60 سال سے زیادہ پہلے ایجاد کردہ ، سیمیکمڈکٹر لیزرز آج کی بہت سی ٹیکنالوجیز کی بنیاد ہیں ، جن میں بارکوڈ اسکینرز ، فائبر آپٹک مواصلات ، میڈیکل امیجنگ اور ریموٹ کنٹرول شامل ہیں۔
لیزر ٹکنالوجی کے امکانات نے 1960 میں اس وقت سائنسی برادری کو دنگ کردیا جب پہلی بار طویل نظریاتی لیزر کا مظاہرہ کیا گیا۔ تین امریکی تحقیقی مراکز نے ٹیکنالوجی کا پہلا سیمیکمڈکٹر ورژن تیار کرنے کی دوڑ شروع کی۔ تین کمپنیوں جنرل الیکٹرک ، آئی بی ایم کے تھامس جے واٹسن ریسرچ سینٹر ، اور ایم آئی ٹی کے لنکن لیبارٹری ای ایک نے 1962 میں ایک دوسرے کے کچھ ہی دنوں میں سیمیکمڈکٹر لیزر کے پہلے مظاہرے کی اطلاع دی۔
سیمیکمڈکٹر لیزر کو تین تقاریب میں آئی ای ای ای سنگ میل نامزد کیا گیا تھا ، جس میں ہر آلے کے لئے یادگاری تختی نصب تھی۔
لیزر کی ایجاد نے تین طرفہ ریس کو جنم دیا
لیزر کا بنیادی تصور 1917 کا ہے ، جب البرٹ آئن اسٹائن نے "حوصلہ افزائی اخراج" کے نظریہ کی تجویز پیش کی۔ سائنس دان پہلے ہی جانتے تھے کہ الیکٹران بے ساختہ جذب اور روشنی کا اخراج کرسکتے ہیں ، لیکن آئن اسٹائن نے سوچا کہ ان کو مخصوص طول موج پر خارج کرنے کے لئے جوڑ توڑ کیا جاسکتا ہے۔ انجینئرز کو کئی دہائیاں لگیں کہ وہ اپنے نظریہ کو حقیقت میں بدل دے۔
1940 کی دہائی کے آخر میں ، طبیعیات دان دوسری جنگ عظیم میں امریکی فوج کے ذریعہ ویکیوم ٹیوبوں کے ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لئے کام کر رہے تھے تاکہ سگنلز کو بڑھاوا دے کر دشمن کے طیاروں کا پتہ لگائیں۔ ان میں سے ایک نیو جرسی کے مرے ہل میں بیل لیبز کے ایک محقق چارلس ٹاؤنز تھے۔ اس نے گیس کے انووں پر مشتمل گہا کے ذریعے برقی مقناطیسی لہروں کا شہتیر گزر کر ایک زیادہ طاقتور یمپلیفائر بنانے کی تجویز پیش کی۔ لہر گیس میں ایٹموں کو متحرک کرے گی تاکہ توانائی کو بالکل اسی رفتار سے جاری کیا جاسکے ، جس کی وجہ سے توانائی پیدا ہوگی جس کی وجہ سے یہ گہا کو زیادہ طاقتور بیم کے طور پر چھوڑ دے گا۔
1954 میں ، ٹاؤنس ، اس وقت کے کولمبیا یونیورسٹی میں فزکس کے پروفیسر ، نے ایک آلہ ایجاد کیا جس کو انہوں نے "ماسر" کہا (تابکاری کے محرک اخراج کو بڑھاوا دینے کے لئے مختصر)۔ یہ لیزر کا ایک اہم پیش خیمہ نکلا۔
امریکن فزیکل سوسائٹی کے شائع کردہ ایک مضمون کے مطابق ، بہت سارے نظریہ نگاروں نے ٹاؤنوں کو بتایا کہ اس کا آلہ کبھی کام نہیں کرے گا۔ مضمون میں کہا گیا کہ ایک بار جب اس نے کام کیا تو ، دوسرے محققین نے جلدی سے اس کی کاپی کی اور مختلف حالتوں کی ایجاد شروع کردی۔
ٹاؤنس اور دیگر انجینئروں کا خیال تھا کہ وہ ایک میسر کا آپٹیکل ورژن تشکیل دے سکتے ہیں جو اعلی تعدد توانائی کو استعمال کرکے روشنی کا شہتیر پیدا کرسکتا ہے۔ اس طرح کا آلہ مائکروویووں سے زیادہ طاقتور بیم پیدا کرسکتا ہے ، لیکن اس سے مختلف قسم کے طول موج پر روشنی کے بیم بھی پیدا ہوں گے ، جس میں اورکت سے دکھائی دینے والی روشنی تک۔ 1958 میں ، ٹاؤنس نے "لیزر" کا نظریاتی جائزہ شائع کیا۔
"یہ حیرت کی بات ہے کہ 62 سال قبل شمال مشرقی ریاستہائے متحدہ میں ان تینوں تنظیموں نے ہمیں اب اور مستقبل میں یہ ساری صلاحیتیں فراہم کیں۔"
متعدد ٹیموں نے آلے کی تعمیر کے لئے مل کر کام کیا ، اور مئی 1960 میں ، کیلیفورنیا کے مالیبو میں ہیوز ریسرچ لیبارٹری کے ایک محقق تھیوڈور میمن نے پہلا ورکنگ لیزر تعمیر کیا۔ تین ماہ بعد ، میمن نے اس ایجاد کو بیان کرتے ہوئے جریدے میں ایک مقالہ شائع کیا ، جس میں ایک اعلی طاقت والا چراغ ہے جس نے روبی چھڑی پر روشنی چمکائی جس میں دو آئینے جیسی چاندی کی سطحوں کے درمیان رکھا گیا تھا۔ سطح کے ذریعہ تشکیل دیئے گئے آپٹیکل گہا میں دوچار روبی فلوروسینس کے ذریعہ تیار کردہ روشنی آئن اسٹائن کے حوصلہ افزائی کے اخراج کو محسوس کرتی ہے۔
بنیادی لیزرز اب ایک حقیقت تھے۔ انجینئرز نے جلدی سے مختلف ماڈلز کی ڈیزائننگ شروع کردی۔
بہت سے لوگ سیمیکمڈکٹر لیزرز کی صلاحیت کے بارے میں سب سے زیادہ پرجوش تھے۔ صحیح حالات میں بجلی چلانے کے لئے سیمیکمڈکٹر مواد کو ہیرا پھیری کی جاسکتی ہے۔ بنیادی طور پر ، سیمیکمڈکٹر مواد سے بنے لیزر لیزر لائٹ ذرائع اور یمپلیفائر ، لینس اور آئینے میں مائکروومیٹر سائز کے آلات کے لئے درکار تمام اجزاء کو فٹ کرسکتے ہیں۔
انجینئرنگ اور ٹکنالوجی کی تاریخ ویکیپیڈیا کے مطابق ، "ان مطلوبہ خصوصیات نے سائنسدانوں اور انجینئروں کے تصورات کو اپنے نظم و ضبط میں شامل کیا۔"
1962 میں ، محققین کی ایک جوڑی نے دریافت کیا کہ ایک موجودہ مواد ایک بہترین لیزر سیمیکمڈکٹر تھا: گیلیم آرسنائڈ۔
گیلیم آرسنائڈ سیمیکمڈکٹر لیزرز کے لئے ایک مثالی مواد ہے
9 جولائی ، 1962 کو ، ایم آئی ٹی لنکن لیبارٹری کے محققین رابرٹ کیز اور تھیوڈور کوئسٹ نے ٹھوس ریاست ڈیوائس ریسرچ کانفرنس میں سامعین کے سامنے اعلان کیا کہ وہ ایک تجرباتی سیمیکمڈکٹر لیزر تیار کررہے ہیں ، آئی ای ای ای کے ساتھی پال ڈبلیو جووڈاولکس نے آئی ای ای ای میل اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون اسٹون میں ایک تقریر کے دوران کہا۔ ایم آئی ٹی میں نقاب کشائی کی تقریب۔ جووڈولکیس ایم آئی ٹی لنکن لیبارٹری میں کوانٹم انفارمیشن اینڈ انٹیگریٹڈ نانو سسٹم گروپ کے ڈائریکٹر تھے۔
جووڈاولکیس نے کہا کہ اس وقت لیزر ابھی تک ایک مربوط شہتیر کا اخراج نہیں کرسکتے تھے ، لیکن کام تیزی سے ترقی کر رہا تھا۔ اس کے بعد جووڈاولکیس اور کوئسٹ نے سامعین کو دنگ کردیا: وہ دکھا سکتے ہیں ، انہوں نے کہا ، کہ ایک گیلیم آرسنائڈ سیمیکمڈکٹر میں لگنے والی بجلی کی تقریبا 100 فیصد توانائی کو روشنی میں تبدیل کیا جاسکتا ہے۔
پہلے کبھی کسی نے بھی ایسا دعوی نہیں کیا تھا۔ سامعین کفر میں تھے ، اور ان کا کفر مشترکہ تھا۔
"جووڈاولکس کی گفتگو کے اختتام پر ، سامعین کے ایک ممبر نے کھڑے ہوکر کہا ، 'ٹھیک ہے ، اس سے تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کی خلاف ورزی ہوتی ہے۔"
سامعین ہنسی میں پھوٹ پڑے۔ لیکن نیو یارک کے شہر شینکٹڈی میں جنرل الیکٹرک ریسرچ لیبارٹریوں کے ایک سیمیکمڈکٹر ماہر ، طبیعیات دان رابرٹ این ہال نے ان کو خاموش کردیا۔
"باب ہال باہر آیا اور بتایا کہ اس نے دوسرے قانون کی خلاف ورزی کیوں نہیں کی۔" "یہ ایک احساس تھا۔"
متعدد ٹیموں نے ورکنگ سیمیکمڈکٹر لیزر تیار کرنے کے لئے دوڑ لگائی ، اور فاتح کچھ ہی دنوں میں آگیا۔
سیمیکمڈکٹر لیزرز مائع نائٹروجن سے بھرا ہوا شیشے کے کنٹینر میں معطل چھوٹے سیمیکمڈکٹر کرسٹل سے بنے ہیں ، جو آلہ کو ٹھنڈا رکھنے میں مدد کرتا ہے۔
ہال جی ای کو واپس آیا اور ، جووڈولکیس اور کوسٹ کی پریزنٹیشنز سے متاثر ہوکر ، اس بات پر قائل ہوگیا کہ وہ ایک ٹیم کی قیادت کرسکتا ہے تاکہ وہ ایک موثر ، موثر گیلیم آرسنائڈ لیزر تشکیل دے سکے۔ اس نے سیمیکمڈکٹرز کے ساتھ مل کر کام کرتے ہوئے سال پہلے ہی گزارے تھے ، نام نہاد "پن" ڈایڈڈ ریکٹفایر ایجاد کیا تھا۔
ریکٹفایر ، جس نے خالص جرمینیم ، ایک سیمیکمڈکٹر مواد سے بنے کرسٹل استعمال کیے تھے ، جو بجلی کی منتقلی کے لئے ٹھوس ریاست سیمیکمڈکٹرز میں موجودہ موجودہ-ایک کلیدی ترقی کو براہ راست تبدیل کرسکتے ہیں۔
اس تجربے نے سیمیکمڈکٹر لیزرز کی ترقی کو تیز کیا۔ ہال اور اس کی ٹیم نے "پن" ریکٹیفائر کی طرح ایک آلہ استعمال کیا۔ انہوں نے ایک ڈایڈ لیزر بنایا جس نے گیلیم آرسنائڈ کرسٹل سے مربوط روشنی پیدا کی جس میں ایک ملی میٹر کا ایک تہائی حصہ سائز میں تھا ، جس میں دو آئینے کے درمیان گہا میں سینڈویچ لگایا جاتا ہے تاکہ روشنی بار بار پیچھے اچھال جاتی ہے۔ اس ایجاد کی خبریں یکم نومبر 1962 میں جسمانی جائزہ لینے والے خطوط کے شمارے میں شائع ہوئی تھیں۔
جیسا کہ ہال اور اس کی ٹیم نے کام کیا ، اسی طرح نیو یارک کے یارک ٹاؤن ہائٹس میں واٹسن ریسرچ سنٹر میں محققین نے بھی کام کیا۔ ای ٹی ایچ ڈبلیو کے مطابق ، فروری 1962 میں ، مارشل I. ناتھن ، جو آئی بی ایم کے ایک محقق ہیں ، جو اس سے قبل گیلیم آرسنائڈ پر کام کر چکے تھے ، کو اپنے محکمہ کے سربراہ کی طرف سے ایک کام ملا: پہلا گیلیم آرسنائڈ لیزر بنانے کے لئے۔
ناتھن نے محققین کی ایک ٹیم کی قیادت کی جس میں ولیم پی ڈمکے ، جیرالڈ برنس ، فریڈرک ایچ ڈہل اور گورڈن رسچر شامل تھے۔ انہوں نے اکتوبر میں یہ کام مکمل کیا اور ایک ایسے کاغذ کی فراہمی کی جس میں ان کے کام کو اپلائیڈ فزکس لیٹرز کے لئے خاکہ پیش کیا گیا تھا ، جس نے اسے 4 اکتوبر 1962 کو شائع کیا تھا۔
ایم آئی ٹی کے لنکن لیبارٹری ، کوئسٹ ، جووڈاولکس میں ، اور ان کے ساتھی رابرٹ ریڈڈک نے 5 نومبر ، 1962 میں اپلائیڈ فزکس لیٹرز کے شمارے کے نتائج کی اطلاع دی۔
یہ سب اتنی تیزی سے ہوا کہ نیو یارک ٹائمز کے ایک مضمون نے "حیرت انگیز اتفاق" پر حیرت کا اظہار کیا ، یہ کہتے ہوئے کہ آئی بی ایم کے عہدیداروں کو جی ای کی کامیابی کے بارے میں پتہ نہیں تھا جب تک کہ جی ای نے پریس کانفرنس میں دعوت نامہ نہیں بھیج دیا۔
تینوں تنظیموں کو اب آئی ای ای نے اپنے کام کے لئے اعزاز سے نوازا ہے۔ ایک ای ٹی ایچ ڈبلیو آرٹیکل میں لکھا گیا ہے کہ "شاید سیمیکمڈکٹر لیزرز نے مواصلات کے میدان میں ان کا سب سے زیادہ اثر ڈالا ہے۔" "ہر سیکنڈ میں ، سیمیکمڈکٹر لیزرز خاموشی سے انسانی علم کے جوڑے کو روشنی میں انکوڈ کرتے ہیں ، اور اسے سمندروں اور جگہ کے قریب فوری طور پر شیئر کرنے کے قابل بناتے ہیں۔"
ایم آئی ٹی کے ترجمان نے ٹائمز کو بتایا کہ جی ای نے اپنی ٹیم سے پہلے اپنی کامیابی "کچھ دن یا ایک ہفتہ" حاصل کی ہے۔ آئی بی ایم اور جی دونوں نے اکتوبر میں امریکی پیٹنٹ کے لئے درخواست دی تھی ، اور بالآخر دونوں کو منظور کرلیا گیا تھا۔
لنکن لیبارٹری کی تقریب میں ، جیوڈارکیس نے نشاندہی کی کہ جب بھی آپ "فون کال کرتے ہیں" یا "گوگل بیوقوف بلی ویڈیوز" کرتے ہیں تو ، آپ سیمیکمڈکٹر لیزر استعمال کر رہے ہیں۔
انہوں نے کہا ، "اگر ہم وسیع تر دنیا کو دیکھیں تو ، سیمیکمڈکٹر لیزر واقعی انفارمیشن ایج کے سنگ بنیادوں میں سے ایک ہے۔"
انہوں نے اپنی تقریر کا اختتام 1963 کے ٹائم میگزین کے مضمون کے ایک اقتباس کے ساتھ کیا: "اگر دنیا کو ہزاروں مختلف ٹیلی ویژن پروگراموں کے درمیان انتخاب کرنا پڑا تو ، ان کے چھوٹے اورکت بیم والے صرف چند ڈایڈس بیک وقت ان سب کو منتخب کرسکتے ہیں۔"
جیوڈارکیس نے کہا کہ یہ "سیمیکمڈکٹر لیزرز کا نسخہ تھا۔" "یہ حیرت انگیز ہے کہ شمال مشرق میں ان تینوں تنظیموں نے 62 سال قبل کیا کیا تھا تاکہ اب اور مستقبل میں ہمیں ان تمام صلاحیتوں کو دیا جاسکے۔"
جنرل الیکٹرک ، واٹسن ریسرچ سینٹر ، اور لنکن لیبارٹری اب اس ٹیکنالوجی کا اعزاز دینے والی تختیوں کو ظاہر کرتی ہے۔ انہوں نے پڑھا:
1962 کے موسم خزاں میں ، سیمیکمڈکٹر لیزرز کے پہلے مظاہرے کی اطلاع بالترتیب جنرل الیکٹرک کے شینکٹادی اور سائراکیز پلانٹس ، آئی بی ایم کے تھامس جے واٹسن ریسرچ سینٹر ، اور ایم آئی ٹی کے لنکن لیبارٹری نے کی۔ چاول کے دانے سے چھوٹا ، براہ راست موجودہ انجیکشن سے چلنے والا ، اور الٹرا وایلیٹ سے اورکت تک طول موج کے ساتھ ، سیمیکمڈکٹر لیزر جدید مواصلات ، ڈیٹا اسٹوریج ، اور صحت سے متعلق پیمائش کے نظام میں ہر جگہ موجود ہیں۔
