این منبع منحصر به فرد، فیزیک اساسی نانولیزرهای نیمه هادی را توضیح می دهد و بینش دقیقی در مورد طراحی، ساخت، خصوصیات و کاربردهای آنها ارائه می دهد. موضوعات تحت پوشش طیفی از درمان نظری فیزیک اساسی پدیدههای مقیاس نانو، مانند اثرات کوانتومی وابسته به دما و انتخاب محیط فعال، تا جنبههای طراحی عملی، از جمله طراحی حفره چندفیزیکی که فراتر از توجه الکترومغناطیسی خالص، مدیریت حرارتی و بهینهسازی عملکرد است، را شامل میشود. و تکنیکهای ساخت و شناسایی دستگاههای در مقیاس نانو. نویسندگان همچنین کاربردهای فناوری نانولیزرهای نیمه هادی را در زمینه هایی مانند مدارهای مجتمع فوتونی و حسگر مورد بحث قرار می دهند. ارائه یک نمای کلی جامع از این زمینه، طراحی دقیق و روش های تجزیه و تحلیل، بررسی کامل برنامه های کاربردی مهم، و بینش در مورد روندهای آینده، خواندن این مطلب برای دانشجویان فارغ التحصیل، محققان و متخصصان در الکترونیک نوری، فوتونیک کاربردی، فیزیک، فناوری نانو و علم مواد.
اولین کتاب در مورد نانولیزرها
فیزیک اساسی زیربنای موضوع را پوشش می دهد
جزئیات عملی را در مورد طراحی، ساخت و کاربردها ارائه می دهد
معرفی
این کتاب به معرفی کاربردهای لیزر در اصلاح سطح، مانند روکش لیزری آلیاژهای Stellite و کامپوزیت های فلز و سرامیک می پردازد. علاوه بر این، نانومواد از جمله نانولولههای کربنی و نانوذرات Al2O3 وارد پردازش لیزری میشوند تا مقاومت در برابر دمای بالا، پایداری شیمیایی، و پوششهای کامپوزیتی مقاوم در برابر سایش و اکسیداسیون را تشکیل دهند. خوانندگان اطلاعات بیشتری در مورد اصل اساسی و کاربرد فناوریهای روکش لیزری و سختسازی سطح لیزری کسب خواهند کرد و بینش عمیقی در مورد فرآیند و ویژگیهای افزایش سطح لیزر به کمک نانومواد به دست خواهند آورد. این مرجع برای محققان، مهندسان و دانشجویان در زمینه های مهندسی مکانیک، پردازش لیزر و مهندسی مواد فراهم می کند.
انواع لیزر
فناوری لیزر یک زمینه نسبتاً متنوع است که از طیف گسترده ای از انواع بسیار متفاوت رسانه های بهره لیزری، عناصر نوری و تکنیک ها استفاده می کند. انواع رایج لیزرها عبارتند از:
لیزرهای نیمه هادی (بیشتر دیودهای لیزری)، پمپاژ الکتریکی (یا گاهی اوقات نوری)، که به طور موثر توان خروجی بسیار بالایی (اما معمولاً با کیفیت پرتو ضعیف) یا توان های کم با ویژگی های فضایی خوب (به عنوان مثال برای کاربرد در پخش کننده های CD و DVD) تولید می کنند. پالس ها (به عنوان مثال برای برنامه های مخابراتی) با نرخ تکرار پالس بسیار بالا. انواع ویژه شامل لیزرهای آبشاری کوانتومی (برای نور مادون قرمز میانی) و لیزرهای نیمه هادی ساطع کننده سطح (VCSELs، VECSELs و PCSELs) است. برخی از آن ها نیز برای تولید پالس با توان های بالا مناسب هستند.
لیزرهای حالت جامد مبتنی بر کریستالها یا شیشههای دوپشده یونی (لیزرهای عایق دوپشده)، پمپشده با لامپهای تخلیه یا دیودهای لیزر، تولید توانهای خروجی بالا، یا توانهای پایینتر با کیفیت پرتو بسیار بالا، خلوص طیفی و/یا پایداری (مثلاً برای اندازهگیری) اهداف)، یا پالس های فوق کوتاه با مدت زمان پیکوثانیه یا فمتوثانیه. رسانه های بهره رایج Nd:YAG، Nd:YVO4، Nd:YLF، Nd:glass، Yb:YAG، Yb:glass، Ti:Sapphire، Cr:YAG و Cr:LiSAF هستند. نوع خاصی از لیزرهای شیشه دوپ شده یونی عبارتند از:
لیزرهای فیبر، بر اساس فیبرهای شیشه ای نوری که با برخی از یون های فعال لیزر در هسته فیبر دوپ شده اند. لیزرهای فیبر می توانند به توان خروجی بسیار بالایی (تا کیلووات) با کیفیت پرتو بالا دست پیدا کنند، امکان عملکرد گسترده با قابلیت تنظیم طول موج، عملیات با عرض خط باریک و غیره را فراهم کنند.
لیزرهای گازی (مثلاً لیزرهای هلیوم-نئون، لیزرهای CO2، لیزرهای یون آرگون و لیزرهای اگزایمر)، بر اساس گازهایی که معمولاً با تخلیه الکتریکی برانگیخته می شوند. گازهای پرمصرف عبارتند از CO2، آرگون، کریپتون و مخلوط های گازی مانند هلیوم-نئون. اگزایمرهای رایج ArF، KrF، XeF و F2 هستند. تا آنجایی که مولکول های گاز در فرآیند لیزر نقش دارند، به این گونه لیزرها، لیزرهای مولکولی نیز می گویند.
لیزرهای پمپ شده شیمیایی و هسته ای، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای اشعه ایکس چندان رایج نیستند.
شرح
شکافی را که بین طیفنگارهای نوری و توسعهدهندگان سیستمهای لیزری وجود دارد، پر میکند
فیزیک، اپتیک و طیفسنجی مواد به متخصصان و دانشجویان در علوم و مهندسی مواد، اپتیک و طیفسنجی، درک اساسی و ابزارهایی برای تحریک تحقیقات فعلی و همچنین توسعه و اجرای دستگاههای لیزری جدید در طیفسنجی نوری ارائه میدهد. نویسنده - یک متخصص برجسته در این موضوع - طیف گسترده ای از موضوعات را پوشش می دهد: اثرات متقابل نور و ماده مانند جذب نور، انتشار و پراکندگی توسط اتم ها و مولکول ها. سطوح انرژی در هیدروژن، اتم های هیدروژن مانند و بسیاری از اتم های الکترون. ساختار الکترونیکی مولکول ها، طبقه بندی حرکات ارتعاشی و چرخشی مولکول ها، انتشار امواج و نوسانات در جامدات دی الکتریک، انتشار نور در جامدات همسانگرد و ناهمسانگرد، از جمله تقسیم فرکانس و جابجایی دوبرابر، اپتیک مواد جامد، و لیزر.
این کتاب یک نمای کلی از لیزر و اجزای تشکیل دهنده آن ارائه می دهد. برای مثال، متن روشهایی را برای دستیابی به سوئیچینگ سریع Q در حفرههای لیزری توصیف میکند و نمونههایی از چندین سیستم لیزر خاص مورد استفاده در صنعت و تحقیقات علمی را نشان میدهد. این کتاب مهم:
پیشینه جامعی در زمینه فیزیک مواد، اپتیک و طیف سنجی ارائه می دهد
جزئیات نمونههایی از سیستمهای لیزری خاص مورد استفاده در صنعت و تحقیقات علمی از جمله لیزر هلیوم/نئون، لیزر بخار مس، لیزر شیمیایی هیدروژن فلوراید، لیزرهای رنگی و لیزرهای دیود
یک نمای کلی از لیزر و اجزای تشکیل دهنده آن را ارائه می دهد
در مورد چندین موضوع مهم در اپتیک پرتوهای لیزر توضیح می دهد: حالت های واگرایی، انتقال عدسی، و تلاقی کریستال های ناهمسانگرد
نوشته شده برای دانشمندان و دانشجویان پژوهشگر در زمینههای علوم و فناوری لیزر و طیفسنجی نوری مواد، فیزیک، اپتیک، و طیفسنجی مواد، شکافهای دانشی را برای مفاهیمی از جمله قدرت نوسانگر، انتقال مجاز و ممنوع بین حالتهای الکترونیکی و ارتعاشی، پراکندگی رامان، و نامگذاری حالتهای نظری گروهی
فصل 7 لیزرهای گازی 217
7.1 خانواده لیزر گازی 217
7.2 مبانی لیزر گازی 218
7.3 لیزر هلیوم-نئون 225
7.4 لیزرهای آرگون و کریپتون یون 229
7.5 لیزر بخار فلزی 232
7.6 لیزر دی اکسید کربن 235
7.7 لیزر اگزایمر 240
7.8 لیزر نیتروژن 243
7.9 لیزرهای شیمیایی 243
7.10 سایر لیزرهای گازی 246
7.11 ما چه آموخته ایم؟ 247
بهتر زندگی کنید: فوتونیک برای زندگی روزمره
فناوری روشنایی مدتهاست که راه خود را در همه زمینه های زندگی ما فریب داده است. بنابراین ، درک آن بسیار ارزشمندتر است. به عنوان مثال سنسورهای باران در اتومبیل ها با پرتوی لیزر که به شیشه جلو اتومبیل کار می کند کار می کنند. اگر بازتاب این لیزر در اثر باران مختل شود ، این باعث پاک شدن سیگنال می شود. از طرف دیگر ، صفحه های LCD فقط به امواج نور و رنگ خاصی اجازه عبور می دهند و تصویری کامل ایجاد می کنند. دستگاه پخش سی دی همچنین با لیزری کار می کند که ارتفاعات و فرورفتگی های ذخیره شده در CD را بخواند.