ سبز کے مقابلے میں اٹھارہ گنا زیادہ ہوگا۔ تینوں کو ایک جیسا سائز دینا سب سے عام طریقہ ہے ایک رنگ نقطہ حاصل کرنے کا جسے صرف روشنی ضائع کر کے درست کیا جا سکتا ہے۔

پھر کلاس چیک کریں۔ اس فیملی میں ہر کولیمیٹڈ حصہ کلاس 3B یا کلاس 4 پروڈکٹ ہے۔ مرئی طول موج کے لیے ریاضی 905 nm کے مقابلے میں زیادہ فراخدلانہ ہے؛ دیکھیں رینجنگ کے لیے لیزر سیفٹی کلاسز کہ کریڈٹ کہاں سے آتا ہے اور کہاں رکتا ہے۔

اور ایٹنڈی کو چیک کریں، واٹیج کو نہیں۔ اسپاٹ سائز کیلکولیٹر آپ کو بتائے گا کہ آپ کی ڈائیورجنس فاصلے پر کیا کرتی ہے۔ ایک واٹ جو آپ ٹارگٹ پر فوکس نہیں کر سکتے وہ واٹ آپ نے ادا کیا اور استعمال نہیں کیا۔

اگلا کہاں

• FAC، کولیمیٹڈ اور فائبر سے منسلکہ بیم شکل کاری - وہ آپٹکس جو ان نمبروں کو قابل استعمال بیم میں بدلتی ہیں
• رینجنگ کے لیے لیزر سیفٹی کلاسز - کلاس کی ریاضی، بشمول نظر آنے والی روشنی کا کیس
• ایج ایمیٹر کے خلاف VCSEL - وہی تجارتی معاملہ انفرا ریڈ میں، جہاں ایک آرے اکثر گھومنے والے بیم کا حل ہوتا ہے
• نظر آنے والے اور RGB ذرائع - 450 nm، 520 nm اور 638 nm ہیڈز اور ان کے فی سورس پیرامیٹر میٹرکس