---

---

---

بیشتر مردم واژه لیزر را شنیده اند، اما نمی دانند که لیزر واقعا چیست؟ چه تفاوتی میان نور معمولی و لیزر وجود دارد و لیزر مخفف چیست؟

 

بیشتر مردم واژه لیزر را شنیده اند، اما نمی دانند که لیزر واقعاً چیست؟ چه تفاوتی میان نور معمولی و لیزر وجود دارد و لیزر مخفف چیست؟ بهتر است از آخرین سوال آغاز کنیم.

لیزر مخفف یک عبارت است که ابتدای هر یک از واژه هایش کلمه لیزر را می سازد. نام کامل لیزر:" تقویت نور ناشی از گسیل القایی" است. اما این مفهوم اندکی عجیب و نا آشنا به نظر می رسد، بگذارید وارد مبحث خود لیزر شویم.

 

تقریباً همه می دانند که پلیس برای اندازه گیری سرعت اتومبیل ها از لیزر استفاده می کند. حداقل آن دسته از رانندگانی که از سرعت مجاز تجاوز می کنند به این موضوع واقفند. اما چند نفر هستند که بدانند شما در طول یک روز عادی چندین بار از لیزر استفاده می کنید؟ لیزر در cd  player ها و پرینترهای لیزری و بسیاری چیزهای دیگر یافت می شود.

 

اغلب لیزر را در فیلم های اکشن دیده اید. آن جا که قهرمان داستان هنگام حل مشکلات خطرناک باید از پرتوهای لیزری فرار کند. قدرت لیزر هم شگفت انگیز است و هم ترسناک.

 

تفاوت لیزر با سایر نورها چیست؟   

نور یک موج الکترو مغناطیسی است. هر موج روشنایی و رنگ دارد و در زاویه ی معینی نوسان می کند که به آن قطبش می گویند. این امر در مورد لیزر هم صحت دارد. اما پرتوهای نور لیزر از هر منبع نوری دیگری موازی ترند. تمام قسمت های پرتو (تقریباً) در یک جهت خاص بوده و به این ترتیب پرتو خیلی کم منحرف یا خم می شود. با یک لیزر خوب می توان شیئ در فاصله یک کیلومتری را با نقطه ای به شعاع حدود 60 میلی متر روشن کرد.

از آن جا که نور لیزر کاملاً موازی است می تواند در ضخامت های خیلی کم هم متمرکز شود و در محل تمرکز نور انرژی به قدری زیاد می شود که شما می توانید با آن اشیا را بریده یا حک کنید. از این خاصیت می توان برای روشن کردن و دیدن جزییات خیلی ریز هم استفاده کرد. از همین خاصیت در وسایل جراحی و CD player ها استفاده می شود.

 

در ضمن می توان نور لیزر را تک رنگ کرد. یعنی کاری کرد که فقط یک طول موج داشته باشد. نور سفید متشکل از تمام نورهای طیف است اما نورهای رنگی مثل دیود نوری قرمز شامل طیف پیوسته ای از طول موج های قرمز است.

 

از طرف دیگر گسیل های لیزری وقتی به انرژی تبدیل می شوند، معمولاً خیلی پر قدرت نیستند. یک نوع لیزر قوی که در لیزرهای نمایشی استفاده می شود، نورش بیشتر از یک چراغ برق خیابان نیست. تنها تفاوت آن ها با نور معمولی درمیزان موازی بودن پرتو های دو منبع است.

 

گسیل القایی 

اتم ها و مولکول ها به طور طبیعی در زمان ها و جهات و فازهای تصادفی نور گسیل می کنند. همه ی نورهای تولید شده از منابع نوری عادی، نظیر لامپ ها، شمع ها لامپ های نئونی و حتی خورشید هم از این راه به وجود می آیند.

 

اگر انرژی در اتم ها ذخیره شود و نوری با طول موج صحیح (مناسب ) از نزدیکی آن عبور کند، چیزی غیر از این رخ می دهد. اتم نوری گسیل می کند که کاملاً همزمان با آن نور عبوری است. این بدین معناست که نور عبوری تقویت شده است.

 

 

معمولاً اتم ها و مولکول هایی نور گسیل می کنند که این دو شرط را داشته باشند:

*در اثر گرما و یا در تابش نور قبلی انرژی ذخیره کرده باشند.

*از زمان ذخیره انرژی شان مدتی گذشته باشد.  

نوری که به این طریق گسیل می شود در جهات تصادفی (رندم)، با فازها و زمان های تصادفی است.   

*انرژی در اتم ذخیره شود (مانند قبل)     

*قبل از آن که دیر شود، نور به قدر کافی به اتم نزدیک شده و به این ترتیب نور به شکل تصادفی همان گونه که در بالا توصیف شد گسیل می شود.   

*نور گذرا دارای طول موج مناسب اتم باشد.    

فرآیندی که در این جا صورت می گیرد، گسیل القایی نامیده می شود که با بازخورد یافتن درون یک حفره آینه ای تشدید شده و شرایط لیزر را فراهم می سازد .

امروزه ليزر كاربردهاي بيشماري دارد كه همه زمينه هاي مختلف علمي و فني فيزيك-شيمي-زيست شناسي - الكترونيك و پزشكي را شامل مي شود. همه اين كاربردها نتيجه مستقيم همان ويژگي هاي خاص نور ليزر است.
كاربرد ليزر در فيزيك و شيمي
اختراع ليزر و تكامل آن وابسته به معلومات پايه اي است كه در درجه اول از رشته فيزيك و بعد از شيمي گرفته شده اند. بنابراين طبيعي است كه استفاده از ليزر در فيزيك و شيمي از اولين كاربردهاي ليزر باشند
رشته ديگري كه در آن ليزر نه تنها امكانات موجود را افزايش داده بلكه مفاهيم كاملا جديدي را عرضه كرده است طيف نمايي است. اكنون با بعضي از ليزرها مي توان پهناي خط نوساني را تا چند ده كيلوهرتز باريك كرد ( هم در ناحيه مرئي و هم در ناحيه فروسرخ ) و با اين كار اندازه گيري هاي مربوط به طيف نمايي با توان تفكيك چند مرتبه بزرگي ( 3 تا 6) بالاتر از روش هاي معمولي طيف نمايي امكان پذير مي شوند. ليزر همچنين باعث ابداع رشته جديد طيف نمايي غير خطي شد كه در آن تفكيك طيف نمايي خيلي بالاتر از حدي است كه معمولا با اثرهاي پهن شدگي دوپلر اعمال مي شود. اين عمل منجر به بررسيهاي دقيقتري از خصوصيات ماده شده است.
در زمينه شيمي از ليزر هم براي تشخيص و هم براي ايجاد تغييرات شيميايي برگشت ناپذير استفاده شده است. ( فوتو شيمي ليزري) به ويژه در فون تشخيص بايد از روش هاي (پراكندگي تشديدي رامان ) و ( پراكندگي پاد استوكس همدوس رامان ) (CARS) نام ببريم. به وسيله اين روشها مي توان اطلاعات قابل ملاحظه اي درباره خصوصيات مولكولهاي چند اتمي به دست آورد ( يعني فركانس ارتعاشي فعال رامن - ثابتهاي چرخشي و ناهماهنگ بودن فركانس). روش CARS همچنين براي اندازه گيري غلظت و دماي يك نمونه مولكولي در يك ناحيه محدود از فضا به كار مي رود. از اين توانايي براي بررسي جزئيات فرايند احتراق شعله و پلاسما ( تخليه الكتريكي) بهره برداري شده است.
شايد جالبتري كاربرد شيميايي ( دست كم بالقوه ) ليزر در زيمنه فوتو شيمي باشد. اما بايد در نظر داشته باشيم به خاطر بهاي زياد فوتونهاي ليزري بهره برداري تجاري از فوتوشيمي ليزري تنها هنگامي موجه است كه ارزش محصول نهايي خيلي زياد باشد. يكي از اين موارد جداسازي ايزوتوپها است.
كاربرد در زيست شناسي
از ليزر به طور روزافزوني در زيست شناسي و پزشكي استفاده مي شود. اينجا هم ليزر مي تواند ابزار تشخيص و يا وسيله برگشت ناپذير مولكولهاي زنده يك سلول و يا يك بافت باشد. ( زيست شناسي نوري و جراحي ليزري)
در زيست شناسي مهمترين كاربرد ليزر به عنوان يك وسيله تشخيصي است. ما در اينجا تكنيك هاي ليزري زير را ذكر مي كنيم :
الف) فلوئورسان القايي به وسيله تپهاي فوق العاده كوتاه ليزر در DNA در تركيب رنگي پيچيده DNA و در مواد رنگي موثر در فتوسنتز
ب) پراكندگي تشديدي رامان به عنوان روشي براي مطالعه ملكولهاي زنده مانند هموگلوبين و يا رودوپسين ( عامل اصلي در سازوكار بينايي)
ج) طيف نمايي همبستگي فوتوني براي بدست آوردن اطلاعاتي در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملكولهاي زنده
د) روشهاي تجزيه فوتوني درخشي پيكوثانيه اي براي كاوش رفتار ديناميكي مولكولهاي زنده در حالت برانگيخته
به ويژه بايد از روشي موسوم به ميكروفلوئورمتر جريان ياد كرد. در اينجا سلولهاي پستانداران در حالت معلق مجبور مي شوند كه از يك اتاقك مخصوص جريان عبور كنند كه در آنجا رديف مي شوند و سپس يكي يكي از باريكه كانوني شده ليزر يوني آرگون عبور مي كنند. با قرار دادن يك آشكارساز نوري در جاي مناسب مي توان اين كميت ها را اندازه گيري كرد :
الف) نورماده اي رنگي كه به يك جزء خاص تشكيل دهنده سلول يعني DNA متصل ( كه اطلاعاتي راجع بع مقدار آن جزء تشكيل دهنده سلول را به دست مي دهد) امتياز ميكروفلوئورمتري جريان در اين است كه اندازه گيري ها را براي تعداد زيادي از سلولها در مدت زمان محدود ميسر مي سازد. به اين وسيله مي توانيم دقت خوبي براي اندازه گيري آماري داشته باشيم.
در زيست شناسي از ليزر براي ايجاد تغيير برگشت ناپذير در ملكولهاي زنده و يا اجزاي تشكيل دهنده سلول هم استفاده مي شود. به ويژه تكنيك هاي معروف به ريز - باريكه را ذكر مي كنيم. در اينجا نور ليزر ( مثلا يك ليزر Ar+ تپي ) به وسيله يك عدسي شيئي ميكروسكوپ مناسب در ناحيه اي از سلول با قطري در حدود طول موج ليزر (05 µm) كانوني مي شود منظور اصلي از اين تكنيك مطالعه رفتار سلول پس از آسيبي است كه با ليزر در ناحيه خاصي از آن ايجاد شده است.
در زمينه پزشكي بيشترين كاربرد ليزرها در جراحي است ( جراحي ليزري) اما در بعضي موارد ليزر براي تشخيص نيز به كار مي رود. ( استفاده باليني از ميكروفلوئورمتر جريان - سرعت سنجي دوپلري براي اندازه گيري سرعت خون - فلوئورسان ليزري - آندوسكوپي ناي براي آشكارسازي تومورهاي ريوي در مراحل اوليه
در جراحي از باريكه كانوني شده ليزر ( اغلب ليزر CO2 ) به جاي چاقوي جراحي معمولي ( يا برقي ) استفاده مي شود. باريكه فروسرخ ليزر CO2 به شدت به وسيله ملكولهاي آب موجود در بافت جذب مي شود و موجب تبخير سريع اين ملكولها و در نتيجه برش بافت مي شود. برتريهاي اصلي چاقوي ليزري را مي توان به صورت زير خلاصه كرد :
الف) دقت بسيار زياد به ويژه هنگامي كه باريكه با يك ميكروسكوپ مناسب هدايت شود ( جراحي ليزر)
ب) امكان عمل در نواحي غير قابل دسترس.. بنابراين عملا هر ناحيه از بدن را كه با يك دستگاه نوري مناسب ( مثلا عدسي ها و آينه ها) قابل مشاهده باشد مي توان به وسيله ليزر جراحي كرد.
ج) كاهش فوق العاده خونروي در اثر برش رگهاي خوني به وسيله باريكه ليزر ( قطر رگي حدود 0/5 mm )
د) آسيب رساني خيلي كم به بافتهاي مجاور ( حدود چند ميكرومتر) اما در مقابل اين برتريها بايد اشكالات زير را هم در نظر داشت :
الف) هزينه زياد و پيچيدگي دستگاه جراحي ليزري
ب) سرعت كمتر چاقوي ليزري
ج) مشكلات قابليت اعتماد و ايمني مربوط به چاقوي ليزري
با اين اشاره اجمالي به جراحي ليزري اكنون مي خواهيم به شرح مفصلتري از تعدادي از اين كاربردها بپردازيم . در چشم بيماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در اين مورد باريكه ليزر به وسيله عدسي چشم بر روي شبكيه كانوني مي شود. پرتو سبز ليزر به شدت به وسيله گلبول هاي سرخ جذب مي شود و اثر حرارتي حاصل باعث اتصال دوباره شبكيه يا انعقاد رگهاي آن مي شود. اكنون ليزر استفاده روزافزوني در گوش و حلق و بيني پيدا كرده است. استفاده از ليزر در اين شاخه از جراحي جذابيت خاصي دارد. زيرا با اعضايي مانند ناي - حلق و گوش مياني سروكار دارد كه به علت عدم دسترسي به آن ها جراحي معمولي مشكل است. اغلب در اين مورد ليزر همراه با يك ميكروسكوپ استفاده مي شود. همچنين ليزر براي جراحي داخل دهان نيز مفيد است ( براي برداشتن غده هاي مخاطي ). امتيازات اصلي در اينجا جلوگيري از خونريزي و فقدان لختگي خون و درد پس از عمل جراحي و بهبود سريع بيمار است. ليزر همچنين اهميت خود را در بهبود خونريزيهاي سنگين در جهاز هاضمه ثابت كرده است. در اين حالت باريكه ليزر ( معمولا ليزر نئودميوم يا آرگون يوني ) به وسيله يك تار نوري مخصوص كه در داخل يك آندوسكوپي داخلي قرار گرفته است پرتو ليزر را به ناحيه مورد معالجه هدايت مي كند. ليزر همچنين در بيماري زنان مفيد است درحالي كه اغلب به همراه يك ميكروسكوپ استفاده مي شود. كاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوي ليزري را بيان مي كند. در پوست درماني اغلب از ليزر براي برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده مي شود. بالاخزه استفاده از ليزرها در جراحي عمومي و جراحي غده اميدوار كننده است.
ارتباط نوري
استفاده از باريكه ليزر براي ارتباط در جو به خاطر دو مزيت مهم اشتياق زيادي برانگيخت :

 

  برش و حکاکی مولتی استایل با دستگاه لیزر 

ورقهای مولتی استایل از جنس پلی استایرن فشرده هستند. ورقه مولتی استایل با ضخامت بسیار کم ، دارای مقاومت بالا و انعطاف پذیری بسیار خوب است و در دکوراسیون داخلی (ساخت پارتیشن ، سقف و دیوار کاذب ، ویترین مغازه ها ، کابین های آسانسور و سایر محصولات دکوری) قابل استفاده می باشد.

مولتی استایل در الگوهای مختلف در سطوح مسطح ، برجسته ، پانچ شده ، لوکس و سه بعدی عرضه می شود. ورق مولتی استایل دارای دو نوع چسب دار و بدون چسب است. در نمونه های بدون چسب آن برای محکم کاری و چسبانیدن آن بر روی سطوح مختلف ، می توان از چسب های صنعتی پاتکس استفاده نمود.

یکی از وی‍‍ژگی های ممتاز ورق های مولتی استایل ، خاصیت آنها در بازتابش رنگهای مختلف است که در مقایسه با سایر مصنوعات دکوری وجه تمایز عمده ای به شمار می آید.

برای برش و حکاکی ورق های مولتی استایل ، دستگاه های لیزری بهترین گزینه هستند

ژیروسکوپ های لیزری

یکی از کاربرد های فناوری لیزر که انقلابی به پا کرد، استفاده از ان در ژیروسکوپ های لیزری بود.

ژیروسکوپ چیست؟

ژیروسکوپ به منظور تثبیت موقعیت وسایل متحرک مانند هواپیما، بالگرد، کشتی و وسایل نقلیه ی زمینی با دستگاه های جنگی به کار می روند. ژیروسکوپ های معمولی شامل یک بخش گرداننده هستند که روی بخش گردان نصب می شوند. مدل های مربوط، حرکت های توپی گردان را می گیرد و به صفحات نمایش مناسب هدایت می کند و اطلاعاتی درباره ی انحراف از موقعیت اولیه را به کاربر سامانه می دهد.

گرچه ژیروسکوپ های مکانیکی دارای قابلیت اطمینان و دقت بالایی می باشند ولی یک اشکال کوچک در انها، در تعیین وضعیت ایجاد اشتباه می کند و با گذشت زمان این خطا بیشتر هم می شود.

ژیروسکوپ هایی که در خطوط هوایی مورد استفاده اند در موقعیت های مختلف دارای خطاهای مشخص هستند. برای مثال هنگام عبور از منتهی الیه اقیانوس اطلس، حدود چند کیلو متر خطا به وجود می اید. با استفاده از لیزرها، می توان عدم دقت ژیروسکوپ های عادی را حذف نمود. چرا که در ژیروسکوپ های لیزری، یک بخش گردان غیر مکانیکی جانشین نوع مکانیکی ان، می گردد.

 

ژیروسکوپ های لیزری

 

ژیروسکوپ های لیزری شامل لیزر های نوع جامد کریستالی هستند که به صورت حلقه یا مثلثی طراحی شده، پروتون ها هنگام حرکت در مسیر خود در این دسته از لیزرها، اطلاعات لازم را فراهم می اورند.

کاربرد ژیروسکوپ های لیزری حلقه ای در هواپیماهای جنگی است. این نوع ژیروسکوپ ها کوچک و سبکند و فاقد قسمت های مکانیکی هستند و لذا برای محیط های با حرکت و تکان های زیاد مناسب می باشد.

در ژیروسکوپ های لیزری ممکن است خطاهای نا چیز مشاهده شود که ناشی از چگونگی ارتباط ژیروسکوپ با سلاح بوده و مربوط به خود ژیروسکوپ نمی باشد.

چند شرکت از جمله شرکت سامانه های کنترل و هدایت منابع لیتون، بخش سامانه دریایی شرکت فرانتی، بخش دینامیک هوایی شرکت براک نل، بخش دفاع و هنوانوردی شرکت هانی ول و همچنین شرکت ای ال ام اریکسون به عنوان تولید کنندگان ژیروسکوپ های لیزری حلقه ای، برای کاربرد متعدد، شناخته شده اند.