لیزر(Laser)، وسیله ای است که باعث تحریک اتم ها یا مولکول ها برای انتشار نور در طول موج های خاص و در نتیجه تقویت نور می شود، و به طور معمول یک پرتوی بسیار باریک از تابش تولید می کند. این انتشار، به طور کلی دامنه بسیار محدودی از طول موج های مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش را پوشش می دهد. لیزر مخفف عبارت “تقویت نور توسط امواج تحریک شده” است.

اجزا اصلی تشکیل دهنده لیزر

اجزا اصلی تشکیل دهنده لیزر

همه لیزرها از سه جز اصلی تشکیل شده اند

یک منبع تغذیه خارجی

منبع تغذیه، انرژی خارجی را به Laser هدایت می کند.

محیط فعال یا تقویت کننده

محیط فعال یا تقویت کننده، در قسمت داخلی لیزر قرار دارد.  وقتی انرژی از طریق منبع خارجی، وارد محیط Laser می شود، انرژی را به صورت تابش یا تشعشع ساطع می کند.

تشدیدگر

در واقع محیط فعال، بین دو آینه که “تشدید گر” نامیده می شود، واقع شده است.

Laser چگونه کار می کند؟

Laser چگونه کار می کند؟

  • الکتریسیته حاصل از یک سلول باتری، اتم های مواد نیمه هادی داخل Laser را تحریک می کند. در نتیجه الکترونهای این اتمها، به سطح انرژی بالاتری می رسند و به اصطلاح برانگیخته می شوند.
  • الکترون های اتم های برانگیخته، هنگام بازگشت به سطح طبیعی خود، فوتون های نوری را از خود منتشر می کنند.
  • فوتون های نوری ساطع شده، اجازه بازتاب و عقب و جلو رفتن روی دو آینه موازی را دارند، و این امر، منجر به ایجاد پرتوی قوی و قوی تر می شود.
  • فوتون هایی که به دلیل قرارگیری در زاویه اشتباه، قادر به انعکاس عقب و جلو نیستند، به عقب بر می گردند و دوباره به اتم ها برخورد می کنند. در نتیجه، دو فوتون منسجم ساطع می شود.
  • یک آینه، تا حدودی از هر دو نور را منعکس می کند، یعنی اجازه می دهد مقداری از نور از آن عبور کند. وقتی پرتو به اندازه کافی قوی شد، از آینه بازتابنده جزئی عبور کرده و به نقطه ای که Laser نشان می دهد برخورد می کند.

تاریخچه فناوری لیزر

تاریخچه فناوری لیزر

سیر تکاملی لیزر به صورت زیر می باشد:

  • سال 1917، آلبرت انیشتین بنیان فناوری Laser را زمانی که پدیده “انتشار تحریک شده” را پیش بینی می کند، و اساسی برای عملکرد همه آنها قرار می دهد.
  • سال 1939، والنتین فابریکانت استفاده از انتشار تحریک شده برای تقویت تشعشعات را نظریه پردازی می کند.
  • سال 1950، چارلز تاونز، نیکولای باسوف و الکساندر پروخوروف تئوری کوانتومی انتشار تحریک شده را، توسعه داده و انتشار تحریک شده مایکروویو را ارائه می دهند. آنها بعدها برای این کار، جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.
  • سال 1959، گوردون گولد، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه کلمبیا، پیشنهاد می کند که برای تقویت نور می توان از انتشار تحریک شده استفاده کرد. او یک تشدید کننده نوری را توصیف می کند که می تواند یک پرتو باریک از نور منسجم ایجاد کند و آن را LASER برای “تقویت نور توسط امواج تحریک شده” می نامد.
  • سال 1960، تئودور مایمن، اولین نمونه Laser را در آزمایشگاه های تحقیقاتی هیوز در مالیبو، کالیفرنیا ساخت.  این نمونه، از یاقوت مصنوعی به عنوان محیط فعال استفاده می کند و یک پرتو قرمز عمیق، از نور با طول موج 694.3 نانومتر منتشر می کند. اولین کاربرد آن، برای بردیابهای نظامی بود و به دلیل قدرت بالای آن، هنوز هم به صورت تجاری برای سوراخکاری الماس استفاده می شود.
  • سال 1963، لیزر دی اکسید کربن (CO2) توسط Kumar Patel در آزمایشگاه های AT&T Bell ساخته شده است. CO2 نسبت به Laser یاقوت هزینه بسیار کمتر ولی کارایی بیشتری دارد. این فاکتورها، بیش از 50 سال است که دی اکسید کربن را به محبوب ترین نوع Laser صنعتی تبدیل کرده است.

انواع لیزرها

انواع مختلفی از لیزرها برای اهداف متفاوتی موجود است. بسته به منابع می توان آنها را به شرح زیر توصیف کرد.

اگر نیاز به خدمات برش لیزر دارید ما در صدرا لیزر در خدمت شما هستیم.

لیزر حالت جامد

در این نوع Laser، از مواد جامد به عنوان محیط فعال استفاده می شود. که این مواد می تواند یاقوت، نئودیمیم-YAG (گارنت آلومینیوم ایتریوم) و غیره باشد.

لیزر گاز

این Laser حاوی مخلوطی از هلیوم و نئون است. این ترکیب، درون یک لوله شیشه ای به عنوان محیط فعال بسته بندی می شود. همچنین می تواند از آرگون یا کریپتون یا زنون نیز به عنوان محیط فعال استفاده کند. لیزر CO2 و نیتروژن نیز می تواند ساخته شود.

رنگی یا مایع

در این نوع Laser، از رنگ های آلی مانند Rhodamine G6  در محلول مایع یا سوسپانسیون به عنوان محیط فعال درون لوله شیشه ای استفاده می شود.

اگزایمر

لیزرهای Excimer از گازهای واکنشی مانند کلر و فلوئور مخلوط با گازهای بی اثر مانند آرگون یا کریپتون یا زنون استفاده می کنند و در محدوده فرابنفش نور ایجاد می کنند.

شیمیایی

Laser شیمیایی انرژی خود را از یک واکنش شیمیایی بدست می آورد. نمونه هایی از لیزرهای شیمیایی، ید اکسیژن شیمیایی (COIL)، ید- فاز گاز (AGIL) و هیدروژن فلوراید، فلوراید دوتریوم و غیره است.

لیزر نیمه هادی

در این نوع از دیودهای پیوندی استفاده می شود، به همین جهت، به دیودهای لیزری پیوندی نیز معروف هستند. هر زمان که جریان از آن عبور می کند، نور در خروجی آن دیده می شود.

کاربرد های لیزر Laser 

کاربرد های لیزر Laser

در آغاز، استفاده از Laser به حوزه های علمی و اکتشافی محدود می شد. اما امروزه، با پیشرفت آن، کاربردش افزایش یافته است. تعدادی از افراد ​​از Laser به عنوان منبع سرگرمی مانند اشاره گرهای لیزری استفاده می کنند. کاربردهای دیگر لیزر در زمینه های پزشکی و آزمایشگاه های شیمی می باشد. همچنین از آن در ارتباطات و دستگاه های پردازش اطلاعات نیز استفاده می شود. لیزرها همچنین می توانند برای جراحان و در تشخیص و درمان انواع سرطان ها مفید باشند.

لیزر در صنعت جوشکاری و برشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع خطرات هنگام استفاده از Laser

خطرات Laser دو نوع است: خطرات پرتوی و خطرات غیر پرتوی. خطرات پرتوی شامل سوختگی های چشم و پوست است که به دلیل تابش آن به بدن فرد است. خطرات غیر پرتوی، با مواد خطرناکی که از تجهیزات Laser  آزاد می شوند، و دودهای منتشر شده از موادی که در معرض پرتوهای لیزر، قرار می گیرند (از جمله طی مراحل جراحی)، در ارتباط هستند.

تفاوت نور لیزر با نور معمولی

بین چراغ های معمولی یا نورهای طبیعی و نور Laser تفاوت های زیادی وجود دارد. نور طبیعی به طور کلی ناحیه وسیعی را روشن می کند. زیرا نور طبیعی و سایر منابع نوری برای توزیع نور در مناطق بزرگتر طراحی شده اند، و به دلیل عدم تمرکز در یک پرتو، قدرت آنها بسیار کمتر از نور Laser است.

کاربرد Laser در صنایع

پرتوی  Laser می تواند در صنعت، به دلیل متمرکز شدن به صورت یک نقطه میکروسکوپی با چگالی انرژی بسیار بالا، جهت جوشکاری و برشکاری مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، در صنعت اتومبیل از نوع دی اکسیدکربن آن با توان تا چندین کیلووات برای جوشکاری کنترل شده توسط کامپیوتر در خطوط مونتاژ اتوماتیک، استفاده می گردد.

همچنین در صنایع پوشاک، می توان برش های لیزری کنترل شده، توسط کامپیوتر را به گونه ای برنامه ریزی کرد، که 400 لباس سایز 6 و سپس 700 لباس سایز 9 را برش دهد.