لیزر بخار مس

لیزر بخار مس (CVL) از بخارات مس به عنوان واسطه لیزر در یک لیزر 4 سطحی استفاده می کند. نور لیزر سبز در طول موج 510.6 نانومتر و نور لیزر زرد در طول موج 578.2 نانومتر تولید می کند. پهنای پالس معمولاً از 5 تا 60 ns و حداکثر توان از 50 تا 5000 کیلووات است. فرکانس های تکرار پالس آن می تواند 2 تا 100 کیلوهرتز باشد. میانگین توان CVLها می تواند از 25 وات تا بیش از 2 کیلو وات باشد.[2][3]

این یکی از لیزرهایی است که می توان در خانه ساخت.[4]

W.T.Walter و همکاران اولین کسانی بودند که تولید لیزر لیزرهای بخار مس را دریافت کردند (Walter WT, Piltch M., Solimene N., Gould G. لیزر پالسی در بخار اتمی مس. Bull. Amer. Phys. Soc., 1966, vol. 11, no. . 1، ص 113.). در سال 1971 A.A.Isaev، M.A.Kazaryan و G.G.Petrash یک مفهوم خودگرمکن را اختراع کردند که باعث افزایش فوق العاده کارایی لیزر بخار کوپر و شروع تولید صنعتی آنها شد. (Isaev AA, Kazaryan MA, Petrash GG Effective Pulsed Copper-poper Laser with High Average Generation Power. Zhurnal eksperimental'noi i teoreticheskoi fiziki, 1972, vol. 16, no. 1, pp. 40-42. (ترجمه انگلیسی: JETP نامه ها، 1972، ج 16، ش 1، ص 27–29.) http://jetpletters.ru/ps/753/article_11698.pdf ).

ساخت لیزرهایی که از بخار فلز خالص تولید شده از منبع مس عنصری استفاده می کنند، به دلیل دمای بسیار بالا، حدود 1500 درجه سانتیگراد، که برای ایجاد چنین بخاری ضروری است، دشوار است و مواد را برای مخزن نگهدارنده بخار و آینه ها به شدت محدود می کند. هالیدهای مس، به ویژه کلرید مس، برمید مس و یدید مس، جایگزین شده‌اند، زیرا در دماهای بسیار پایین‌تر، در محدوده 300 درجه سانتی‌گراد تا 600 درجه سانتی‌گراد، بخار تشکیل می‌دهند، اما عملیات در چنین دماهایی دشوار است. بخارات ترکیب مس نیز پیچیدگی سیگنال پمپ اعمال شده به دستگاه را افزایش می دهد. به طور معمول، دو پالس انرژی‌دهنده پشت سر هم مورد نیاز است، اولی برای تفکیک مولکول‌های بخار، و دومی برای ایجاد لیزر یون‌های تفکیک‌شده. دمای عملیاتی را می توان با استفاده از نیترات مس یا استیل استونات مس کاهش داد که بخارات آن حداکثر توان خروجی لیزر را به ترتیب در 180 درجه سانتیگراد و 40 درجه سانتیگراد می دهد.

با استفاده از گونه‌های یونیزه‌شده منفرد مس، تحقیقات همچنین لیزرهای بخار مس را نشان داده‌اند که CW (موج پیوسته)، یعنی پالس نیستند و در طول موج‌های فرابنفش عمیق هستند.[5][6] این لیزرها می توانند توان متوسط ​​UV چند میلی وات را ارائه دهند و به طور بالقوه برای ابزارهای تحلیلی و طیف سنجی مفید هستند.

لیزرهای بخار مس در برخی از کاربردهای ماشینکاری و برش لیزری استفاده می شود. آنها همچنین می توانند در سیستم های جداسازی ایزوتوپ AVLIS استفاده شوند. در برنامه AVLIS از لیزر مسی برای تحریک لیزرهای رنگی قابل تنظیم استفاده می شود. مروری بر لیزرهای رنگی پمپ شده با لیزر مس توسط Webb در لیزرهای رنگی با توان بالا ارائه شده است.

لیزر برای کاربردهای تحقیقاتی

لیزر برای کاربردهای تحقیقاتی

طیف سنجی لیزری در دهه 1970 با گسترش لیزرهای رنگی قابل تنظیم و توسعه تکنیک های طیف سنجی جدید قدرتمند شکوفا شد. لیزرها مزایای مهمی نسبت به منابع طیف‌سنجی معمولی از جمله پهنای خط باریک و تمرکز توان بسیار بالا در یک نوار باریک ارائه می‌دهند که فوتون‌های بیشتری را برای اندازه‌گیری در دسترس می‌سازد. اما این ویژگی‌ها ارزش محدودی داشتند تا اینکه لیزرهای قابل تنظیم، لیزرها را در سراسر طیف نوری و نه تنها در چند باند باریک در دسترس قرار دادند. رنگ‌های منفرد نه تنها پهنای باند گسیل گسترده‌ای داشتند، بلکه رنگ‌های زیادی در دسترس بودند، بنابراین با هم محدوده نوری را در بر می‌گرفتند.

لیزرهای رنگی قابل تنظیم، قدرت تکنیک هایی را که در ابتدا با لیزرهای با طول موج ثابت نشان داده شده بودند، به شدت افزایش دادند. رابرت ترهون برای اولین بار طیف‌سنجی ضد استوکس رامان (CARS) منسجم را با لیزر یاقوتی در سال 1965 در شرکت فورد موتور نشان داد. یک دهه بعد، لیزرهای رنگی قابل تنظیم، CARS را به یک تکنیک قدرتمند و گسترده تبدیل کردند. تکنیک‌های جدید، مانند طیف‌سنجی بدون داپلر دو فوتون، به طور مستقل در سال 1974 توسط دیوید پریچارد، جی. آپت، و تی دبلیو دوکاس در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و تئودور هانش در استنفورد توسعه یافت.116 رشد سریع چنین تکنیک‌هایی رشد فناوری لیزر را تحریک کرد، اما جزئیات خارج از محدوده این مقاله است.

طیف سنجی لیزری یک تحقیق کاملاً خالص نبود. در اواسط دهه 1970، ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی شروع به تحقیق در مورد استفاده از لیزر در غنی سازی ایزوتوپی کردند. یک هدف تحریک انتخابی اورانیوم 235 برای غنی سازی غلظت ایزوتوپ برای سوخت راکتور بود. وزارت انرژی ایالات متحده همچنین یک برنامه طبقه بندی شده برای تصفیه پلوتونیوم برای استفاده در سلاح های هسته ای با حذف پلوتونیوم 240 انجام داد که نوترون های نامطلوب را با شکافت خود به خود آزاد می کند. توسعه دهندگان امیدوار بودند که غنی سازی لیزر بسیار کارآمدتر و انرژی بسیار کمتری نسبت به فرآیند انتشار گازی باشد که در آن زمان برای تولید سوخت رآکتور ایالات متحده استفاده می شد. برنامه های غنی سازی ایزوتوپ توسعه لیزرهای رنگی پمپ شده با بخار مس برای تحریک انتخابی ایزوتوپ ها در بخارات فلزی و لیزرهای مادون قرمز و فرابنفش برای یک فرآیند دو مرحله ای برای تحریک انتخابی و جمع آوری مولکول های UF6 حاوی U-235 را حمایت کردند.

گداخت محصور اینرسی نیز در دهه 1970 به یک برنامه تحقیقاتی بزرگ تبدیل شد که هدف آن عمدتا شبیه سازی فیزیک سلاح های هسته ای در مقیاس آزمایشگاهی با هدف بلندمدت تحقیق بر روی راکتورهای همجوشی غیرنظامی بود. این نیاز به پالس های لیزری با انرژی بالا در مقیاس نانوثانیه برای گرم کردن و فشرده سازی اهداف داشت. لیزرهای دی اکسید کربن به طور مختصر در لوس آلاموس مورد مطالعه قرار گرفتند و آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی، لیزرهای گاز هالید کمیاب عظیم ساخت، اما بیشتر لیزرهای همجوشی، لیزرهای نئودیمیم پمپ شده با لامپ بودند که در سال های اخیر از طریق یک ژنراتور هارمونیک سوم برای تولید قرار گرفته اند. پالس های UV

لیزرهای الکترون آزاد

لیزرهای الکترون آزاد

لیزر الکترون آزاد یکی از ایده های غیرمعمولی بود که در دهه 1970 پدیدار شد. در سال 1971، جان ام جی مدی پیشنهاد استخراج انرژی از پرتوی الکترون‌های پرانرژی را با خم کردن مسیرهای آنها به جلو و عقب در حین عبور از آرایه‌ای از آهنرباها با قطبیت متناوب ارائه کرد. با لیزر و میزر مایکروویو، تفاوت های قابل ملاحظه ای در این دو رژیم وجود داشت.)

مدی و همکارانش چندین سال بعد را صرف توسعه این مفهوم کردند. در سال 1976 آنها تابش تحریک شده در مادون قرمز را در استانفورد مشاهده کردند. سال بعد آنها نوسان لیزر 112 را نیز در IR مشاهده کردند. شکل 17 مادی و لوئیس الیاس را نشان می دهد که روی یک آزمایش لیزری با الکترون آزاد اولیه کار می کنند.

در اصل، یک لیزر الکترون آزاد می‌تواند یک پرتو لیزر قدرتمند تولید کند و استفاده از یک حلقه ذخیره‌سازی می‌تواند با بازیافت مکرر الکترون‌ها از طریق ویگلر، کارایی را بهبود بخشد. علاوه بر این، طول موج به انرژی الکترون و فاصله آهنربا بستگی دارد، بنابراین قابلیت تنظیم امکان پذیر است، و این اصل را می توان از امواج مایکروویو تا اشعه ایکس اعمال کرد، اگرچه در عمل محدوده هر لیزر تک الکترون آزاد محدود است. با این حال، این جاذبه‌ها با نیاز به یک شتاب‌دهنده الکترونی قدرتمند خنثی شدند و پیشرفت کند بود.

علی جوان مخترع لیزر گازی

علی جوان مخترع لیزر گازی و دریافت کننده بالاترین نشان OSA مدال فردریک ایوز/جاروس کوین است. زندگی حرفه ای جوان در فیزیک و طیف سنجی بیش از 50 سال طول کشید. لیزر هلیوم-نئون که او در سال 1960 با ویلیام آر. بنت اختراع کرد، اولین لیزر نور پیوسته بود. علاوه بر بسیاری از کاربردهای علمی، نسل‌های آینده لیزرهای گازی منجر به اختراعاتی در زمینه‌های انتقال داده‌های اینترنتی، اسکنر بارکد، جوشکاری فلزات، فناوری‌های پزشکی و نظارت و چاپگرهای لیزری شدند.

جوان در سال 1926 در تهران متولد شد و در سال های 1947-1948 در دانشگاه تهران تحصیل کرد، قبل از اینکه در سال 1949 برای تحصیل در رشته فیزیک و ریاضی در دانشگاه کلمبیا نیویورک به آمریکا رفت. دکترای خود را به پایان رساند. در فیزیک در سال 1954 در کلمبیا، به دنبال آن مطالعات فوق دکترا، و سپس سمتی در آزمایشگاه تلفن بل در نیوجرسی که طی آن او لیزر گازی را اختراع کرد. در سال 1962، او به دانشکده MIT پیوست و در آنجا یک آزمایشگاه تحقیقاتی پیشگامانه را توسعه داد، که یکی از بزرگترین در نوع خود در دهه های 1960 و 1970 بود. دستاوردهای برجسته در طول کار برجسته او در MIT توسعه اولین روش برای اندازه گیری دقیق سرعت نور، راه اندازی زمینه طیف سنجی لیزری با وضوح بالا و پیشبرد نظریه میزر سه سطحی بود. جوان در زمان مرگش پروفسور ممتاز فیزیک MIT فرانسیس رایت دیویس بود.

رشته فیزیک لیزر

تعریف: رشته فیزیک که با لیزرها با پدیده ها سروکار دارد

پایه و اساس توسعه لیزر

1. ماکس پلانک همه چیز را شروع می کند

اهمیت نوآوری یا نقطه عطف لیزر: ماکس پلانک ، در سال 1900 ، رابطه بین انرژی و فرکانس تابش را استنباط کرد. وی اولین کسی بود که فرض کرد می تواند انرژی را در تکه های گسسته یا کوانتوم ساطع یا جذب کند.

تاریخچه فناوری لیزر و آنچه امروز می تواند انجام دهد

 

تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

"60 سال لیزر"

جزوه لیزر

فوتون

برای درک واقعی فیزیک اساسی لیزر ، باید سریع فوتون ها را توضیح دهیم. این یک ساده سازی است ، بنابراین برای افراد پیشرفته تر ، ما کتابهایی مانند "لیزرهای دیود و مدارهای مجتمع فوتونیک - Coldren & Corzine" را برای هر دو لیزر و معرفی مکانیک کوانتوم در لیزر بسیار توصیه می کنیم. برای بقیه ما ، به توضیح ساده برگردیم. تابش در بسته های گسسته انرژی ساطع می شود که به کوانتا معروف است. اساساً ، ما انرژی اندازه کوانتایی را به لایه های گسسته کوچک تبدیل کرده ایم.