لیزر شامل سه قسمت اصلی است که عبارتند از :

  • محیط فعال
  • منبع انرژی خارجی یا دمنده
  • محفظه یا رزوناتور اپتیک ، برای درک بهتر،نمای شماتیک  لیزر در شکل پایین نشان داده شده است.
شکل ۲

عمل لیزر در چند مرحله انجام می گیرد. مطابق شماره (۱) شکل ٢ ، منبع انرژی یا پمپ به محیط فعال انرژی را به صورت نور گسیل می کند. محیط فعال (شماره ٢ در شکل ٢ ) ،  این نور را جذب می کند . با این جذب ، برخیاز الکترون های محیط فعال برانگیخته شده و به تراز انرژی بالاتری می روند. الکترون که تمایل به بازگشت دارد، از خود انرژی آزاد می کند که نمای شماتیک آن در شکل ٣ مشاهده می شود. انرژی آزادشده یا درخش های مکرر نور ناشی از منبع انرژی ادامه پیدا می کند. هنگامی که تعداد اتم های برانگیخته محیط فعال بیشتر از اتم های پایدار شود، «وارونگی جمعیت» اتفاق می افتد. وارونگی جمعیت برای لیزر امری ضروری است.

شکل ۳

دقت شود که انرژی آزادشده به صورت موج نوری خواهد بود که دررزوناتور اپتیک ͬبه دام می افتد. این نور منجر به برانگیختگی سایر اتم هایرزوناتور خواهد شد و در نتیجه از سایر اتم ها نیز نور آزاد می شود و در نتیجه گسیل القایی در لیزر اتفاق می افتد. آینه های دو سر رزوناتور، قسمت های (۳) و (۵) شکل ٢ به ترتیب بازتابنده و کوپلر خروجی ، نور گسیل شده را مجدداً به محیط فعال باز می گردانند. به این عمل «تقویت» گفته می شود. با ادامه این فرآیند، در نهایت نور پرقدرتی، (قسمت ۴ شکل ٢ )، پدید می آید و از سوراخ محفظه خارج می شود که همان نور لیزر است. در ادامه جزئیات هریک از اجزای لیزر ارائه خواهد شد.

منبع انرژی خارجی یا دمنده

هر انرژی می تواند در لیزر به عنوان منبع انرژی در نظر گرفته شود و انرژی موردنیاز جهت تحریک را تأمین کند. یکی از منابع انرژی متدوال لامپ فلش است. لامپ فلش یک لامپ قوس الکتریک ͬاست که با استفاده از جریان الکتریک ͬمی تواند در بازه زمانی کم، نور سفید پرقدرتی تولید کند.لامپ فلش از لوله شیشه ای حاوی گاز ساخته شده است که الکترودهاییدرون آن قرار می گیرد. در شکل ۴ چند نمونه لامپ فلش مورد استفاده در لیزرنشان داده شده است.

شکل ۴

محیط فعال

محیط فعال مجموعه ای از اتم ها، مولکول ها، یون ها و در برخی مواردکریستال های نیمه رسانا ماده هستند هر ماده ای شامل جامد، مایع، گاز یاپلاسما می تواند به عنوان محیط فعال استفاده شود برای درک گستردگیرجهان لیزر همین بس که حتی از دسر غذا هم می توان به عنوان محیط لیزر استفاده کرد . قدرت خروجی لیزر، به محیط فعال بستگی داشته و با کنترل آن می توان قدرت لیزر را کنترل کرد. به عنوان مثال، در یک مطالعه چنانچه جریان محوری و سریع کربن دی اکسید در نظر گرفته شود، می توان لیزری با قدرت ٠٫٧ کیلو وات بر متر تولید کرد (شکل ۵ الف). این در حالیست مطابق شکل ۵ ب ، با جریان آرام یا ساکن همین گاز، قدرت لیزر ٠٫٠۵ کیلو وات بر متر خواهدبود. بنابراین نه تنها ماده محیط، بلکه جهت و سرعت آن نیز بر قدرت لیزر تأثیرگذار است.

الف
ب

شکل ۵: نمای شماتیک لیزر با محیط؛ الف) جریان محوری و سریع، ب) جریان آرام کربن دی اکسید

محفظه یا رزوناتور اپتیکی

رزوناتور اپتیکی یا حفره اپتیک ͬمحفظه ای است که در آن از محیط فعال، پرتوی نور تولید می شود .به منظور تشدید موج نوری ، در دو طرف محفظه دو آینه به صورت موازی نصب شده است. بدین ترتیب موج نوری تولیدشده در این محیط بین دو آینه به صورت رفت و برگشتی عمل کرده و به نوعی تشدید می شود.

امواج خروجی لیزر

نور ساطع شده از رزوناتور اپتیک ͬلیزر می تواند به دو صورت پیوسته یا گسسته باشد. در ادامه جزئیات هریک ارائه خواهد شد.

امواج پیوسته یا cw

از لیزرهای cw بازه گسترده ای دارد. لیزرهای مایع و یونی نمونه هایی از لیزرهای پیوسته است .این بازه از میلی وات مانند لیزرهای ارتباطات اپتیک یا اسکنرهای اپتیکی تا چندین مگاوات (تا ۵ مگاوات) مانند لیزرهای مورداستفاده در صنایع نظامی را شامل می شود.

لیزر گسسته

پرتوی خروجی از لیزر می تواند به صورت گسسته باشد. قدرت خروجی از این لیزرها به مراتب بیشتر از لیزرهای cw است .  لیزر یاقوت و ان دی شیشه دو نمونه از لیزرهای گسسته است. لیزرهای گسسته را می توان به دو نوع لیزر فمتوثانیه ای۴٨ و پالسی۴٩ تقسیم بندی کرد . در ادامه هر یک توضیح داده می شود.

لیزر فمتو ثانیه ای

هنگامی که بازه گسستگی امواج لیزر در حد ۵ فمتوثانیه باشد به آن لیزر فمتوثانیه ای گفته می شود. دقت شود که هر فمتوثانیه (fs) برابر با ١۵−١٠ ثانیه است برخی از لیزرهای سیال نمونه ای از این لیزرها هستند. هنگامی بازه گسستگی موج خروجی از لیزر در حد پیکوثانیه، نانوثانیه، میلی ثانیه و میکرو ثانیه باشد به آن لیزر پالسی۵٠ گفته می شود لیزر اکزمی نمونه ای از این لیزر است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
You need to agree with the terms to proceed

فهرست
×

سلام.

جهت برقراری ارتباط می توانید با شماره تلفن 02166155094 تماس حاصل فرمایید.

یا بر روی پشتیبانی کلیک فرمایید.

×