عبارت پرتو لیزر را کجاها شنیده اید؟ جلسات مختلف، پرینترها، کلینیک های زیبایی، مخابرات نوری، برش مواد و فلزات، کاربردهای پزشکی، تسلیحات و … همه از کاربردهای لیزر هستند. با ما همراه شوید تا این پدیده کمک رسان را به شما معرفی کنیم.

مقایسه پرتو لیزر (Laser) و نور معمولی (Light)

ماهیت هر دوی این ها یکی است و هر دو دارای یک موج الکترومغناطیسی شامل بسته های انرژی هستند که این بسته های انرژی فوتون (Photon) نام دارد. ولی اگر بخواهیم مقایسه کنیم، یک پرتو لیزر قابلیت این را دارد که از نور معمولی یک لامپ (بزرگ) یا نور فلش عکاسی در شب قدرت بیشتری داشته باشد. تقویت نور معمولی در یک پرتو لیزر با یک نور ضعیف شروع می شود و پس از چند بار حرکت رفت و برگشتی در محیطی به نام کاواک، انرژی نور افزایش یافته و تقویت می شود.

ویژگی های خاص پرتو لیزر

اگر نشانگیرهای پرتو لیزری (Pointer) را با نور معمولی مقایسه کرده باشید احتمالاً باید متوجه سه تفاوت اصلی بین آن و نور معمولی ناشی از یک لامپ شده باشید:

• نور معمولی ناشی از یک لامپ دارای همه رنگ ها، یعنی تمامی فرکانس های مرئی، یا به اصطلاح نور سفید است. در حالی که نور حاصل شده از لیزر دارای پهنای فرکانسی کمتری می باشد و در بهترین شرایط می تواند یک نور تک رنگ مونوکروموتیک (Monochromotic) ایجاد کند. مثلاً یک Laser این قابلیت را دارد که پرتویی را تولید کند که دارای رنگ های مختلف مانند سبز، قرمز و یا حتی بی رنگ را در فرکانس های مادون قرمز (Infrared) و فرابنفش (UV) و ایکس (XX) باشد.
• نور معمولی تولید شده از یک لامپ می تواند در تمامی جهت ها پخش شود. حتی با استفاده از لنز یا بازتاب دهنده ها در چراغ قوه ها، می تواند یک مسیر مخروطی مانند را طی کرده و در نهایت پخش (واگرا) شود. ولی نور حاصل از یک پرتو لیزر، یک پرتو باریک است که به دلیل واگرایی بسیار کم، قادر است مسیرهای بسیار طولانی را طی کند. به این پدیده همدوسی یا کوهرنسی (Coherency) طولی می گویند.
• یک لامپ قادر است پرتوهایی تولید کند که دارای فازهای مختلف باشند. که هر پرتو به بیان دقیق تر، هر فوتون تابشی در هر زمانی متفاوت است و هیچ نظمی ندارد. در حالی که پرتوهای حاصل از لیزر همگی هم فاز هستند و در یک زمان مشخص همه با هم به میزان حداکثر و دامنه خود می رسند. به این پدیده همدوسی زمانی می گویند.

چگونه می توان پرتو لیزر تولید کرد؟

کلمۀ لیزر یا Laser مخفف عبارت Light Amplication by the Stimulated Emission of Radiation می باشد که به معنای تقویت نور به روش گسیل القایی تابش می باشد. با توجه به تعریف خود Laser می توان حدس زد چگونه ایجاد یا تولید می شود.

به زبان ساده، ذرات نور یا فوتون توسط انتشار یک جریانی که از انرژی در شکل نور آزاد می شود، تحریک می شوند. این نور تحریک شده به صورت بسته بندی و گروهی هدایت شده و به این صورت پرتو لیزر شکل می گیرند.

لیزر یکی از مهم ترین اختراعات بشر به حساب می آید. اگر به کاربرد بسیار گسترده آن در زمینه های مختلف توجه کنید متوجه خواهید شد که این اختراع در زندگی روزمره ما وجود دارد و نقشی بسیار اساسی را بازی می کند. لیزر تقریباً در هر حوزه یا زمینه ای کاربرد دارد.

انواع لیزر با حالت های مختلف

لیزر را می توان با توجه به حالت آن به 6 نوع متفاوت تقسیم کرد.

 حالت جامد

در این نوع، ماده فعالی که تولید Laser می کند یک یون فلزی با غلظت کم در ساختار یک کریستال یا درون یک شیشه به عنوان ناخالصی، می باشد. فلزاتی که برای این هدف به کار می روند عبارتند از:

• سری اول فلزات واسطه
• لانتانیدها
• آکتینیدها

از مهمترین مثال های لیزر جامد می توان به Laser یاقوت که سه ترازی است نام برد.

حالت گازی

مادۀ فعال در این سیستم یک گاز است که یا به صورت خالص یا همراه با گازهای دیگر استفاده می شود. برخی از این گازها عبارتند از نئون به همراه هلیوم (لیزر هلیم نئون)، دی اکسید کربن همراه با نیتروژن و هلیوم، آرگون، کریپتون، هگزا فلوروئید و … .

حالت مایع

در این نوع از مایعات برای تغییر طول موج لیزر استفاده می شود (اثر رامان). برخی از این مایعات عبارتند از: تولوئن، بنزن، نیتروبنزن، اتانول، متانول و … .

 نیمه هادی یا نیمه رسانا

به این نوع، دیود یا تزریقی می گویند. دو نیم رسانا ( که یکی کمبود الکترون و دیگری الکترون اضافی دارد) به هم متصل می شوند. در محل اتصال این دو نیمه هادی که منطقه اتصال نامیده می شود لیزر تولید می شود. نیم رسانایی که کمبود الکترون دارد نوع p و دیگری نوع n می باشد. طی اتصال الکترون های آزاد از ناحیه n به ناحیه p مهاجرت می کنند و هنگامی که به منطقه اتصال می رسند با کسب انرژی وارد ناحیه p می شوند. این انرژی را به صورت فوتون تخلیه می کنند.

اگر ناحیه p به قطب مثبت و ناحیه n به قطب منفی یک منبع الکتریکی وصل شود، الکترون ها از ناحیه n به ناحیه p حرکت می کنند و موجب می شوند در منطقه اتصال غلظت مواد فعال افزایش یابد. با از دست دادن فوتون، تابش الکترومغناطیسی ایجاد می گردد.

جایگاه لیزر در تجهیزات نوری

همانطور که می دانید، لیزر دارای کاربردهای فراوانی است. تقریباً هیچ حوزه کاری وجود ندارد که از پرتو  لیزر به نحوی استفاده شود. یکی از کاربردهای آن در تجهیزات نوری یا پروژکتورهای لیزری (Laser Projectors) می باشد.

این پروژکتورها خیره کننده می باشند و در مراسم بزرگ که به کار گرفته می شوند زیبایی و شکوه بی نظیری را به مجلس می دهند. این پروژکتورها دارای طیف نوری گسترده ای هستند و دارای چندین رنگ متفاوت هستند که باعث زیبایی منحصر به فردی در مراسم و جشن های خاص می شوند. هماهنگ سازی موسیقی با چنین پروژکتورهایی می تواند یک مکمل ایده آل برای یک مراسم به یادماندنی باشد.