مبادئ وأنواعالليزر
ما هو الليزر؟
الليزر (تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع)؛ للحصول على فكرة أفضل، ألقي نظرة على الصورة أدناه:
الذرة الموجودة في مستوى طاقة أعلى تنتقل تلقائيًا إلى مستوى طاقة أقل وتطلق فوتونًا، وهي العملية التي تسمى الإشعاع التلقائي.
يمكن فهم الشائعة على أنها: وضع الكرة على الأرض هو الأنسب لها، فعندما تُدفع الكرة في الهواء بقوة خارجية (تُسمى الضخ)، تسقط الكرة من ارتفاع عالٍ فور زوال هذه القوة، مُطلقةً كميةً معينةً من الطاقة. إذا كانت الكرة ذرةً محددة، فإن هذه الذرة تُصدر فوتونًا بطول موجي محدد أثناء الانتقال.
تصنيف الليزر
لقد أتقن الناس مبدأ توليد الليزر، وبدأوا في تطوير أشكال مختلفة من الليزر، إذا تم تصنيفها وفقًا لمواد عمل الليزر، فيمكن تقسيمها إلى ليزر غاز، ليزر صلب، ليزر أشباه الموصلات، إلخ.
1، تصنيف ليزر الغاز: الذرة، الجزيء، الأيون؛
المادة الفعالة في ليزر الغاز هي الغاز أو بخار المعدن، ويتميز بنطاق واسع من أطوال الموجات الناتجة. أكثرها شيوعًا هو ليزر ثاني أكسيد الكربون، حيث يُستخدم ثاني أكسيد الكربون كمادة فعالة لتوليد ليزر تحت أحمر بطول موجة 10.6 ميكرومتر عن طريق إثارة التفريغ الكهربائي.
لأن المادة الفعالة لليزر الغازي هي الغاز، فإن هيكله العام كبير جدًا، وطول موجة خرجه طويل جدًا، مما يؤدي إلى ضعف أداء معالجة المواد. لذلك، سرعان ما اختفت ليزرات الغاز من السوق، وأصبحت تُستخدم فقط في مجالات محددة، مثل وسم بعض الأجزاء البلاستيكية بالليزر.
2, ليزر صلبالتصنيف: الياقوت، Nd:YAG، وما إلى ذلك؛
المادة العاملة في ليزر الحالة الصلبة هي الياقوت، وزجاج النيوديميوم، وعقيق الألومنيوم والإتريوم (YAG)، وما إلى ذلك، وهي عبارة عن كمية صغيرة من الأيونات المدمجة بشكل موحد في بلورة أو زجاج المادة كمصفوفة، وتسمى الأيونات النشطة.
يتكون ليزر الحالة الصلبة من مادة عاملة، ونظام ضخ، ومرنان، ونظام تبريد وترشيح. المربع الأسود في منتصف الصورة أدناه هو بلورة ليزر، تشبه الزجاج الشفاف الفاتح اللون، وتتكون من بلورة شفافة مشوبة بمعادن أرضية نادرة. هذا هو التركيب الخاص لذرة معدن الأرض النادرة الذي يُشكل انعكاسًا لتجمع الجسيمات عند إضاءته بمصدر ضوء (ببساطة، يُدفع العديد من الكرات على الأرض في الهواء)، ثم يُصدر فوتونات عند انتقال الجسيمات، وعندما يكون عدد الفوتونات كافيًا، يتشكل الليزر. لضمان إخراج الليزر المنبعث في اتجاه واحد، توجد مرايا كاملة (العدسة اليسرى) ومرايا إخراج شبه عاكسة (العدسة اليمنى). عند إخراج الليزر، ومن خلال تصميم بصري معين، تتشكل طاقة الليزر.
3, ليزر أشباه الموصلات
عند الحديث عن ليزرات أشباه الموصلات، يُمكن فهمها ببساطة على أنها ثنائي ضوئي، حيث توجد وصلة PN في الثنائي، وعند إضافة تيار معين، يتشكل الانتقال الإلكتروني في شبه الموصل لإطلاق الفوتونات، مما ينتج عنه ليزر. عندما تكون طاقة الليزر المنبعثة من شبه الموصل صغيرة، يُمكن استخدام جهاز أشباه الموصلات منخفض الطاقة كمصدر ضخ (مصدر إثارة) للضوء.ليزر الأليافوهكذا، يتشكل ليزر الألياف. إذا زادت قوة ليزر أشباه الموصلات إلى درجة تسمح بمعالجة المواد مباشرةً، فإنه يصبح ليزر أشباه موصلات مباشر. حاليًا، وصلت ليزرات أشباه الموصلات المباشرة المتوفرة في السوق إلى مستوى 10,000 واط.
بالإضافة إلى أنواع الليزر المذكورة أعلاه، اخترع الناس أيضًا ليزرات سائلة، تُعرف أيضًا باسم ليزرات الوقود. تتميز ليزرات السائلة بتعقيد حجمها ومادة عملها مقارنةً بالليزرات الصلبة، ونادرًا ما تُستخدم.
وقت النشر: ١٥ أبريل ٢٠٢٤