انواع لیزر | شرکت سپهر گاز کاویان؛ آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ، دارنده گواهینامه ایزو 17025 از مرکز ملی تایید صلاحیت ایران: 02146835980 – 02146837072 – 09022734708
لیزر چیست؟
لیزر دستگاهی است که با تقویت نوری، نور را به صورت پرتوهای بسیار باریک و همدوس تولید میکند. این نور بسیار خاص بوده و ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آن را از نورهای معمولی متمایز میکند و به همین دلیل کاربردهای بسیار گستردهای در پزشکی، صنعت، ارتباطات و بسیاری از زمینههای دیگر دارند.
ویژگیهای نور لیزر
- همدوسی: تمام امواج نور لیزر با هم همگام هستند، یعنی قلهها و درههای آنها با هم منطبق است. این ویژگی باعث میشود پرتو لیزر بسیار متمرکز و قوی باشد.
- تکرنگی: نور لیزر فقط یک رنگ یا طول موج مشخص دارد. این در حالی است که نور معمولی ترکیبی از طول موجهای مختلف است.
- جهتمندی: پرتو لیزر به صورت مستقیم و موازی حرکت میکند و پراکندگی بسیار کمی دارد.
- درخشندگی: لیزرها میتوانند نور بسیار شدیدی تولید کنند.
لیزر چگونه کار میکند؟
برای درک بهتر نحوه کار لیزر، باید با مفاهیمی مانند گسیل القایی و وارونی جمعیت آشنا شد. به طور خلاصه، در لیزر، اتمها به گونهای برانگیخته میشوند که نور را به صورت القایی ساطع کنند. این نور ساطع شده، اتمهای دیگر را نیز برمیانگیزد و به این ترتیب یک واکنش زنجیرهای ایجاد میشود که باعث تقویت نور میشود.
اجزای اصلی انواع لیزر
- محیط فعال: مادهای است که در آن نور تقویت میشود. این ماده میتواند جامد، مایع، گاز یا پلاسما باشد.
- منبع پمپاژ: انرژی لازم برای برانگیختن اتمهای محیط فعال را فراهم میکند.
- حفره تشدید: دو آینه موازی هستند که نور را در داخل لیزر به عقب و جلو میاندازند و باعث تقویت آن میشوند. یکی از این آینهها کمی شفاف است تا بخشی از نور بتواند از آن خارج شود.
کاربردهای لیزر
لیزرها در طیف گستردهای از کاربردها استفاده میشوند، از جمله:
- پزشکی: جراحی، لیزیک، دندانپزشکی، درمان سرطان، و …
- صنعت: برش، جوشکاری، حکاکی، سوراخکاری، و …
- ارتباطات: فیبر نوری، ارتباطات ماهوارهای
- نظامی: هدفگیری، سلاحهای لیزری، و …
- علم: طیفسنجی، میکروسکوپی، و …
انواع لیزر
لیزرها بر اساس محیط فعال، طول موج، و نوع پمپاژ به انواع مختلفی تقسیم میشوند. هر نوع لیزر، کاربردهای خاص خود را دارد و در صنایع و علوم مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در ادامه به بررسی برخی از مهمترین انواع لیزرها خواهیم پرداخت.
انواع لیزرها بر اساس محیط فعال
محیط فعال، مادهای است که در آن گسیل القایی رخ میدهد و نور لیزر تولید میشود. بر اساس نوع محیط فعال، لیزرها به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
1. لیزرهای گازی (Gas Lasers)
این نوع لیزرها از گازهایی مانند هلیوم-نئون، آرگون و کربن دیاکسید استفاده میکنند. محیط فعال در این لیزرها، گاز یونیزه شده است. لیزرهای گازی به دلیل خروجی پیوسته و طول موجهای مختلف، در کاربردهای علمی، پزشکی و صنعتی بسیار مورد استفاده قرار میگیرند.
مثالهایی از کاربردهای لیزرهای گازی:
- لیزر هلیوم-نئون: در نشانگرهای لیزری، خوانندههای بارکد و برخی از کاربردهای پزشکی
- لیزر آرگون: در جراحی چشم، برش فلزات و ساخت مدارهای مجتمع
- لیزر کربن دیاکسید: در برش فلزات، جوشکاری و حکاکی
2. لیزرهای جامد (Solid-state Lasers)
در لیزرهای جامد، محیط فعال یک ماده جامد است که معمولاً دارای یونهای فلزی با غلظت کم است. از مهمترین لیزرهای حالت جامد میتوان به لیزر یاقوت و لیزرهای نئودیمیوم اشاره کرد. این نوع لیزرها به دلیل توان بالا و قابلیت تولید پالسهای کوتاه، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
مثالهایی از کاربردهای لیزرهای جامد:
- -لیزر یاقوت: در جراحی و برش
- لیزر نئودیمیوم: در برش فلزات، جوشکاری و لیزرهای فیبر نوری
3. لیزرهای نیمهرسانا (Semiconductor Lasers)
لیزرهای نیمهرسانا از مواد نیمهرسانا مانند گالیوم آرسناید استفاده میکنند. این لیزرها بسیار کوچک و سبک هستند و به راحتی میتوان آنها را در مدارهای الکترونیکی یکپارچه کرد. لیزرهای نیمهرسانا در دستگاههای الکترونیکی مصرفی، ارتباطات نوری و حسگرها به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.
مثالهایی از کاربردهای لیزرهای نیمهرسانا:
- لیزرهای دیودی: در دستگاههای پخش دیسک فشرده (CD)، دیویدی و بلو-ری
- لیزرهای اینفرا قرمز: در ارتباطات فیبر نوری
4. لیزرهای رنگینهدار (Dye Lasers): در لیزرهای رنگینهدار، محیط فعال یک محلول رنگی است. این لیزرها قابلیت تنظیم طول موج خروجی را دارند و در طیفسنجی و تحقیقات علمی مورد استفاده قرار میگیرند.
5. لیزرهای اکسایمر (Excimer Lasers): لیزرهای اکسایمر از مولکولهای نجیب تشکیل شدهاند که در حالت برانگیخته قرار دارند. این لیزرها در محدوده فرابنفش منتشر میشوند و در میکرو الکترونیک و جراحی چشم استفاده میشوند.
6. لیزرهای فیبری (Fiber Lasers): لیزرهای فیبری نوعی از لیزرهای حالت جامد هستند که در یک فیبر نوری تقویت میشوند. این لیزرها به دلیل کارایی بالا، عمر طولانی و قابلیت انتقال آسان نور لیزر، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع لیزرها بر اساس طول موج
طول موج لیزر، مشخص کننده نوع نور تولید شده توسط لیزر است. لیزرها با طول موجهای مختلف، کاربردهای متفاوتی دارند. برخی از طول موجهای رایج عبارتند از:
- فرابنفش (UV): برای استریلیزاسیون، میکروسکوپی و برخی کاربردهای پزشکی
- مرئی: برای نشانگرها، لیزرهای ارتباطی و برخی کاربردهای پزشکی
- نزدیک فروسرخ (NIR): برای برش، جوشکاری، لیزرهای پزشکی و ارتباطات فیبر نوری
- دور فروسرخ (FIR): برای گرمایش، خشک کردن و برخی کاربردهای صنعتی
انواع لیزرها بر اساس نوع پمپاژ
پمپاژ، فرآیندی است که در آن انرژی به محیط فعال تزریق میشود تا اتمها برانگیخته شوند و نور لیزر تولید شود. روشهای مختلفی برای پمپاژ وجود دارد، از جمله:
- پمپاژ نوری: استفاده از لامپهای فلش یا دیودهای لیزری
- پمپاژ الکتریکی: عبور جریان الکتریکی از محیط فعال
- پمپاژ شیمیایی: واکنشهای شیمیایی برای تامین انرژی
- پمپاژ گرمایی: استفاده از اختلاف دمای دو نقطه
عوامل موثر در انتخاب نوع لیزر
- طول موج مورد نیاز
- توان خروجی
- حالت کار (پیوسته یا پالسی)
- اندازه و وزن
- هزینه
بدون دیدگاه