لیزر از نظر ماهیت، همان نور معمولی است اما با توان بالایی که دارد، نوری بسیار فراتر از خورشید تولید می‌کند.
لیزر کشفی است که رد پای آن را در بسیاری از صنایع و در بخش‌های مختلف جامعه می‌توان مشاهده نمود. صنایعی مثل چاپ و ارتباطات، پزشکی و… بدون لیزر غیر قابل تصور هستند. در ادامه با هم تاریخچه لیزر را بررسی می‌کنیم.
گذری بر سیر تاریخی لیزر
در سال ۱۹۰۰ میلادی دانشمندی به نام پلانک، مقاله‌ای را ارائه داد که در آن به رابطه بین انرژی و تشعشعات پرداخته بود. نظریه او این بود که انرژی میتواند از فوتون‌ها ساطع یا به آن‌ها جذب شود. پلانک به دلیل کشف فوتون (ذرات نوری) و کوانتوم (بسته انرژی) جایزه نوبل دریافت کرد. در واقع او انرژی را تکه‌های مجزایی دانست و نام آن‌ها را کوانتوم گذاشت. این کشف او راه را برای دانشمندان دیگر باز کرد تا در نهایت به کشف لیزر رسیده شد.
در سال ۱۹۱۷ میلادی انیشتین نظریه گسیل القایی را بیان نمود. در این نظریه غیر از امکان دفع و جذب تشعشعات به صورت خود به خود بیان نمود که می‌شود با تحریک الکترون‌ها آن‌ها را برانگیخته کرد و باعث تشعشعاتی با طول موج معین شد.
حدود چهل سال گذشت تا دانشمندان این گسیل نور را توانستند تقویت کنند و به لیزر دست پیدا کردند و تاریخچه لیزر تازه آغاز شد.
در سال ۱۹۵۳ چارلز تاونز توانست نظریه انیشتین را تا حدودی عملی کند. او میزر (تقویت کننده موج میکروویو) را با جایگزین کردن نور مرئی، به جای فروسرخ اختراع کرد. میزر آمونیاک که با گذار میکروویو در مولکولهای امونیاک به وجود می‌آید اولین میزری بود که اختراع شد.
رقابت بین دانشمندان در این سال‌ها زیاد شده بود. در سال ۱۹۶۰ میلمن با استفاده از یاقوت قرمز (اکسید آلومینیوم و ۵ درصد اکسید کروم) لیزر یاقوتی رنگی را اختراع کرد که منشا آن پالس‌های پرقدرت نور قرمز بود.
اولین لیزر گازی توسط دانشمند ایرانی با نام علی جوان اختراع شد. این لیزر گازی هلیوم نئون در آزمایشگاه شرکت Bellآمریکا ساخته شد.
درسال ۱۹۶۳ آلروف و کرامر پیشنهادی دادند که در سالهای بعد برای ساخت لیزر نیم رسانا مورد استفاده قرار گرفت. آن‌ها اصل نیمه رسانا با ساختار غیر هم شکل را بیان کردند و جایزه نوبل را درآن سال دریافت نمودند.
سال ۱۹۸۰ فیبر نوری با استفاده از الیاف شیشه ساخته شد. فیبر نوری کاربرد زیادی در مخابرات دارد و توسط آن مکالمات می‌توان کیلومترها منتقل کرد.
در سال ۱۹۸۶ یکی از ویژگی‌های لیزر کشف شد و آن تابش نور همدوس از لیزر بود. در واقع می‌شود دامنه و فاز نور لیزر را در هر نقطه‌ای از فضا تشخیص داد و تعیین کرد.
سال ۱۹۸۲ مولتون، دست به ساخت لیزر تیتانیوم سافایر زد، این لیزر پالس‌های کوتاه پیکو ثانیه و فمتو ثانیه تولید می‌کند. اولین CD صوتی در همین سال ساخته و اولین آلبوم توسط آن منتشر شد.
سال ۱۹۸۵ روش خنک کننده لیزری توسط استیون چو و همکارانش ایجاد شد، که ملاس نوری نامیده می‌شود. این دانشمند اتم‌ها را با نور لیزر دست‌کاری کرد و برای کندن آن‌ها از نور لیزر استفاده نمود.
سال ۱۹۸۷ تقویت کننده‌های فیبری توسط دیوید پاین و همکارانش ساخته شد. سیگنال‌های نور در این تقویت کننده بدون اینکه در چرخه تبدیل سیگنال‌های الکتریکی و سیگنال‌های نوری به یکدیگر شرکت کند، سیگنال‌های نوری را تقویت می‌کند و قیمت سیستم‌های لیزری در مسافت زیاد را کاهش می‌دهد.
درسال ۱۹۹۴ اوین لیزر نیمه رسانا توسط جمعی از دانشمندان اختراع شد. در تاریخچه لیزر، این لیزر آبشار کوانتومی نام نهاده شد. این لیزر نور را در همزمان با چندین طول موج میتواند تولید کند. طول موج این لیزر منحصر به فرد را می‌توان با تغییر ضخامت لایه‌های نیم رسانا تغییر داد. این لیزر در آشکارسازی گازهای اتمسفر کاربرد ایده آلی دارد.
در سال ۱۹۹۶ لیزر اتمی که از ماده به جای نور استفاده می‌کرد توسط وولفگانگ کترل اختراع شد.
تاریخچه لیزر در قرن 21 میلادی
در سال ۲۰۰۳ در تاریخچه لیزر، حرکت اولین هواپیمای کوچک که دارای ۳۱۱ گرم وزن بود، با کمک لیزر انجام گرفت. لیزر غیرمرئی که در زمین قرار داشت، به سلول‌های فوتوولتائیکی که در روی هواپیما بود از طریق تابش نور انرژی لازم را فراهم می‌کرد و مسیر حرکت آن را تعقیب می‌نمود.
سال ۲۰۰۴ بهرام جلالی و اوزدال بویر، اولین لیزر سیلیکونی رامان را که در دمای اتاق نیز با توان خروجی ۲.۵ وات کار می‌کرد، اختراع کردند. کاربرد این لیزر در انتقال مستقیم داده است.
سال ۲۰۰۶ توسط جمعی از دانشمندان و مدیر آزمایشگاه، فناوری فوتونیکس اینتل لیزر سیلیکونی هیبریدی اختراع شد. این لیزر کاربردش در تولید داده‌های نوری کم هزینه و سطح ترابیت در نسل‌های بعدی رایانه هاست.
سال ۲۰۰۷ باورز و دانشجوی دکترایش برایان کوخ لیزری ساختند که عملکرد الکتریکی و اپتیکی را میتوانست بر روی تراشه‌ای واحد ایجاد کند. اولین لیزر سیلیکونی قفل شده نوع جدیدی از مدارهای مجتمع را میتواند ارائه کند.
در سال ۲۰۰۹ سطح فلز تنگستن توسط پالس‌های لیزر نانو ساختارهایی ایجاد کرد که موجب تابش نور زیادی شد و لامپ‌های رشته‌ای را مقرون به صرفه‌تر کرد.
سال ۲۰۱۰ برخی محققان به سرپرستی منیژه رازقی دستگاهی را تولید کردند که با کمک لیزر آبشاری ۵۳ درصد نور تولید می‌کرد و نسبت به مدل‌های قبلی که کمتر از ۴۰ درصد نور تولید می‌کردند، عملکرد بهتری داشت و گرمای کمتری تولید می‌کرد.
سیر تاریخی لیزر در دهه اخیر چگونه است؟
در سال ۲۰۱۱ گروه هانس زوگ، لیزر انتشار سطح حفره خارجی عمودی را تولید کردند. این لیزر برای کاربردهای طیف سنجی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در تاریخچه لیزر سال ۲۰۱۲ به عنوان سال اختراع لیزر تصادفی ثبت شده است. در این سال رکورد جدیدی از قدرت اوج لیزر زده شد که ۵۰۰ تریلیون وات بود.
مریخ نوردی در ماه اگوست سال ۲۰۱۲ ماموریت دو سالهای آغاز نمود که لیزر سنگی را روی مریخ زد. نور از طریق تلسکوپ حرکت می‌کرد و در فاصله ۱ تا ۷ متری بر نقطه خاصی تمرکز می‌کرد و با استفاده از طیف سنجی، ترکیب سنگ‌های موجود در مریخ را می‌شد تعیین کرد.
سال ۲۰۱۳ نانو سیم‌های لیزر با دمای اتاق ایجاد شد. دانشمندان پالس‌های با شدت برابر را به صورت مستطیل ایجاد کردند که در فضای کم و بدون تلفات درکنار یکدیگر قرار بگیرند.
در سال ۲۰۱۵ دانشمندان چاپ لیزری بسیار کوچک را انجام دادند. در واقع این ویژگی میتواند در کارهای هنری، ایجاد بارکد و سایز اطلاعات بسیار مفید باشد.
در سال ۲۰۱۸ محققان با استفاده از لیزر تصادفی تصاویر سه بعدی از اشیا درحال ذوب ایجاد کردند. این ویژگی میتواند در ایجاد امنیت و درک روند تخریب برای بازسازی مجدد، مورد استفاده قرار گیرد.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!