تاریخچه مختصر لیزرها

تاریخچه مختصر لیزرها

لیزر مخفف اختصار تقویت نور توسط تابش تحریک شده تابش است. لیزر نوری از ویژگی های خاص است ، نور موج الکترومغناطیسی (EM) در محدوده مرئی است. این یک تاریخ طولانی است که بشر دریافته است که نور هم موج مانند است و هم ذره مانند. در سال 1704 ، نیوتن نور را به عنوان جریانی از ذرات مشخص کرد. آزمایش تداخل یانگ در سال 1803 و کشف قطبیت نور دانشمندان آن زمان را متقاعد کرد که نور موج است.   نظریه الکترومغناطیسی ماکسول ، نور را به عنوان ارتعاشات سریع میدان EM به دلیل نوسان ذرات باردار توضیح داد. در آغاز قرن بیستم ، پدیده های تابش بدن سیاه نظریه نور مانند موج را به چالش کشید. طبق نظریه EM ماکسول ، شدت انرژی انتشارات EM با فرکانس f متناسب با مربع این فرکانس است ، یکپارچه سازی شدت صفر تا فرکانس های بی نهایت بر روی حجم بدن سیاه محدود منجر به تولید انرژی بی نهایت خواهد شد ، که البته غیرممکن است! تا زمانی که پلانک مفهوم "کوانتوم" را در سال 1900 معرفی کرد ، زمانی که این توضیح داده شد. بنابراین انرژی پیوسته نیست ، گسسته است و فقط می تواند مضرب های یک واحد کوچک باشد. انیشتین مفهوم "فوتون" را پیشنهاد داد ، می توان گفت نور از ذرات منفردی به نام فوتون تشکیل شده است که دارای مقدار مجزا انرژی یا کوانتایی است. انیشتین همچنین در سال 1917 پیش بینی کرد که وقتی وارونگی جمعیت بین سطح انرژی بالا و پایین در میان سیستم های اتم وجود داشته باشد ، می توان تابش تحریک شده تقویت شده ، یعنی نور لیزر را تحقق بخشید. مکانیک کوانتوم برای توضیح این پدیده های جدید از سال 1920 ساخته شده است. اکنون ما فکر می کنیم که نور از "ذراتی" تشکیل شده است که احتمال حرکت آنها توسط رفتار موج مانند آن تعیین می شود.

انتشار تحریک شده دارای همان فرکانس و فاز تابش حادثه ای است ، این را می توان توسط مکانیک کوانتوم توضیح داد. بنابراین نور لیزر از لحاظ انسجام بسیار متفاوت از نور طبیعی است. منابع نوری منسجم کاربردهای بی شماری دارند. بسیاری از مردم سعی کردند روشهایی برای انتشار تحریک شده تقویت شده پیدا کنند ، اما این امر تا سال 1960 ، حدود نیم قرن پس از پیش بینی انیشتین ، محقق نشد.

اولین لیزر توسط مایمن در ماه مه سال 1960 اختراع شد. این لیزر یک لیزر یاقوت جامد بود. بسیاری از انواع لیزر بلافاصله پس از لیزر یاقوت جامد اختراع شد - اولین لیزر اورانیوم توسط آزمایشگاه های IBM (در نوامبر 1960) ، اولین لیزر هلیوم-نئون توسط آزمایشگاه های بل در سال 1961 ، اولین لیزر نیمه هادی توسط رابرت هال در آزمایشگاه های جنرال الکتریک در سال 1962 ، برای اولین بار لیزر Nd: YAG و لیزر CO2 توسط آزمایشگاه های بل در سال 1964 ، لیزر یون آرگون در سال 1964 ، لیزر شیمیایی در سال 1965 ، لیزر بخار فلز در سال 1966 ، working ، به نظر می رسد بسیاری از چیزها را می توان برای لیزر ساخت! وقتی اصول لیزر را بدانیم ، خیلی تعجب آور نخواهد بود. اما کاربردهای گسترده و مداوم لیزرها در واقع معجزه هستند.

دنیای لیزر واقعاً غنی و جالب است ، ما بحث خود را در مورد موضوعاتی که ارتباط نزدیک با فرایندهای ماشینکاری لیزر دارند محدود خواهیم کرد. برای استفاده در پردازش مواد ، لیزرها باید قدرت کافی داشته باشند ، این لیزرهای واجد شرایط را به موارد زیر کاهش می دهد - لیزرهای CO2 ، لیزرهای Nd-YAG یا Nd-glass و لیزرهای Excimer و غیره. قبل از اینکه لیزرهای منفرد را مطالعه کنیم ، ابتدا خصوصیات را بررسی کنیم از پرتوهای لیزر.