Easy Bug
17th December 2011, 11:20 AM
مقدمه
ليزر اين نور شگفت از نظر ماهيت هيچ تفاوتي با نور عادي ندارد و خواص فيزيكي ليزر ، آنرا از نورهاي ايجاد شده از ساير منابع متمايز مي‌سازد. از نخستين روزهاي تكنولوژي ليزر ، به خواص مشخصه آن پي برده شد. و ما بصورتي گزينشي به اين خواص از ماهيت فرآيند ليزر مي‌پردازيم كه خود اين خواص بستري عظيم براي كاربردهاي وسيع اين پديده ، در علوم مختلف بخصوص صنعت و پزشكي و ... ايجاد كرده است. به جرأت مي‌توان گفت پيشرفت علوم بدون تكنولوژي ليزر امكان پذير نيست.
پهناي باريكه
از آنجا كه نشر القايي ، فوتونهايي را با راستاي انتشار دقيقا يكسان توليد مي‌كند، استفاده از پيكربندي آينه انتهايي به تقويت گزينشي باريكه محوري كه تنها قطري در حدود 1mm دارد منجر مي‌شود. بدين ترتيب ليزر ، باريكه‌اي نازك و اساس موازي از نور را كه معمولا داراي توزيع گاوسي از شدت است، از آينه خروجي به بيرون منتشر مي‌كند. زاويه واگرايي باريكه ليزر مقداري در حدود 1mrad است، كه در فاصله يك كيلومتري ، تنها قسمتي به عرض يك متر را روشن مي‌كند.
هر چند كه ميزان واگرايي باريكه در وهله نخست توسط حد پراش روزنه خروجي تعيين مي ود، ولي به ازا اپتيكي مناسب مي توان همين واگرايي اندك را به مقدار زيادي تصحيح كرد. شدت زياد، خاصيتي است كه بيش از ساير موارد همراه نور ليزر است و در حقيقت ليزرها بالاترين شدتهاي روي زمين ايجاد مي‌كنند. از آنجا كه ليزر باريكه‌اي اصولا موازي از نور را نه در تمام جهتها بلكه در راستاي مشخصي نشر مي‌كند، مناسبترين معيار شدت ، تابيدگي است. توان: انرژي در واحد زمان.
سطح/توان = I تابيدگي
در اين اينجا منظور از توان ، توان خروجي ليزر است، نه توان ورودي به آن. با متمركز كردن باريكه تا رسيدن به حد پراش ناشي از ابزار اپتيكي متمركز كننده مي‌توان تابيدگي را افزايش داد. به عنوان يك اصل كلي ، حداقل شعاع باريكه متمركز شده قابل قياس با طول موج مي‌باشد. خروجي ليزرها كه داراي يك توزيع گوسي از شدت مي‌باشد، ماكزيمم شدت (قله يا پيك) تنها براي زمان بسيار كوتاهي قابل حصول است. و اين شدت ماكزيمم (پيك) حاصل از يك ليزر تپي بطور وارون با مدت تپ متناسب است، روشها گوناگوني براي كاستن از طول تپ وجود دارد تا شدت آن افزايش يابد.
همدوسي
همدوسي خاصيتي است كه به بهترين وجه نور ليزر را از ساير انواع نور متمايز مي‌كند و باز هم اين خاصيت ، نتيجه ماهيت فرآيند نشر القايي است. نور حاصل از منابع معمولي كه توسط نشر خود به خودي كار مي‌كنند، به نور غير همدوس آشفته موسم است. در اين موارد ، هيچ همبستگي بين فاز فوتونهاي گوناگون وجود ندارد و در اثر تداخلهاي اساسا تصادفي بين آنها ، افت و خيز محسوسي در شدت پديد مي‌آيد. در مقابل در ليزر ، فوتونهايي كه توسط محيط برانگيخته ليزر نشر مي‌شوند، با ساير فوتونهاي موجود در حفره ، همفازند.
مقياس زماني كه طي آن همبستگي فاز برقرار مي‌ماند، به عنوان زمان همدوسي شناخته مي‌شود. بنابراين دو نقطه در طول باريكه ليزر به فاصله‌اي كمتر از طول همدوسي ، بايد فاز مرتبطي داشته باشند. طول همدوسي براي انواع مختلف ليزر متفاوت است. مهمترين كاربرد همدوسي ليزري تمام نگاري (هولوگرافي) است، كه روش براي تهيه تصاوير سه بعدي به شمار مي رود.
تكفامي
مشخصه بارز نور ليزر و خاصيتي كه بيشترين ارتباط را با كاربردهاي شيميايي دارد، تكفامي اساسي آن است. اين خاصيت از اين حقيقت منشأ مي‌گيرند كه تمام فوتونها در اثر گذار بين دو تراز انرژي اتمي يا مولكولي مشابه ، نشر مي‌شوند و بنابراين تقريبا فركانسهاي دقيقا يكساني دارند. تعداد كمي از فركانسها با فواصل اندك از يكديگر ، ممكن است در عمل ليزر حضور داشته باشند، بطورري كه براي رسيدن به تكفامي بهينه بايد وسيله اضافي ديگري را براي گزينش فركانس ليزر تعبيه كرد. معمولا براي اين كار از يك نسخه استفاده مي‌شود كه عنصري اپتيكي است كه درون حفره ليزر قرار مي‌گيرد و به گونه‌اي تنظيم مي‌شود، كه تنها يك طول موج معين بتواند بين دو آينه انتهايي ، بطور نامتناهي به جلو و عقب حركت كند.
كاربردهاي مهم پهناي كم باريكه
در صنعت سازه مثلا در حفر تونلها دريابي و فاصله يابي و نظارت بر آلودگي اتمسفر (امكان نظرات بر گازهاي خروج از دودكش كارخانه‌ها ، با تجزيه و تحليل نور پراكنده از روي سطح زمين امكان پذير است.
كاربرد ليزر بر اساس شدتهاي زياد
برش و جوشكاري با ليزر ، صنعت هوافضا و نساجي ، جراحي چشم و جراحيهاي ديگر، مزاياي بسيار زيادي براي استفاده از ليزر در چپنين جراحيهايي وجود دارد، روش ليزري تخريبي نيست و نيازي به بيهوشي ندارد و با توجه به مدت زمان كوتاه تپها ، نيازي به بي حركت نگهداري طولاني عضو نيست.
كاربرد همدوس ليزر
هولوگرافي (تمام نگاري) ، كه از خود اين روش درست قطعات خودرو تأسيسات ، تركيدگي داخلي لاستيكهاي هواپيما ، فشرده سازي اطلاعات (اعم از تصاوير و متن و ...) و بازسازي اطلاعات.
كاربرد تكفامي نور ليزري
جداسازي ايزوتوپها ، صنايع هسته‌اي.
منبع: رشد
ليزر اين نور شگفت از نظر ماهيت هيچ تفاوتي با نور عادي ندارد و خواص فيزيكي ليزر ، آنرا از نورهاي ايجاد شده از ساير منابع متمايز مي‌سازد. از نخستين روزهاي تكنولوژي ليزر ، به خواص مشخصه آن پي برده شد. و ما بصورتي گزينشي به اين خواص از ماهيت فرآيند ليزر مي‌پردازيم كه خود اين خواص بستري عظيم براي كاربردهاي وسيع اين پديده ، در علوم مختلف بخصوص صنعت و پزشكي و ... ايجاد كرده است. به جرأت مي‌توان گفت پيشرفت علوم بدون تكنولوژي ليزر امكان پذير نيست.
پهناي باريكه
از آنجا كه نشر القايي ، فوتونهايي را با راستاي انتشار دقيقا يكسان توليد مي‌كند، استفاده از پيكربندي آينه انتهايي به تقويت گزينشي باريكه محوري كه تنها قطري در حدود 1mm دارد منجر مي‌شود. بدين ترتيب ليزر ، باريكه‌اي نازك و اساس موازي از نور را كه معمولا داراي توزيع گاوسي از شدت است، از آينه خروجي به بيرون منتشر مي‌كند. زاويه واگرايي باريكه ليزر مقداري در حدود 1mrad است، كه در فاصله يك كيلومتري ، تنها قسمتي به عرض يك متر را روشن مي‌كند.
هر چند كه ميزان واگرايي باريكه در وهله نخست توسط حد پراش روزنه خروجي تعيين مي ود، ولي به ازا اپتيكي مناسب مي توان همين واگرايي اندك را به مقدار زيادي تصحيح كرد. شدت زياد، خاصيتي است كه بيش از ساير موارد همراه نور ليزر است و در حقيقت ليزرها بالاترين شدتهاي روي زمين ايجاد مي‌كنند. از آنجا كه ليزر باريكه‌اي اصولا موازي از نور را نه در تمام جهتها بلكه در راستاي مشخصي نشر مي‌كند، مناسبترين معيار شدت ، تابيدگي است. توان: انرژي در واحد زمان.
سطح/توان = I تابيدگي
در اين اينجا منظور از توان ، توان خروجي ليزر است، نه توان ورودي به آن. با متمركز كردن باريكه تا رسيدن به حد پراش ناشي از ابزار اپتيكي متمركز كننده مي‌توان تابيدگي را افزايش داد. به عنوان يك اصل كلي ، حداقل شعاع باريكه متمركز شده قابل قياس با طول موج مي‌باشد. خروجي ليزرها كه داراي يك توزيع گوسي از شدت مي‌باشد، ماكزيمم شدت (قله يا پيك) تنها براي زمان بسيار كوتاهي قابل حصول است. و اين شدت ماكزيمم (پيك) حاصل از يك ليزر تپي بطور وارون با مدت تپ متناسب است، روشها گوناگوني براي كاستن از طول تپ وجود دارد تا شدت آن افزايش يابد.
همدوسي
همدوسي خاصيتي است كه به بهترين وجه نور ليزر را از ساير انواع نور متمايز مي‌كند و باز هم اين خاصيت ، نتيجه ماهيت فرآيند نشر القايي است. نور حاصل از منابع معمولي كه توسط نشر خود به خودي كار مي‌كنند، به نور غير همدوس آشفته موسم است. در اين موارد ، هيچ همبستگي بين فاز فوتونهاي گوناگون وجود ندارد و در اثر تداخلهاي اساسا تصادفي بين آنها ، افت و خيز محسوسي در شدت پديد مي‌آيد. در مقابل در ليزر ، فوتونهايي كه توسط محيط برانگيخته ليزر نشر مي‌شوند، با ساير فوتونهاي موجود در حفره ، همفازند.
مقياس زماني كه طي آن همبستگي فاز برقرار مي‌ماند، به عنوان زمان همدوسي شناخته مي‌شود. بنابراين دو نقطه در طول باريكه ليزر به فاصله‌اي كمتر از طول همدوسي ، بايد فاز مرتبطي داشته باشند. طول همدوسي براي انواع مختلف ليزر متفاوت است. مهمترين كاربرد همدوسي ليزري تمام نگاري (هولوگرافي) است، كه روش براي تهيه تصاوير سه بعدي به شمار مي رود.
تكفامي
مشخصه بارز نور ليزر و خاصيتي كه بيشترين ارتباط را با كاربردهاي شيميايي دارد، تكفامي اساسي آن است. اين خاصيت از اين حقيقت منشأ مي‌گيرند كه تمام فوتونها در اثر گذار بين دو تراز انرژي اتمي يا مولكولي مشابه ، نشر مي‌شوند و بنابراين تقريبا فركانسهاي دقيقا يكساني دارند. تعداد كمي از فركانسها با فواصل اندك از يكديگر ، ممكن است در عمل ليزر حضور داشته باشند، بطورري كه براي رسيدن به تكفامي بهينه بايد وسيله اضافي ديگري را براي گزينش فركانس ليزر تعبيه كرد. معمولا براي اين كار از يك نسخه استفاده مي‌شود كه عنصري اپتيكي است كه درون حفره ليزر قرار مي‌گيرد و به گونه‌اي تنظيم مي‌شود، كه تنها يك طول موج معين بتواند بين دو آينه انتهايي ، بطور نامتناهي به جلو و عقب حركت كند.
كاربردهاي مهم پهناي كم باريكه
در صنعت سازه مثلا در حفر تونلها دريابي و فاصله يابي و نظارت بر آلودگي اتمسفر (امكان نظرات بر گازهاي خروج از دودكش كارخانه‌ها ، با تجزيه و تحليل نور پراكنده از روي سطح زمين امكان پذير است.
كاربرد ليزر بر اساس شدتهاي زياد
برش و جوشكاري با ليزر ، صنعت هوافضا و نساجي ، جراحي چشم و جراحيهاي ديگر، مزاياي بسيار زيادي براي استفاده از ليزر در چپنين جراحيهايي وجود دارد، روش ليزري تخريبي نيست و نيازي به بيهوشي ندارد و با توجه به مدت زمان كوتاه تپها ، نيازي به بي حركت نگهداري طولاني عضو نيست.
كاربرد همدوس ليزر
هولوگرافي (تمام نگاري) ، كه از خود اين روش درست قطعات خودرو تأسيسات ، تركيدگي داخلي لاستيكهاي هواپيما ، فشرده سازي اطلاعات (اعم از تصاوير و متن و ...) و بازسازي اطلاعات.
كاربرد تكفامي نور ليزري
جداسازي ايزوتوپها ، صنايع هسته‌اي.
منبع: رشد