درس لیزر و کاربردهای آن

واژه لیزر(Laser) یک سرنام گرفته شده از عبارت: (Light amplification by stimulated emission of radiation) است، به معنی تقویت نور به شیوه ی گسیل القایی تابش است.

گسیل القایی کلید نحوه ی کار لیزر است، این مفهوم در سال ۱۹۱۷ توسط آلبرت اینشتین معرفی شد. اگرچه دنیا تا سال ۱۹۶۰ منتظر ماند تا نحوه کار لیزر را ببیند، کار بزرگ مربوط به تکامل آن چند دهه پیش آغاز شده بود. اختراع لیزر کاربرد بزرگ فیزیک کوانتومی در فناوری است، نور لیزر مانند نور یک لامپ روشنایی عادی، هنگامی گسیل می شود که اتم ها از یک حالت کوانتومی به حالت کوانتومی با انرژی پایین تر گذاری انجام دهند. اما در لیزر –و نه در چشمه های نوری دیگر-اتم ها با هم عمل می کنند تا نوری با سرشت های ویژه متعدد تولید کنند .

۱- نور لیزر بسیار تکفام است. 

۲- نور لیزر بسیار همدوس است. 

۳- نور لیزر بسیار جهت مند است. 

۴- نور لیزر می تواند به شدت کانونی شود.

لیزرها براساس آهنگ خروج انرژی از آنها به دو دسته پیوسته و پالسی تقسیم می شوند. نور لیزرهای پیوسته کار به طور پیوسته گسیل می شود، ولی نور لیزرهای پالسی در زمان های کوتاه که به این زمان « دوام پالس» گفته می شود، ارائه می گردد. لیزرها را براساس حالت ماده لیزرزا، به لیزرهای حالت جامد، لیزرهای گازی، لیزر رزینه، لیزرهای نیمه هادی و لیزرهای الکترون آزاد تقسیم بندی می کنند. همچنین ممکن است لیزرها را براساس نوع ماده نشکیل دهنده محیط لیزرزایی نیز تقسیم بندی کنند. به گسیل های لیزر گونه با طول موج های بلندتر در ناحیه میکروویو، میزر گفته می شود. اصولا لیزر به منبع نور همدوس و تکرنگ گفته می شود.

در سال ۱۹۵۸ اولین بار پیشنهاد استفاده از میزر در بسامد های نوری در مقاله ای توسط اسکاولو و تاونز داده شد. در بخش ارتباطات نیز توانایی لیزر در جایگزینی مخابره الکترومغناطیسی معلوم شد. در سال ۱۹۶۰ میمن موفق به ساخت لیزر پالسی یاقوت شد. در سال ۱۹۶۰ دانشمندان با مخابره پالس نور عملا از لیزر استفاده کردند.

لیزر ها سه قسمت اصلی دارند:

۱) پمپ انرژی یا چشمه انرژی، ممکن است این پمپ نوری یا شیمیایی و یا حتی لیزر باشد. ۲) ماده پایه و فعال که نام گذاری لیزر به واسطه ماده فعال صورت میگیرد. ۳) تشدید کننده اپتیکی که شامل دو آینه باز تابنده کلی و جزیی می باشد.

کوچکترین لیزرها که در انتقال صدا و داده ها از طریق فیبر های نوری به کار می روند، محیط فعال شدن بلور نیمرسانایی به اندازه تقریبی سر یک سوزن است. این لیزرها با همه کوچکی خود می توانند توانی در حدود ۲۰۰ mw تولید کنند. بزرگترین لیزرها، که برای پژوهش در زمینه گداخت هسته ای و مقاصد اخترشناسی و نظامی بکار می روند،ساختمان بزرگی را اشغال می کنند.