ليزر

لمعلومات عن استخدامات أخرى، انظر ليزر (توضيح).
أشعة ليزر حمراء (660 & 635 ن.م.)، خضراء (532 & 520 ن.م.)، وزرقاء-بنفسجية (445 & 405 ن.م.).
شعاع ليزر يستخدم في اللحام.


الليزر (إنگليزية: laser)، هو جهاز ينبعث منه الضوء من خلال عملية التضخيم البصري الذي يعتمد على الانبعاث المحفز للإشعاع الكهرومغناطيسي. كلمة "ليزر" هي اختصار لعبارة Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني "وتعني تضخيم الضوء بإنبعاث الإشعاع المحفز".[1][2][3][4][5] عام 1960 قام تيودور مايمان بصنع أول ليزر في مختبرات أبحاث هيوز، بناءً على العمل النظري لتشارلز تاونز وأرثر شڤلوڤ.[6]

يختلف الليزر عن مصادر الضوء الأخرى من حيث أنه ينبعث منه ضوء متسق. يسمح الاتساق المكاني بتركيز الليزر على نقطة ضيقة، مما يتيح تطبيقات مثل القطع بالليزر والطباعة الحجرية. يسمح الاتساق المكاني أيضًا لشعاع الليزر بالبقاء في نقطة ضيقة على مسافات كبيرة (الموازاة)، مما يتيح تطبيقات مثل مؤشر الليزر والليدار (كشف الضوء وتحديد المدى). قد يتمتع الليزر أيضًا باتساق زمني عالي، مما يسمح له بإصدار الضوء باستخدام الطيف الضيق جدًا. بدلاً من ذلك، يمكن استخدام الاتساق الزمني لإنتاج نبضات فائقة القصر من الضوء ذات طيف واسع لكن بفترات زمنية قصيرة تصل إلى فيمتوثانية.

يُستخدم الليزر في محركات الأقراص الضوئية، طابعات الليزر، ماسحات الباركود، أجهزة تسلسل الحمض النووي، الألياف الضوئية، الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر، وتصنيع شرائح أشباه الموصلات (الطباعة الحجرية الضوئية)، جراحة الليزر وعلاجات الجلد، القطع واللحام، المعدات العسكرية وأجهزة إنفاذ القانون لتحديد الأهداف ونطاقات القياس والسرعة، وفي العروض الإضاءة بالليزر الترفيهية.

كما يستخدم ليزر أشباه الموصلات باللون الأزرق إلى الأشعة فوق البنفسجية القريبة بدلاً من الصمام الثنائي الباعث للضوء (الليد) لإثارة الفَـلْوَرَةُ كمصدر للضوء الأبيض. يسمح هذا بمساحة انبعاث أصغر بكثير بسبب إشعاع الليزر الأكبر بكثير ويتجنب تدني الكفاءة التي تعاني منها مصابيح الليد؛ تُستخدم هذه الأجهزة بالفعل في بعض المصابيح الأمامية للسيارات.[7][8][9][10]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الأساسيات

يتميز الليزر عن مصادر الضوء الأخرى بالاتساق. عادةً ما يتم التعبير عن الاتساق المكاني (أو العرضي) بكون الضوء الناتج عبارة عن شعاع ضيق، وهو شعاع محدود الحيود. يمكن تركيز أشعة الليزر على نقاط صغيرة جدًا، مما يحقق إشعاع عالي للغاية، أو يمكن أن يكون بتباعد منخفض جدًا لتركيز قوة الشعاع على مسافة كبيرة. يتضمن الاتساق الزمني (أو الطولي) موجة مستقطبة بتردد واحد، ترتبط مرحلتها على مسافة كبيرة نسبيًا (طول الاتساق) على طول الشعاع.[11] الشعاع الناتج عن مصدر حراري أو غيره من مصادر الضوء غير المتسقة له سعة لحظية وطور يختلفان بشكل عشوائي فيما يتعلق بالزمان والمكان، وبالتالي يكون طول الاتساق قصيرًا.

تتميز أجهزة الليزر حسب طولها الموجي في الفراغ. تنتج معظم أجهزة الليزر ذات الطول الموجي الواحد إشعاعًا في عدة أوضاع بأطوال موجية مختلفة قليلاً. على الرغم من أن الاتساق الزمني يتضمن درجة معينة من أحادية اللون، إلا أن بعض أجهزة الليزر تبعث طيفًا واسعًا من الضوء أو تبعث أطوال موجية مختلفة من الضوء في وقت واحد. بعض أجهزة الليزر ليست ذات وضع مكاني واحد ولها حزم ضوئية تتباعد أكثر مما هو مطلوب بواسطة حد الحيود. تصنف جميع هذه الأجهزة على أنها "ليزر" بناءً على طريقة إنتاج الضوء عن طريق الانبعاث المحفز. يستخدم الليزر حيث لا يمكن إنتاج الضوء ذو الاتساق المكاني أو الزماني المطلوب باستخدام تقنيات أبسط.


المصطلح

كان أول جهاز يستخدم التضخيم عن طريق الانبعاث المحفز يعمل على ترددات الموجات الدقيقة، وسُمي "ميزر" ("تضخيم موجات ميكروويڤ عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع".) وعندما تطوير أجهزة بصرية مماثلة، عُرفت لأول مرة باسم "الميزر البصري"، حتى استبدلت كلمة "ميكروويڤ" بكلمة "الضوء" في اختصارها.[12]

جميع هذه الأجهزة التي تعمل بترددات أعلى من الموجات الدقيقة تسمى الليزر (بما في ذلك أشعة الليزر تحت الحمراء، والليزر فوق البنفسجي، وليزر الأشعة السينية، وليزر أشعة گاما). جميع الأجهزة التي تعمل على الميكروويڤ أو أقل من الترددات الراديوية تسمى أجهزة ميزر.

الليزر الذي ينتج الضوء من تلقاء نفسه هو من الناحية التقنية مذبذب بصري وليس مضخم بصري كما يقترح الاختصار. الإشارة الخاطئة LOSER، التي تعني "تذبذب الضوء بواسطة انبعاث الإشعاع المحفز"، كان من الممكن أن تكون أكثر صحة.[13]

مع الاستخدام الواسع النطاق للاختصار الأصلي كاسم شائع، أصبح يشار إلى المضخمات البصرية باسم "المضخمات الليزرية".

يُستخدم الفعل المشتق-عكسياً بشكل متكرر في هذا المجال، ويعني "انبعاث ضوء متسق".[14] تُستخدم الكلمتان "ليزر" و"ميزر" أيضًا في الحالات التي توجد فيها حالة متسقة غير متصلة بأي جهاز مصنع، كما هو الحال في "الميزر الفيزيائي الفلكي" و"الليزر الذري".

التصميم

المقالة الرئيسية: تركيب الليزر
مكونات الليزر التقليدي:
  1. وسط الاكتساب
  2. طاقة ضخ الليزر
  3. عاكس عالي
  4. مقرنة الإخراج
  5. شعاع الليزر

يتكون الليزر من وسط الاكتساب، آلية لتنشيطه، وشيء لتوفير تغذية راجعة بصرية.[15] وسط الاكتساب عبارة عن مادة ذات خصائص تسمح لها تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز. يتم تضخيم الضوء ذو الطول الموجي المحدد الذي يمر عبر وسط الاكتساب (زيادة الطاقة). تمكن التغذية الراجعة الانبعاث المحفز من تضخيم التردد البصري في الغالب عند ذروة منحنى كسب التردد. مع نمو الانبعاث المحفز، في النهاية يهيمن تردد واحد على جميع الترددات الأخرى، مما يعني تشكيل شعاع متسق.[16] عملية البث المحفز تشبه عملية مذبذب الصوت ذي ردود الفعل الإيجابية التي يمكن أن تحدث، على سبيل المثال، عندما يكون المتحدث في نظام مخاطبة عامة بالقرب من الميكروفون، الصراخ الذي يسمعه المرء هو التذبذب الصوتي عند ذروة منحنى كسب التردد للمضخم.[17]

لكي يقوم وسط الاكتساب بتضخيم الضوء، يجب تزويده بالطاقة في عملية تسمى الضخ. يتم توفير الطاقة عادةً كتيار كهربائي أو كضوء بطول موجي مختلف. يمكن توفير ضوء المضخة بواسطة مصباح فلاش أو بواسطة ليزر آخر.

يستخدم النوع الأكثر شيوعًا من الليزر تغذية راجعة من تجويف بصري — زوج من المرايا على طرفي وسط الاكتساب. يرتد الضوء ذهابًا وإيابًا بين المرايا، ويمر عبر وسط الاكتساب ويتم تضخيمه في كل مرة. عادةً ما تكون إحدى المرآتين، مقرنة الإخراج، شفافة جزئيًا. يهرب بعض الضوء من خلال هذه المرآة. اعتمادًا على تصميم التجويف (سواء كانت المرايا مسطحة أو منحنية)، قد ينتشر الضوء الخارج من الليزر أو يشكل شعاع ضيقًا. قياسًا على المذبذب الإلكتروني، يُطلق على هذا الجهاز أحيانًا اسم "مذبذب الليزر".

تحتوي معظم أجهزة الليزر العملية على عناصر إضافية تؤثر على خصائص الضوء المنبعث، مثل الاستقطاب والطول الموجي وشكل الشعاع.[بحاجة لمصدر]



فيزياء الليزر

انظر أيضاً: علم الليزر

تعتبر الإلكترونات وكيفية تفاعلها مع المجال الكهرومغناطيسي عاملاً هاماً في فهمنا للكيمياء والفيزياء.


الانبعاث المحفز

المقالة الرئيسية: الانبعاث المحفز
رسم متحرك يشرح الانبعاث المحفز ومبدأ الليزر.

من المنظور الكلاسيكية، تكون طاقة الإلكترون الذي يدور حول نواة ذرية أكبر بالنسبة للمدارات البعيدة عن نواة ذرة. ومع ذلك، فإن تأثيرات ميكانيكا الكم تجبر الإلكترونات على اتخاذ مواقع منفصلة في المدارات. وبالتالي، توجد الإلكترونات في مستويات طاقة محددة للذرة، نوضح اثنين منها أدناه:

Stimulated Emission.svg

يمكن للإلكترون الموجود في الذرة أن يمتص الطاقة من الضوء (الفوتونات) أو الحرارة (الفونونات) فقط إذا كان هناك انتقال بين مستويات الطاقة التي تتوافق مع الطاقة التي يحملها الفوتون أو الفونون. بالنسبة للضوء، هذا يعني أن أي انتقال معين سوف يمتص فقط طولاً موجياً واحداً معيناً من الضوء. يمكن للفوتونات ذات الطول الموجي الصحيح أن تتسبب في قفز الإلكترون من مستوى الطاقة الأدنى إلى مستوى الطاقة الأعلى. يتم استهلاك الفوتون في هذه العملية.

عندما يكون الإلكترون مستثاراً من حالة إلى أخرى عند مستوى طاقة أعلى مع اختلاف الطاقة ΔE، فإنه لن يبقى على هذا النحو إلى الأبد. في النهاية، سيتم إنشاء فوتون تلقائيًا من الفراغ ذي الطاقة ΔE. من خلال الحفاظ على الطاقة، ينتقل الإلكترون إلى مستوى طاقة أقل غير مشغول، مع الانتقال إلى مستويات مختلفة لها ثوابت زمنية مختلفة. وتسمى هذه العملية انبعاث تلقائي. الانبعاث التلقائي هو تأثير ميكانيكي كمي ومظهر مادي مباشر لمبدأ عدم اليقين لهايزنبرگ. يمتلك الفوتون المنبعث اتجاهًا عشوائيًا، لكن طوله الموجي يتوافق مع طول موجة الامتصاص للانتقال. تسمى الآلية بالفلورة والانبعاث الحراري.

يمكن للفوتون ذو الطول الموجي الصحيح الذي سيتم امتصاصه عن طريق الانتقال أن يتسبب أيضًا في انخفاض الإلكترون من المستوى الأعلى إلى المستوى الأدنى، مما ينبعث منه فوتونًا جديدًا. يتطابق الفوتون المنبعث تمامًا مع الفوتون الأصلي في الطول الموجي والطور والاتجاه. وتسمى هذه العملية بالانبعاث المحفز.

وسط الاكتساب والتجويف

ليزر الهليوم-النيون. التوهج الذي يمر عبر مركز الأنبوب هو تفريغ كهربائي. هذه الپلازما المتوهجة هي وسط الاكتساب لليزر. يُنتج الليزر بقعة صغيرة ومكثفة على الشاشة إلى اليمين. يظهر مركز البقعة باللون الأبيض لأن الصورة معروضة بشكل مفرط هناك.
طيف ليزر الهيليوم-النيون. عرض النطاق الترددي الفعلي أضيق بكثير مما هو موضح؛ الطيف محدود بجهاز القياس.

يُوضح وسط الاكتساب في حالة إثارة بواسطة مصدر خارجي للطاقة. في معظم أجهزة الليزر، يتكون هذا الوسط من مجموعة من الذرات التي تم تحفيزها إلى مثل هذه الحالة باستخدام مصدر ضوء خارجي، أو مجال كهربائي يوفر الطاقة للذرات لتمتصها وتتحول إلى حالاتها المثارة.

عادةً ما يكون وسط الاكتساب لليزر مادة ذات نقاء وحجم وتركيز وشكل يتم التحكم فيه، مما يؤدي إلى تضخيم الشعاع من خلال عملية الانبعاث المحفز الموصوفة أعلاه. يمكن أن تكون هذه المادة في أي الحالة: غازية أو سائلة أو صلبة أو پلازما. يمتص وسط الاكتساب طاقة المضخة، مما يرفع بعض الإلكترونات إلى حالات كمومية ذات طاقة أعلى ("حالة الإثارة"). يمكن للجسيمات أن تتفاعل مع الضوء إما عن طريق امتصاص الفوتونات أو انبعاثها. يمكن أن يكون الانبعاث عفويًا أو محفزًا. وفي الحالة الأخيرة، ينبعث الفوتون في نفس اتجاه الضوء المار. عندما يتجاوز عدد الجسيمات في حالة مثارة واحدة عدد الجسيمات في حالة منخفضة الطاقة، يتم تحقيق انقلاب الإشغال. وفي هذه الحالة يكون معدل الانبعاث المحفز أكبر من معدل امتصاص الضوء في الوسط، وبالتالي يتم تضخيم الضوء. يسمى النظام الذي يتمتع بهذه الخاصية بالمضخم البصري. عندما يوضع مكبر ضوئي داخل تجويف بصري رنان، نحصل على ليزر.[18]

بالنسبة إلى وسائط الليزر ذات الاكتساب العالي للغاية، والتي تسمى الفلورة الفائقة، يمكن تضخيم الضوء بشكل كافٍ في تمريرة واحدة عبر وسط الكسب دون الحاجة إلى مرنان. على الرغم من أنه يشار إليه غالبًا باسم الليزر (انظر على سبيل المثال ليزر النيتروجين)،[19] يفتقر الضوء الناتج من مثل هذا الجهاز إلى الاتساق المكاني والزماني الذي يمكن تحقيقه باستخدام الليزر. لا يمكن وصف مثل هذا الجهاز بأنه مذبذب، بل كمضخم بصري عالي الكسب يعمل على تضخيم انبعاثه التلقائي. تصف الآلية نفسها ما يسمى بالميزر/الليزر الفيزيائي الفلكي.

يُشار أحيانًا إلى المرنان البصري باسم "التجويف البصري"، لكن هذه تسمية خاطئة: يستخدم الليزر مرنانات مفتوحة بدلاً من التجويف الحرفي الذي يمكن استخدامه عند ترددات الموجات الدقيقة في الميزر.

يتكون المرنان عادة من مرآتين ينتقل بينهما شعاع متماسك من الضوء في كلا الاتجاهين، وينعكس على نفسه بحيث يمر الفوتون المتوسط عبر وسط الكسب بشكل متكرر قبل أن ينبعث من فتحة الخرج أو يفقد بسبب الحيود أو الامتصاص.

إذا كان الاكتساب (التضخيم) في الوسط أكبر من خسائر المرنان، فيمكن أن ترتفع قوة الضوء المعاد تدويره بشكل أسي. لكن كل حدث انبعاث محفز يعيد الذرة من حالتها المثارة إلى الحالة الأرضية، مما يقلل من وسط الاكتساب. مع زيادة قدرة الشعاع، ينخفض صافي الكسب (الاكتساب مطروحًا منه الخسارة) إلى الوحدة ويقال إن وسط الاكتساب مشبع.

في الليزر الموجي المستمر (CW)، يؤدي توازن طاقة المضخة مقابل التشبع المكتسب وخسائر التجويف إلى إنتاج قيمة توازن لطاقة الليزر داخل التجويف؛ يحدد هذا التوازن نقطة تشغيل الليزر. إذا كانت طاقة المضخة المطبقة صغيرة جدًا، فلن يكون الكسب كافيًا أبدًا للتغلب على خسائر التجويف، ولن ينتج ضوء الليزر. يُطلق على الحد الأدنى من طاقة المضخة اللازمة لبدء عمل الليزر اسم عتبة الليزر. سوف يقوم وسط الاكتساب بتضخيم أي فوتونات تمر عبره، بغض النظر عن الاتجاه؛ لكن الفوتونات فقط في الوضع المكاني المدعومة بواسطة المرنان سوف تمر أكثر من مرة عبر الوسط وتتلقى تضخيمًا كبيرًا.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

انبعاث الضوء

في معظم أنواع الليزر، يبدأ الليزر بانبعاث تلقائي إلى وضع الليزر. بعد ذلك يتم تضخيم هذا الضوء الأولي عن طريق الانبعاث المحفز في وسط الاكتساب. ينتج الانبعاث المحفز ضوءًا يطابق إشارة الدخل في الاتجاه والطول الموجي والاستقطاب، في حين أن طور الضوء المنبعث يكون 90 درجة في مقدمة الضوء المحفز.[20] هذا، بالإضافة إلى تأثير الترشيح للمرنان البصري، يمنح ضوء الليزر اتساقه المميز، وقد يمنحه استقطابًا موحدًا وأحادية اللون، اعتمادًا على تصميم المرنان. عرض خط الليزر الأساسي[21] للضوء المنبعث من مرنان الليزر أضيق من عرض خط الضوء المنبعث من المرنان السلبي. تستخدم بعض أجهزة الليزر Injection seeder منفصلة لبدء العملية باستخدام شعاع متسق للغاية بالفعل. يمكن أن ينتج هذا حزمًا ذات طيف أضيق مما يمكن أن يكون ممكنًا.

عام 1963، أوضح روي گلاوبر أن الحالات المتسقة تتشكل من مجموعات من رقم الفوتون، ولهذا حصل على جائزة نوبل في الفيزياء.[22] يتكون شعاع الضوء المتسق من حالات فوتون كمومية أحادية التردد موزعة وفقًا لتوزيع پواسون. ونتيجة لذلك، يوصف معدل وصول الفوتونات إلى شعاع الليزر بواسطة إحصائيات پواسون.[16]

تنتج العديد من أجهزة الليزر شعاعًا يمكن تقريبه كشعاع گاوسي؛ تتمتع هذه العوارض بأقل قدر ممكن من التباعد لقطر شعاع معين. تنتج بعض أجهزة الليزر، خاصة تلك عالية الطاقة، حزمًا متعددة الأوضاع، مع الوضع العرضي غالبًا ما يتم تقريبها باستخدام دوال هيرميت–گاوسي أو لاجير. تستخدم بعض أجهزة الليزر عالية الطاقة شكلاً مسطحًا يُعرف باسم "شعاع السطح". تنتج مرنانات الليزر غير المستقرة (غير المستخدمة في معظم أنواع الليزر) حزمًا على شكل كسري.[23] يمكن للأنظمة البصرية المتخصصة إنتاج أشكال هندسية أكثر تعقيدًا للشعاع، مثل أشعة بسل والدوامات البصرية.

بالقرب من "الخصر" (أو المنطقة البؤرية) لشعاع الليزر، يكون الشعاع متوازي بقوة: الجبهات الموجية مستوية، عادية في اتجاه الانتشار، مع عدم وجود تباعد الشعاع في تلك المرحلة. ومع ذلك، بسبب الحيود، يمكن أن يظل هذا صحيحًا فقط ضمن نطاق رايلي. شعاع الليزر ذو الوضع العرضي الواحد (شعاع غاوسي) يتباعد في النهاية بزاوية تختلف عكسيًا مع قطر الشعاع، كما هو مطلوب في نظرية الحيود. وبالتالي، فإن "شعاع القلم الرصاص" المتولد مباشرة بواسطة ليزر الهيليوم والنيون سوف ينتشر إلى حجم ربما يصل إلى 500 كيلومتر عند تسليطه على القمر (من على كوكب الأرض). من ناحية أخرى، عادةً ما يخرج الضوء الصادر من ليزر أشباه الموصلات من بلورة صغيرة بانحراف كبير: يصل إلى 50 درجة. ومع ذلك، حتى هذا الشعاع المتباعد يمكن تحويله إلى شعاع موازي مماثل يستخدم نظام عدسة، كما هو متضمن دائمًا، على سبيل المثال، في مؤشر ليزر الذي ينشأ ضوءه من ديود الليزر. قد يرجع هذا لكون الضوء ذو وضع مكاني واحد. لا يمكن تكرار هذه الخاصية الفريدة لضوء الليزر، الاتساق المكاني، باستخدام مصادر الضوء القياسية (إلا عن طريق التخلص من معظم الضوء) كما يمكن تقديرها من خلال مقارنة الشعاع الصادر من مصباح يدوي (شعلة) أو ضوء كشاف مع ضوء ما يقرب من أي ليزر.

يستخدم محدد شعاع الليزر لقياس شدة أشعة الليزر وعرضها واختلافها. ينتج الانعكاس المنتشر لشعاع الليزر من سطح غير لامع ينتج speckle pattern بخصائص مثيرة للاهتمام.

العمليات الكمومية مقابل الانبعاث الكلاسيكي

تعتمد آلية إنتاج الإشعاع في الليزر على الانبعاث المحفز، حيث تستخلص الطاقة من التحول في الذرة أو الجزيء. تعتبر هذه ظاهرة كموميةقالب:مشكوك فيها تنبأ بها ألبرت أينشتاين، الذي استنتج العلاقة بين المعامل الذي يصف الانبعاث التلقائي ومعامل B الذي ينطبق على الامتصاص والانبعاث المحفز. ومع ذلك، في حالة ليزر الإلكترون الحر، لا تدخل مستويات الطاقة الذرية؛ يبدو أنه يمكن تفسير عمل هذا الجهاز الغريب دون الرجوع إلى ميكانيكا الكم.

أنماط التشغيل

قياسات اللايدار لتضاريس القمر بواسطة المهمة كليمنتين.
شبكة لاسلكية بصرية ليزر لينك من نقطة-إلى-نقطة.
مقياس الارتفاع بالليزر الزئبقي (MLA) لمركبة الفضاء ماسنجر.

يمكن تصنيف الليزر على أنه يعمل إما في الوضع المستمر أو النبضي، اعتمادًا على ما إذا كان خرج الطاقة مستمرًا بشكل أساسي مع مرور الوقت أو ما إذا كان خرجه يأخذ شكل نبضات ضوئية على مقياس زمني أو آخر. بالطبع، حتى الليزر الذي يكون خرجه مستمرًا عادةً يمكن تشغيله وإيقافه عمدًا بمعدل معين لإنشاء نبضات ضوئية. عندما يكون معدل التشكيل على مقاييس زمنية أبطأ بكثير من عمر التجويف والفترة التي يمكن خلالها تخزين الطاقة في وسط الليزر أو آلية الضخ، فإنه لا يزال يُصنف على أنه "معدل تشكيل" "" أو "نبض" الليزر الموجي المستمر. وتندرج معظم ثنائيات الليزر المستخدمة في أنظمة الاتصالات ضمن هذه الفئة.

تشغيل الموجة-المستمرة

تعتمد بعض تطبيقات الليزر على شعاع تكون قدرته الناتجة ثابتة مع مرور الوقت. يُعرف هذا الليزر باسم ليزر الموجة المستمرة (CW). يمكن تصنيع العديد من أنواع الليزر لتعمل في وضع الموجة المستمرة لتلبية مثل هذا التطبيق. تنطلق العديد من هذه الليزرات في عدة أوضاع طولية في نفس الوقت، والنبضات بين الترددات الضوئية المختلفة قليلًا لتلك التذبذبات سوف تنتج اختلافات في السعة على مقاييس زمنية أقصر من زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا (معكوس تباعد التردد بين الأوضاع)، عادةً ما يكون بضع نانو ثانية أو أقل. في معظم الحالات، لا يزال يُطلق على هذه الليزرات اسم "الموجة المستمرة" نظرًا لأن طاقة خرجها تكون ثابتة عند متوسطها على مدى فترات أطول، مع وجود اختلافات في الطاقة عالية التردد جدًا لها تأثير ضئيل أو معدوم على التطبيق المقصود. (ومع ذلك، لا يتم تطبيق المصطلح على أجهزة الليزر قفل النمط، حيث يكون الهدف هو إنشاء نبضات قصيرة جدًا بمعدل وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا.)

لتشغيل الموجة المستمرة، يلزم تجديد انقلاب الإشغال لوسط الكسب باستمرار بواسطة مصدر مضخة ثابت. في بعض وسائط الليزر، هذا أمر مستحيل. في بعض أنواع الليزر الأخرى، قد يتطلب الأمر ضخ الليزر بمستوى طاقة مستمر عالي جدًا، وهو أمر غير عملي، أو تدمير الليزر عن طريق إنتاج حرارة زائدة. لا يمكن تشغيل مثل هذه الليزرات في وضع CW.


التشغيل النبضي

المقالة الرئيسية: ليزر نبضي

يشير التشغيل النبضي لليزر إلى أي ليزر لا يصنف كموجة مستمرة بحيث تظهر الطاقة الضوئية على شكل نبضات ذات مدة معينة وبمعدل تكرار معين. وهذا يشمل مجموعة واسعة من التقنيات التي تتناول العديد من الدوافع المختلفة. يتم نبض بعض أجهزة الليزر ببساطة لأنه لا يمكن تشغيلها في وضع مستمر.

وفي حالات أخرى، يتطلب التطبيق إنتاج نبضات ذات طاقة كبيرة قدر الإمكان. وبما أن طاقة النبض تساوي متوسط الطاقة مقسومًا على معدل التكرار، فيمكن تحقيق هذا الهدف أحيانًا عن طريق خفض معدل النبضات بحيث يمكن بناء المزيد من الطاقة بين النبضات. في الكشط بالليزر، على سبيل المثال، يمكن أن تتبخر كمية صغيرة من المادة الموجودة على سطح قطعة العمل إذا تم تسخينها في وقت قصير جدًا، في حين أن توفير الطاقة تدريجيًا سيسمح بامتصاص الحرارة في الجزء الأكبر من القطعة، ولا تصل أبدًا إلى درجة حرارة عالية بدرجة كافية عند نقطة معينة.

تعتمد التطبيقات الأخرى على ذروة قوة النبض (بدلاً من الطاقة الموجودة في النبض)، خاصة للحصول على تأثيرات بصرية غير خطية. بالنسبة لطاقة نبضية معينة، يتطلب ذلك إنشاء نبضات لأقصر مدة ممكنة باستخدام تقنيات مثل عامل تبديل الجودة.

لا يمكن أن يكون عرض النطاق البصري للنبضة أضيق من معكوس عرض النبضة. وفي حالة النبضات القصيرة للغاية، فإن ذلك يعني استخدام الليزر على نطاق ترددي كبير، وهو ما يتعارض تمامًا مع عروض النطاق الضيقة جدًا النموذجية لليزر CW. ينتج وسط الليزر في بعض "أشعة الليزر الصبغية" و"أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة الاهتزازية" كسبًا بصريًا على نطاق واسع من النطاق الترددي، مما يجعل من الممكن إنتاج ليزر يمكنه بالتالي توليد نبضات ضوئية قصيرة تصل إلى بضع فيمتو ثانية (10−15 ث).

عامل تبديل الجودة

المقالة الرئيسية: عامل تبديل الجودة

في ليزر عامل تبديل الجودة، يُسمح بتراكم انقلاب الإشغال عن طريق إدخال خسارة داخل المرنان تتجاوز وسط الاكتساب؛ ويمكن وصف ذلك أيضًا بأنه انخفاض في عامل تبديل الجودة أو "Q" للتجويف. وبعد ذلك، بعد أن تقترب طاقة المضخة المخزنة في وسط الليزر من الحد الأقصى الممكن، تتم إزالة آلية الفقد المقدمة (غالبًا ما تكون عنصرًا كهربائيًا أو صوتيًا بصريًا) بسرعة (أو التي تحدث من تلقاء نفسها في جهاز سلبي)، مما يسمح بإصدار الليزر للبدء في الحصول بسرعة على الطاقة المخزنة في وسط الاكتساب. وينتج عن ذلك نبضة قصيرة تتضمن تلك الطاقة، وبالتالي طاقة ذروة عالية.


قفل النمط

المقالة الرئيسية: قفل النمط

ليزر قفل النمط قادر على إصدار نبضات قصيرة للغاية بترتيب عشرات پيكو ثانية إلى أقل من 10 فيمتو ثانية. تتكرر هذه النبضات في زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا، أي الوقت الذي يستغرقه الضوء لإكمال رحلة واحدة ذهابًا وإيابًا بين المرايا التي تشتمل على الرنان. بسبب حد فورييه (المعروف أيضًا باسم وقت الطاقة عدم اليقين)، فإن النبضة ذات الطول الزمني القصير لها طيف منتشر على نطاق ترددي كبير.

وبالتالي، يجب أن يكون لوسط الاكتساب هذا عرض نطاق ترددي واسع بما يكفي لتضخيم تلك الترددات. مثال على مادة مناسبة هي التيتانيوم-المطعمة بياقوت المستزرع صناعيًا (ت:ياقوت)، والتي تتمتع بنطاق ترددي واسع جدًا ويمكنها بالتالي إنتاج نبضات من مدة الفيمتو ثانية فقط.

تُعد هذه الليزرات ذات النمط المقفل أداة أكثر تنوعًا للبحث في العمليات التي تحدث في نطاقات زمنية قصيرة للغاية (المعروفة باسم فيزياء الفيمتو ثانية، كيمياء الفيمتو ثانية وعلم السرعة الفائقة)، لتعظيم التأثير اللاخطي في المواد البصرية (على سبيل المثال في الجيل التوافقي الثاني، التحويل البارامتري السفلي، المذبذب البارامتري البصري وما شابه). على عكس النبضة العملاقة لليزر عامل تبديل الجودة، تكون النبضات المتتالية الصادرة عن ليزر مقفل الوضع متماسكة الطور، أي أن النبضات (وليس فقط المغلفات) متطابقة ودورية تمامًا . لهذا السبب، وإلى قوى الذروة الكبيرة للغاية التي يتم الحصول عليها بواسطة مثل هذه النبضات القصيرة، فإن مثل هذه الليزرات لا تقدر بثمن في بعض مجالات البحث.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الضخ النبضي

هناك طريقة أخرى لتحقيق عملية الليزر النبضي وهي ضخ مادة الليزر بمصدر نابض هو نفسه، إما عن طريق الشحن الإلكتروني في حالة مصابيح الفلاش، أو ليزر آخر نابض بالفعل. استخدم الضخ النبضي تاريخيًا مع أشعة الليزر الصبغية حيث كان عمر المجموعة المقلوبة لجزيء الصبغة قصيرًا جدًا بحيث كانت هناك حاجة إلى مضخة سريعة عالية الطاقة. كانت طريقة التغلب على هذه المشكلة هي شحن المكثفات الكبيرة والتي يتم بعد ذلك تحويلها إلى التفريغ من خلال المصابيح الكهربية، مما ينتج وميضًا شديدًا.

الضخ النبضي مطلوب أيضًا لأشعة الليزر ثلاثية المستويات حيث يصبح مستوى الطاقة المنخفض مكتظًا بالإشغال بشكل سريع مما يمنع المزيد من الليزر حتى تسترخي تلك الذرات إلى الحالة الأرضية. لا يمكن أبدًا تشغيل هذه الليزرات، مثل ليزر الإكسيمر وليزر بخار النحاس، في وضع CW.

التاريخ

التأسيسات

عام 1917، وضع ألبرت أينشتاين الأسس النظرية لليزر والميزر في ورقته التي حملت عنوان "Zur Quantentheorie der Strahlung" ("حول نظرية الكم للإشعاع") من خلال إعادة اشتقاق قانون ماكس پلانك للإشعاع، استنادًا إلى معاملات الاحتمالية (معاملات أينشتاين) للامتصاص والانبعاث التلقائي والانبعاث المحفز للإشعاع الكهرومغناطيسي.[24] عام 1928 أكد رودولف لاندبورگ وجود ظاهرة الانبعاث المحفز والامتصاص السلبي.[25] عام 1939، تنبأ ڤالنتين فابريكانت باستخدام الانبعاث المحفز لتضخيم الموجات "القصيرة".[26] عام 1947، وجد ويليس لامب ور. رذرفورد انبعاثًا محفزًا واضحًا في أطياف الهيدروجين وقاموا باستعراض أول انبعاث محفز.[25] عام 1950، اقترح ألفريد كاستلر (حائز جائزة نوبل للفيزياء 1966) طريقة الضخ البصري، والتي تم إثباتها تجريبيًا بعد ذلك بعامين بواسطة بروسيل وكاستلر ووينتر.[27]

الميزر

المقالة الرئيسية: ميزر
ألكسندر پروخوروڤ.

عام 1951، قدم جوسف وبر ورقة بحثية حول استخدام الانبعاثات المحفزة لصنع مكبر للصوت بالموجات المكروية إلى مؤتمر أبحاث الأنابيب المفرغة الذي عقده معهد مهندسي الراديو في يونيو 1952 بمدينة أوتاوا الكندية.[28] بعد هذا الاستعراض، طلب آرسي‌إيه من وبر تقديم ندوة حول هذه الفكرة، وطلب منه تشارلز تاونز نسخة من الورقة.[29]

تشارلز تاونز.

عام 1953، قام تشارلز تاونز وطلبة الدراسات العليا جيمس جوردون و هربرت زيگر بصنع أول مضخم بالموجات المكروية، وهو جهاز يعمل على مبادئ مشابهة لليزر، ولكنه يضخم إشعاع الميكروويڤ بدلاً من الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة المرئية. كان ميزر تاونز غير قادر على الإنتاج المستمر.[30] في هذه الأثناء، في الاتحاد السوڤيتي، كان نيكولاي باسوڤ وألكسندر پروخوروڤ يعملان بشكل مستقل على المذبذب الكمي وحلا مشكلة أنظمة الإخراج المستمر باستخدام أكثر من مستويين للطاقة. يمكن أن تطلق وسائط الاكتساب هذه الانبعاثات المحفزة بين الحالة المثارة والحالة الأقل إثارة، وليس الحالة الأرضية، مما يسهل الحفاظ على انقلاب الإشغال. عام 1955، اقترح پروخوروڤ وباسوڤ الضخ البصري لنظام متعدد المستويات كوسيلة للحصول على انقلاب الإشغال، والذي أصبح لاحقًا طريقة رئيسية للضخ بالليزر.

أفاد تاونز أن العديد من علماء الفيزياء البارزين - من بينهم نيلز بور، جون ڤون نويمان، ولويلين توماس - جادلوا بأن الميزر ينتهك مبدأ الريبة لهايزنبرگ، وبالتالي لا يمكن أن يعمل. توقع آخرون مثل إيزيدور رابي وپوليكارپ كوش أن يكون الأمر غير عملي ولا يستحق كل هذا الجهد.[31] عام 1964، تقاسم تشارلز تاونز، ونيكولاي باسوڤ، وألكسندر پروخوروڤ جائزة نوبل في الفيزياء، "لعملهم الأساسي في مجال الإلكترونيات الكمومية، والذي أدى إلى بناء المذبذبات والمضخمات المعتمدة على مبدأ الميزر-الليزر".

الليزر

في أبريل 1957، اقترح المهندس الياباني جون-إيتشي نيشي‌زاوا مفهوم "الميزر البصري لأشباه الموصلات" في طلب براءة الاختراع.[32]

تسجيل صوتي خارجي
"The Man, the Myth, the Laser", Distillations Podcast, Science History Institute

في العام نفسه، بدأ تشارلز تاونز وآرثر شڤلوڤ، الذي كانا يعملان آنذاك في معامل بل، دراسة جادة "لأجهزة الليزر الضوئية" بالأشعة تحت الحمراء. مع تطور الأفكار، تخليا عن الأشعة تحت الحمراء للتركيز بدلاً من ذلك على الضوء المرئي. عام 1958، قدمت معامل بل طلب براءة اختراع لجهاز الليزر البصري المقترح؛ وقدم شڤلوڤ وتاونز مخطوطة لحساباتهم النظرية إلى "فيزيكس رڤيو"، والتي نُشرت عام 1958.[33]

دفتر الليزر: أول صفحة من الدفتر حيث صاغ گوردون گولد الاختصار LASER، ووصف العناصر المطلوبة لإنشاء ليزر. نص المخطوط: "بعض الحسابات التقريبية حول جدوى/ الليزر: تضخيم الضوء عن طريق التحفيز/ انبعاث الإشعاع. / تصور أنبوبًا منتهيًا مسطحًا بصريًا/ [مخطط أنبوب] / يعكس جزئياً مرايا متوازية..."

في الوقت نفسه، كان گوردون گولد طالب الدراسات العليا في جامعة كولومبيا يعمل على أطروحة دكتوراه حول مستويات طاقة الثاليوم. عندما التقى گولد وتاونز، تحدثا عن انبعاث الاشعاع، كموضوع عام؛ بعد ذلك، في نوفمبر 1957، أشار گولد إلى أفكاره حول "الليزر"، بما في ذلك استخدام مرنان مفتوح (أصبح لاحقًا مكونًا أساسيًا لجهاز الليزر). علاوة على ذلك، عام 1958، اقترح پروخوروڤ بشكل مستقل استخدام مرنان مفتوح، وهو أول ظهور منشور لهذه الفكرة. في هذه الأثناء، قرر شڤلوڤ وتاونز تصميم ليزر مرنان مفتوح - على ما يبدو غير مدركين لمنشورات پروخوروڤ وأعمال گولد غير المنشورة حول الليزر.

في مؤتمر عُقد عام 1959، نشر گوردون گولد لأول مرة اختصار كلمة "ليزر" LASER في مقالته "الليزر، تضخيم الضوء عن طريق انبعاث الإشعاع المحفز".[3][13] كانت نية گولد هي استخدام اختصارات "-ASER" المختلفة لأجزاء مختلفة من الطيف: "XASER" للأشعة السينية، و"UVASER" للأشعة فوق البنفسجية، وما إلى ذلك. وانتهى الأمر بـ "LASER" ليصبح المصطلح العام للأجهزة غير المكروية، على الرغم من أن "RASER" كان شائعًا لفترة وجيزة للإشارة إلى الأجهزة التي ينبعث منها ترددات الراديوية.

تضمنت ملاحظات گولد التطبيقات المحتملة لليزر، مثل المطيافية، قياس التداخل، الرادار، والاندماج النووي. واصل تطوير الفكرة وقدم طلب براءة اختراع في أبريل 1959. رفض المكتب الأمريكي لبراءات الاختراع والعلامات التجارية (USPTO) طلبه، ومنح براءة اختراع إلى معامل بل، عام 1960. وأدى ذلك إلى إثارة دعوى قضائية استمرت ثمانية وعشرين عامًا، تميزت بالهيبة العلمية والمال كرهانين. حاز گولد أول براءة اختراع ثانوية له عام 1977، ومع ذلك لم يحقق أول انتصار كبير في دعوى براءة الاختراع حتى عام 1987 عندما أمر قاضي فدرالي المكتب الأمريكي للبراءات والعلامات التجارية بإصدار براءات اختراع لگولد لأجهزة الليزر الخاصة بالضخ البصري وتفريغ الغاز. تظل مسألة كيفية إسناد الفضل في اختراع الليزر دون حل من قبل المؤرخين.[34]

في 16 مايو 1960، قام ثتودور ميمان بتشغيل أول ليزر فعال[35][36] في معامل هيوز للأبحاث، ماليبو، كاليفورنيا، قبل العديد من فرق البحث، بما في ذلك فريق تاونز، في جامعة كولومبيا، أرثر ليونارد شڤلوڤ، في معامل بل،[37] وگولد في شركة TRG (مجموعة الأبحاث التقنية). كان ليزر مايمان الوظيفي يستخدم بلورة العقيق الاصطناعية التي تضخم بالمصباح اليدوي لإنتاج ضوء ليزر أحمر بطول موجي مقداره 694 نانومتر. كان الجهاز قادرًا فقط على التشغيل النبضي، نظرًا لنظام تصميم الضخ ثلاثي المستويات. في وقت لاحق من ذلك العام، قام الفيزيائي الإيراني علي جاوان، ووليام بنت الأصغر، ودونالد هيريوت، قام ببناء أول ليزر غازي، باستخدام الهليوم والنيون الذي كان قادرًا على التشغيل المستمر في الأشعة تحت الحمراء (براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,149,290)؛ لاحقًا، حصل جاوان على جائزة ألبرت أينشتاين العالمية للعلوم لعام 1993. وفي عام 1962، قام روبرت هال بصنع أول ليزر أشبه موصلات، والذي كان مصنوعاً من زرنيخيد الگاليوم وينبعث في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة بطيف مقداره 850 نانومتر. وفي وقت لاحق من ذلك العام، استعرض نيك هولونياك الأصغر أول ليزر شبه موصل بانبعاث مرئي. كان أول ليزر أشباه موصلات لا يمكن استخدامه إلا في تشغيل الشعاع النبضي، وعند تبريده إلى درجات حرارة النيتروجين السائل (77 كلڤن). عام 1970، قام زوريس ألفيروڤ، في الاتحاد السوڤيتي، وإيزو هاياشي ومورتون پانيش من معامل بل أيضًا بتطوير ليزر ديود مستمر التشغيل بدرجة حرارة الغرفة، باستخدام بنية نقطة تواصل مغاير.

الاختراعات الحديثة

رسم بياني يوضح تاريخ الكثافة القصوى لنبض الليزر منذ عام 1960.

منذ التاريخ المبكر لليزر، أنتجت أبحاث الليزر مجموعة متنوعة من أنواع الليزر المحسنة والمتخصصة، والتي تم تحسينها لتحقيق أهداف أداء مختلفة، بما في ذلك:

  • نطاقات الطول الموجي الجديدة
  • طاقة الإخراج المتوسطة القصوى
  • طاقة نبضة الذروة القصوى
  • قدرة نبضة الذروة القصوى
  • مدة نبضة الذروة القصوى
  • عرض الخط الأدنى
  • كفاءة القدرة القصوى
  • التكلفة الدنيا

وهذه الأبحاث لا زالت قائمة حتى اليوم.

عام 2015، صنع الباحثون ليزرًا أبيض، يتم تعديل ضوءه بواسطة ورقة نانوية اصطناعية مصنوعة من الزنك والكادميوم والكبريت والسلينيوم والتي يمكن أن تنبعث منها ضوء أحمر وأخضر وأزرق بنسب متفاوتة، مع طول موجي يمتد إلى 191 نانومتر.[38][39][40]

عام 2017، استعرض باحثون من جامعة دلفت للتكنولوجيا ليزر تقاطع AC جوسفسون المكروي.[41] نظرًا لأن الليزر يعمل في نظام فائق التوصيل، فهو أكثر استقرارًا من أجهزة الليزر الأخرى المعتمدة على أشباه الموصلات. يتمتع الجهاز بإمكانية تقديم تطبيقات في الحوسبة الكمومية.[42] عام 2017، استعرض باحثون من جامعة ميونيخ التقنية أصغر ليزر قفل وضع قادر على إصدار أزواج من نبضات ليزر بيكو-ثانية مقفلة الطور بتردد تكرار يصل إلى 200 جيجا هرتز.[43]

عام 2017، قام باحثون من Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)، جنبًا إلى جنب مع باحثين أمريكيين من JILA، وهو معهد مشترك للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) وجامعة كولورادو بولدر، سجل رقمًا قياسيًا عالميًا جديدًا من خلال تطوير ليزر ألياف مشبع بالإربيوم بعرض خط يبلغ 10 مللي هرتز فقط.[44][45]

أنواع ومبادئ التشغيل

للمزيد من المعلومات: قائمة أنواع الليزر
الأطوال الموجية لأشعة الليزر المتوفرة تجارياً. تظهر أنواع الليزر ذات خطوط الليزر المميزة أعلى شريط الطول الموجي، بينما تظهر أدناه أشعة الليزر التي يمكن أن تنبعث في نطاق الطول الموجي. يرمز اللون إلى نوع مادة الليزر (لمزيد من التفاصيل، انظر وصف الشكل).

الليزر الغازي

المقالة الرئيسية: الليزر الغازي

بعد اختراع ليزر الهليوم-النيون الغازي، عُثر على العديد من تصريفات الغاز الأخرى التي تعمل على تضخيم الضوء بشكل متماسك. تم واستخدام الليزر الغازي الذي يستخدم العديد من الغازات المختلفة لأغراض عديدة. يمكن أن يعمل ليزر الهيليوم-النيون (HeNe) في العديد من الأطوال الموجية المختلفة، ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى منها مصممة لتعمل بالليزر عند 633 نانومتر؛ تعتبر هذه الليزرات منخفضة التكلفة نسبيًا ولكنها شديدة التماسك شائعة للغاية في الأبحاث البصرية والمختبرات التعليمية. يمكن أن ينبعث ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2) التجاري مئات الواطات في وضع مكاني واحد يمكن تركيزه في بقعة صغيرة. يكون هذا الانبعاث في الأشعة تحت الحمراء الحرارية عند 10.6 ميكرومتر؛ تُستخدم أجهزة الليزر هذه بانتظام في الصناعة للقطع واللحام. كفاءة ليزر ثاني أكسيد الكربون عالية بشكل غير عادي: أكثر من 30%.[46] يمكن لليزر الأرجون-أيون أن يعمل في عدة تحولات ليزر بين 351 و528.7 نانومتر. اعتمادًا على التصميم البصري، يمكن تنفيذ واحدة أو أكثر من هذه التحولات بالليزر في وقت واحد؛ الخطوط الأكثر استخدامًا هي 458 نانومتر، 488 نانومتر و514.5 نانومتر. ليزر النيتروجين التفريغ الكهربائي المستعرض في الغاز عند الضغط الجوي (TEA) هو ليزر غازي غير مكلف، غالبًا ما يتم تصنيعه منزليًا بواسطة الهواة، والذي ينتج ضوء فوق بنفسجي غير متماسك إلى حد ما عند 337.1 نانومتر.[47] الليزر الأيوني المعدني هو ليزر غازي يولد الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية العميقة. ومن الأمثلة على ذلك ليزر الهيليوم-الفضة (HeAg) 224 نانومتر وليزر النيون-النحاس (NeCu) 248 نانومتر. مثل جميع أجهزة الليزر الغازية ذات الضغط المنخفض، فإن وسائط الاكتساب لهذه الليزرات لها تذبذبات بعرض خطي ضيق للغاية، أقل من 3 جيجا هرتز (0.5 پيكوميتر)،[48] مما يجعلها مرشحة للاستخدام في مطياف رامان suppressed بالفلورة.

الليزر دون الحفاظ على الوسط المثار في انقلاب الإشغال تم استعراضه عام 1992 في غاز الصوديوم ومرة أخرى عام 1995 في غاز الروبيديوم من قبل فرق دولية مختلفة.[49][50] تحقق ذلك باستخدام ميزر خارجي لتحفيز "الشفافية الضوئية" في الوسط عن طريق إدخال وتداخل انتقالات الإلكترون الأرضي بين مسارين بشكل مدمر بحيث تم إلغاء احتمالية امتصاص الإلكترونات الأرضية لأي طاقة.


الليزر الكيميائي

يعمل الليزر الكيميائي بواسطة تفاعل كيميائي يسمح بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة بسرعة. تعتبر مثل هذه الليزرات عالية الطاقة ذات أهمية خاصة للجيش، ولكن تم تطوير أشعة الليزر الكيميائية ذات الموجة المستمرة بمستويات طاقة عالية جدًا، والتي تغذيها تيارات الغازات، ولها بعض التطبيقات الصناعية. على سبيل المثال، في ليزر فلوريد الهيدروجين (2700-2900 نانومتر) وليزر فلوريد الديوتيريوم (3800 نانومتر)، يكون التفاعل عبارة عن مزيج من غاز الهيدروجين أو الديوتيريوم مع منتجات احتراق الإيثيلين في ثلاثي فلوريد النيتروجين.

ليزر إكسيمر

ليزر إكسيمر هو نوع خاص من الليزر الغازي الذي يتم تشغيله بواسطة تفريغ كهربائي حيث يكون وسط الليزر هو إكسيمر، أو بشكل أكثر دقة إكسپلكس في التصاميم الحالية. هذه هي الجزيئات التي لا يمكن أن توجد إلا بذرة واحدة في الحالة المثارة إلكترونياً. بمجرد أن ينقل الجزيء طاقة الإثارة إلى الفوتون، فإن ذراته لم تعد مرتبطة ببعضها البعض ويتفكك الجزيء.

يقلل هذا بشكل كبير من انتشار الإشغال في حالة الطاقة المنخفضة مما يسهل بشكل كبير انتشار الإشغال. الإكسيمرات المستخدمة حالياً كلها مركبات غازات نبيلة؛ الغازات النبيلة خاملة كيميائيًا ولا يمكنها تكوين مركبات إلا عندما تكون في حالة مثارة. يعمل ليزر الإكسيمر عادةً بأطوال موجية فوق بنفسجية مع تطبيقات رئيسية تشمل أشباه الموصلات الطباعة الحجرية الضوئية وجراحة العيون بالليزك. تشمل جزيئات الإكسيمر شائعة الاستخدام ArF (الانبعاث عند 193 نانومتر)، KrCl (222 نانومتر)، KrF (248 نانومتر)، XeCl (308 نانومتر)، وXeF (351 نانومتر).[51] يُشار أحيانًا إلى ليزر الفلورين الجزيئي، الذي ينبعث عند 157 نانومتر في الفراغ فوق البنفسجي باسم ليزر الإكسيمر، ومع ذلك، يبدو أن هذه تسمية خاطئة نظرًا لأن F2 هو مركب مستقر.

ليزر الحالة الصلبة

A 50 W FASOR, based on a Nd:YAG laser, used at the Starfire Optical Range

يستخدم ليزر الحالة الصلبة قضيبًا بلوريًا أو زجاجيًا "مطعمًا" بالأيونات التي توفر حالات الطاقة المطلوبة. على سبيل المثال، كان أول ليزر عامل هو ليزر ياقوت، مصنوع من ياقوتة (الكروم المنشط بأكسيد الألمونيوم). يتم الحفاظ على انقلاب الإشغال في المنشطات. تُضخ هذه المواد بصريًا باستخدام طول موجي أقصر من الطول الموجي لليزر، غالبًا من أنبوب فلاش أو ليزر آخر. استخدام مصطلح "الحالة الصلبة" في فيزياء الليزر أضيق من الاستخدام النموذجي. لا يُشار عادةً إلى ليزر أشباه الموصلات (صمامات الليزر الثنائية) على أنها ليزر الحالة الصلبة.

النيوديميوم هو مادة شائعة الاستخدام في العديد من بلورات الليزر ذات الحالة الصلبة، بما في ذلك أورثوڤانادات اليتريوم (Nd:YVO4)، فلوريد الليثيوم الإيتريوم (Nd:YLF) وعقيق الألومنيوم الإيتريوم (Nd:YAG). كل هذه الليزرات يمكنها إنتاج قوى عالية في طيف الأشعة تحت الحمراء عند 1064 نانومتر. تستخدم لقطع ولحام ووسم المعادن والمواد الأخرى، وكذلك في المطيافية ولضخ ليزر الصبغة. عادةً ما يكون تردد هذه الليزرات مضاعفة، ثلاث مرات أو أربعة أضعاف تنتج 532 نانومتر (أخضر، مرئي)، 355 نانومتر و266 نانومتر (الأشعة فوق البنفسجية) على التوالي. تُستخدم أشعة الليزر ذات التردد المضاعف ليزر الحالة الصلبة الذي يضخ بواسطة الصمام الثنائي (DPSS) لصنع مؤشرات ليزر خضراء زاهية.

الإيتربيوم، الهولميوم، الثوليوم، و الإربيوم هي "عوامل إشابة" شائعة أخرى في ليزر الحالة الصلبة.[52] يستخدم الإيتربيوم في بلورات مثل Yb:YAG, Yb:KGW, Yb:KYW, Yb:SYS، Yb:BOYS، Yb:CaF2، وعادة ما تعمل عند 1020–1050 نانومتر. من المحتمل أن تكون فعالة للغاية وذات طاقة عالية بسبب عيب كمومي صغير. يمكن تحقيق قوى عالية للغاية في النبضات فائقة القصر باستخدام Yb:YAG. تنبعث بلورات YAG المنشطة بالهولميوم عند 2097 نانومتر وتشكل ليزر فعال يعمل عند الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء تمتصها الأنسجة الحاملة للماء بقوة. يتم تشغيل Ho-YAG عادةً في الوضع النبضي ويتم تمريره عبر أجهزة جراحية مصنوعة من الألياف الضوئية لإعادة سطح المفاصل وإزالة التعفن من الأسنان وتبخير السرطان وسحق حصوات الكلى والمرارة.

التيتانيوم المنشط بالياقوت (ت-ياقوت) ينتج ليزر قابل لضبط الأشعة تحت الحمراء، شائع الاستخدام في المطيافية. ومن الجدير بالذكر أيضًا استخدامه كليزر مغلق الوضع ينتج نبضة فائقة القصر ذات طاقة ذروة عالية للغاية.

تنشأ القيود الحرارية في ليزر الحالة الصلبة من طاقة المضخة غير المحولة التي تسخن الوسط. هذه الحرارة، عندما تقترن بمعامل حراري ضوئي عالي (dn/dT) يمكن أن تسبب عدسة حرارية وتقلل من الكفاءة الكمية. تتغلب أجهزة الليزر القرصي الرقيقة التي تضخ بواسطة الصمام الثنائي على هذه المشكلات من خلال وجود وسيط كسب أرق بكثير من قطر شعاع المضخة. هذا يسمح بدرجة حرارة أكثر تجانسًا في المادة. لقد ثبت أن أشعة الليزر ذات الأقراص الرقيقة تنتج أشعة تصل إلى كيلووات واحد.[53]

ليزر الألياف

المقالة الرئيسية: ليزر الألياف

ليزر الحالة الصلبة أو مضخمات الليزر حيث يتم توجيه الضوء بسبب الانعكاس الداخلي الكلي في وضع ألياف بصرية واحد، وتسمى بدلاً من ذلك ليزرات الألياف. يسمح توجيه الضوء بمناطق اكتساب طويلة للغاية مما يوفر ظروف تبريد جيدة؛ تتمتع الألياف بمساحة سطحية عالية لنسبة الحجم مما يسمح بالتبريد الفعال. بالإضافة إلى ذلك، تميل خصائص التوجيه الموجي للألياف إلى تقليل التشوه الحراري للحزمة. تعتبر أيونات الإربيوم والإيتربيوم من الأنواع النشطة الشائعة في مثل هذه الليزرات.

في كثير من الأحيان، يتم تصميم ليزر الألياف على شكل ألياف مزدوجة الغطاء. يتكون هذا النوع من الألياف من لب من الألياف، وغطاء داخلي، وغطاء خارجي. يتم اختيار مؤشر الطبقات الثلاث متحدة المركز بحيث يعمل قلب الألياف كألياف أحادية الوضع لانبعاث الليزر بينما يعمل الغطاء الخارجي كنواة متعددة الأوضاع للغاية لمضخة الليزر. يتيح ذلك للمضخة نشر كمية كبيرة من الطاقة داخل ومن خلالها المنطقة الأساسية الداخلية النشطة، مع الحفاظ على فتحة رقمية عالية (NA) لتوفير ظروف إطلاق سهلة.

يمكن استخدام ضوء المضخة بشكل أكثر كفاءة عن طريق إنشاء ليزر قرصي ليفي، أو كومة من أشعة الليزر هذه.

يمكن أن تعاني ليزرات الألياف، مثل الوسائط الضوئية الأخرى، من تأثيرات التعتيم الضوئي عند تعرضها لإشعاع ذو أطوال موجية معينة. وعلى وجه الخصوص، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تدهور المادة وفقدان وظائف الليزر بمرور الوقت. تختلف الأسباب والتأثيرات الدقيقة لهذه الظاهرة من مادة إلى أخرى، على الرغم من أنها غالبًا ما تتضمن تكوين مراكز الألوان.[54]

الليزر البلوري الضوئي

ليزر البلورة الضوئية هو ليزر يعتمد على هياكل نانوية توفر حصر الوضع وبنية كثافة الحالات البصرية (DOS) المطلوبة لحدوث ردود الفعل.[مطلوب توضيح] وهي ذات حجم ميكرومتري نموذجي[محل شك] وقابلة للضبط على نطاقات البلورات الضوئية.[55][مطلوب توضيح]

ليزر أشباه الموصلات

المقالة الرئيسية: ليزر أشباه الموصلات
صمام ثنائي لليزر تجاري "يمكن غلقه" بقطر 5.6 ملم، الذي يستخدم في مشغلات السي دي والدي ڤي دي.

ليزرات أشباه الموصلات هي صمامات ثنائية تُضخ كهربائياً. تؤدي إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب الناتجة عن التيار المطبق إلى تحقيق مكاسب بصرية. يشكل الانعكاس من نهايات البلورة مرنانًا بصريًا، على الرغم من أن الرنان يمكن أن يكون خارجيًا عن شبه الموصل في بعض التصميمات.

تبعث صمامات الليزر الثنائية التجارية أطوال موجية تتراوح بين 375 نانومتر إلى 3500 نانومتر.[56] تُستخدم صمامات الليزر الثنائية ذات الطاقة المنخفضة إلى المتوسطة في مؤشرات الليزر، وطابعات الليزر ومشغلات السي دي والدي ڤي دي. تُستخدم صمامات الليزر الثنائية أيضًا بشكل متكرر في الضخ البصري لأشعة ليزر أخرى ذات كفاءة عالية. تُستخدم صمامات الليزر الثنائية الصناعية عالية الطاقة، بقدرة تصل إلى 20 كيلووات، في الصناعة للقطع واللحام.[57] يحتوي ليزر أشباه الموصلات ذو التجويف الخارجي على وسط نشط لأشباه الموصلات في تجويف أكبر. يمكن لهذه الأجهزة توليد مخرجات طاقة عالية بجودة شعاع جيدة، أو إشعاع بعرض خط ضيق يمكن ضبط طوله الموجي، أو نبضات ليزر فائقة القصر.[58][59]

الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي (VCSELs) عبارة عن ليزر أشباه الموصلات الذي يكون اتجاه انبعاثه عموديًا على سطح الرقاقة. عادةً ما تحتوي أجهزة VCSEL على شعاع إخراج دائري أكثر من صمامات الليزر التقليدية. اعتبارًا من عام 2005، يتوفر على نطاق واسع فقط 850 نانومتر من VCSELs، مع بدء تسويق VCSELs بقطر 1300 نانومتر،[60] وأجهزة بقطر 1550  نانومتر في المجالات البحثية. VECSELs هي VCSELs ذات تجويف خارجي. الليزر الكمومي المتتالي هو ليزر أشباه موصلات يتمتع بانتقال نشط بين الطاقة "النطاقات الفرعية" للإلكترون في بنية تحتوي على عدة آبار كمومية.

إن تطوير ليزر السيليكون هام في مجال الحوسبة الضوئية. السيليكون هو المادة المفضلة للدوائر المتكاملة، وبالتالي يمكن تصنيع المكونات الإلكترونية والسيليكون الضوئي (مثل الترابط البصري) على نفس الشريحة. لسوء الحظ، يعتبر السيليكون مادة ليزرية يصعب التعامل معها، لأنه يحتوي على خصائص معينة تمنع الليزر. ومع ذلك، فقد أنتجت الفرق مؤخرًا أشعة ليزر السيليكون من خلال طرق مثل تصنيع مادة الليزر من السيليكون ومواد شبه موصلة أخرى، مثل فوسفيد الإنديوم الثلاثي أو زرنيخيد الگاليوم الثلاثي، وهي مواد تسمح بضوء متماسك لتنتج من السيليكون. تسمى هذه ليزر السيليكون الهجين.

أظهرت التطورات الأخيرة أيضًا استخدام الليزرات السلكية النانوية المتكاملة بشكل متجانس مباشرة على السيليكون للتوصيلات الضوئية، مما يمهد الطريق للتطبيقات على مستوى الرقائق.[61] إن ليزرات الأسلاك النانوية غير المتجانسة هذه القادرة على التوصيلات الضوئية في السيليكون قادرة أيضًا على إصدار أزواج من نبضات البيكو ثانية المقفلة الطور بتردد تكرار يصل إلى 200 جيجا هرتز، مما يسمح بمعالجة الإشارات الضوئية على الرقاقة.[43] هناك نوع آخر هو ليزر رامان، الذي يستغل ميزة تشتت رامان لإنتاج ليزر من مواد مثل السيليكون.

ليزرات الصبغة

صورة مقربة لليزر صبغة أعلى طاولة يعتمد على رودامين 6جي.

تستخدم ليزرات الصبغة الصبغة العضوية كوسط اكتساب. يتيح نطاق الاكتساب الواسع للأصباغ المتاحة، أو مخاليط الأصباغ، لهذه الليزرات أن تكون قابلة للضبط بشكل كبير، أو إنتاج نبضات قصيرة المدة جدًا (بحسب ترتيب بضع فيمتوثانية ثانية). على الرغم من أن هذه الليزر القابل للضبط معروفة بشكل رئيسي في شكلها السائل، فقد أظهر الباحثون أيضًا انبعاثًا قابلاً للضبط بعرض خط ضيق في تكوينات مذبذب مشتت يشتمل على وسائط كسب صبغ الحالة الصلبة. في أكثر أشكالها انتشارًا، تستخدم أشعةلليزر الصبغة ذات الحالة الصلبة البوليمرات المصبوغة كوسائط ليزر.

ليزرات الإلكترون الحر

ليزر الإلكترون الحر FELIX في معهد FOM لفيزياء الپلازما رين‌هويزن، نيوى‌خاين.

تولد ليزرات الإلكترون الحر (FEL) إشعاعاً متسقاً وعالي الطاقة يمكن ضبطه على نطاق واسع، ويتراوح حاليًا في الطول الموجي من الموجات الدقيقة عبر إشعاع تراهرتز والأشعة تحت الحمراء إلى الطيف المرئي، إلى الأشعة السينية الملساء. لديهم نطاق تردد أوسع من أي نوع ليزر. في حين أن أشعة ليزر الإلكترون الحر تشترك في نفس السمات البصرية مثل أجهزة الليزر الأخرى، مثل الإشعاع المتسق، فإن تشغيل ليزر الإلكترون الحر مختلف تمامًا. على عكس الليزر الغازي أو السائل أو ليزر الحالة الصلبة، الذي يعتمد على الحالات الذرية أو الجزيئية المرتبطة، تستخدم ليزرات الإلكترون الحر شعاع الإلكترون النسبي كوسيط لليزر، ومن هنا جاء مصطلح "الإلكترون الحر".

الوسط الغريب

إن السعي وراء ليزر عالي الطاقة باستخدام التحولات بين الحالات المتزامرة للنواة الذرية كان موضوع بحث أكاديمي واسع النطاق منذ أوائل السبعينيات. تم تلخيص الكثير من هذا في ثلاث مقالات مراجعة.[62][63][64] كان هذا البحث دوليًا في نطاقه لكنه كان قائماً بشكل أساسي في الاتحاد السوڤيتي السابق والولايات المتحدة. في حين أن العديد من العلماء ما زالوا متفائلين بأن الاختراق قريب، إلا أن ليزر أشعة گاما لم يتم تحقيقه بعد.[65]

بعض الدراسات المبكرة كانت موجهة نحو النبضات القصيرة للنيوترونات التي تثير حالة التزامر العلوي في المادة الصلبة، لذلك يمكن أن يستفيد انتقال أشعة گاما من تضييق الخط لتأثير موسباور.[66][67] بالتزامن مع ذلك، كان من المتوقع الحصول على العديد من المزايا من الضخ على مرحلتين لنظام ثلاثي المستويات.[68] كان من المفترض أن نواة الذرة، المدمجة في المجال القريب لسحابة إلكترونية متأرجحة متماسكة مدفوعة بالليزر، ستواجه مجالًا ثنائي القطب أكبر من مجال الليزر الدافع.[69][70] علاوة على ذلك، فإن عدم خطية السحابة المتذبذبة من شأنه أن ينتج توافقيات مكانية وزمانية، لذلك يمكن أيضًا أن تكون التحولات النووية لتعدد الأقطاب الأعلى مدفوعة بمضاعفات تردد الليزر.[71][72][73][74][75][76][77]

في سبتمبر 2007، أفادت بي بي سي نيوز بأن هناك تكهنات حول إمكانية استخدام إبادة الپوزترونيوم لتشغيل ليزر أشعة گاما قوي للغاية.[78] اقترح الدكتور ديڤد كاسيدي من جامعة كاليفورنيا-ريڤرسايد أنه يمكن استخدام ليزر واحد لإشعال تفاعل الاندماج النووي، ليحل محل مئات من أجهزة الليزر المستخدمة حاليًا في تجارب الاندماج بحصر القصور الذاتي.[78]

كما اقترحت أسلحة ليزر الأشعة السينية الفضائية التي تُضخ بواسطة انفجار نووي كأسلحة مضادة للصواريخ.[79][80] ستكون هذه الأنواع من الأجهزة أسلحة ذات طلقة واحدة.[81][82] تم هندسة الخلايا وراثياً لإنتاج پروتين الفلورة الأخضر، والذي كان بمثابة وسط اكتساب الليزر. ثم وُضعت الخلايا بين مرآتين بعرض 20 ميكرومتر، والتي كانت بمثابة تجويف لليزر. عندما أضاءت الخلية بالضوء الأزرق، انبعث منها ضوء ليزر أخضر موجه بشكل مكثف.

الليزر الطبيعي

مثل الميزر الفيزيائي الفلكي، قد تعمل الغازات الكوكبية أو النجمية المشععة على تضخيم الضوء مما يؤدي إلى إنتاج ليزر طبيعي.[83] تحدث هذه الظاهرة على كوكب المريخ،[84] الزهرة وMWC 349.

الاستخدامات

المقالة الرئيسية: قائمة تطبيقات الليزر
يتراوح نطاق حجم الليزر من المجهري (ليزرات الديود) (أعلى الصورة) مع العديد من التطبيقات، إلى الليزر الزجاجي بحجم ملعب كرة القدم (النيوديميوم) (أسفل الصورة) المستخدم في الاندماج بحصر القصور الذاتي، أبحاث الأسلحة النووية وغيرها من التجارب الفيزيائية ذات كثافة الطاقة العالية.

عند اختراع الليزر عام 1960، كان يطلق عليه "حل يبحث عن مشكلة".[85] منذ ذلك الحين، أصبح موجوداً في كل مكان، حيث وجدت استخداماته في آلاف التطبيقات المتنوعة للغاية في كل قسم من المجتمع الحديث، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية، وتكنولوجيا المعلومات، والعلوم، والطب، والصناعة، إنفاذ القانون، الترفيه، والعسكرية. تستخدم اتصالات الألياف الضوئية الليزر كتقنية أساسية في الاتصالات الحديثة، مما يتيح خدمات مثل الإنترنت.

كان أول استخدام ملحوظ لليزر على نطاق واسع هو ماسح الباركود في السوبرماركت، الذي طُرح عام 1974. وكان مشغل أقراص الليزر، الذي طُرح عام 1978، أول منتج استهلاكي ناجح يشتمل على الليزر، لكن مشغل الأقراص المضغوطة كان المنتج الأول. أول جهاز مجهز بالليزر أصبح شائعًا، بدءًا من عام 1982، وتلاه بعد فترة وجيزة طابعات الليزر.

ومن أبرز استخدامات الليزر:

يمكن استخدام تقنية عرض الإضاءة بالليزر لعرض علامات معلوماتية مثل التحديد أو الخطوط أو النص أو الرموز على الأسطح مثل الملاعب أو الطرق أو مدارج الطائرات أو أرضيات المستودعات. استخدم لأول مرة في الرياضة كخط ليزر أولي متوقع لـ NFL وNCAA، لتعزيز تجربة المعجبين.[88][89]

عام 2004، باستثناء أجهزة الليزر ذات الصمام الثنائي، بيع ما يقرب من 131.000 جهاز ليزر بقيمة 2.19 بليون دولار.[90] في العام نفسه، بيع حوالي 733 مليون أجهزة ليزر ذات الصمام الثنائي بقيمة 3.20 بليون دولار.[91]

في الطب

المقالة الرئيسية: طب الليزر and الليزر في علاج السرطان

لليزر استخدامات عديدة في الطب، بما في ذلك جراحة الليزر (خاصة جراحات العيون)، والشفاء بالليزر (علاج التعديل الحيوي الضوئي)، وعلاج حصوات الكلى، تنظير العين، والعلاجات التجميلية للبشرة مثل علاج حب الشباب، وتخفيف السيلوليت وتمدد الجلد، وإزالة الشعر.

يستخدم الليزر لعلاج السرطان عن طريق تقليص أو تدمير الأورام أو الأورام السابقة للتسرطن. وهي تستخدم بشكل شائع لعلاج السرطانات السطحية الموجودة على سطح الجسم أو بطانة الأعضاء الداخلية. يتم استخدامها لعلاج سرطان جلد الخلايا القاعدية والمراحل المبكرة جدًا لحالات أخرى مثل عنق الرحم، القضيب، المهبل، الفرج ، وسرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة.

غالبًا ما يدمج العلاج بالليزر مع علاجات أخرى، مثل الجراحة، العلاج الكيميائي، أو العلاج الإشعاعي. العلاج الحراري الخلالي المستحث بالليزر (LITT)، أو الليزر الخلالي بالتخثير الضوئي، يستخدم الليزر لعلاج بعض أنواع السرطان باستخدام ارتفاع الحرارة، والذي يستخدم الحرارة لتقليص الأورام عن طريق إتلاف الخلايا السرطانية أو قتلها. يعد الليزر أكثر دقة من طرق الجراحة التقليدية ويسبب ضررًا وألمًا ونزيفًا وتورمًا وتندبًا أقل. العيب هو أن الجراحين يجب أن يكتسبوا تدريبًا متخصصًا، وبالتالي من المرجح أن يكون أكثر تكلفة من العلاجات الأخرى.[92][93]

كسلاح

المقالة الرئيسية: سلاح الليزر

سلاح الليزر هو ليزر يستخدم كسلاح طاقة موجه.


سلاح طاقة عالية تكتيكي إسرائيلي-أمريكي يستخدم لإسقاط الصواريخ وقذائف المدفعية.

في الهوايات

في السنوات الأخيرة، اهتم بعض الهواة بالليزر. الليزر الذي يستخدمه الهواة عادةً ما يكون من الفئة 3أ أو 3ب (انظر السلامة)، على الرغم من أن البعض قد صنعوا أنواعًا خاصة بهم من الفئة الرابعة.[94] ومع ذلك، بالمقارنة مع الهواة الآخرين، فإن هواة الليزر أقل شيوعًا بكثير، وذلك بسبب التكلفة والمخاطر المحتملة التي ينطوي عليها الأمر. نظرًا لتكلفة الليزر، يستخدم بعض الهواة وسائل غير مكلفة للحصول على الليزر، مثل إنقاذ صمامات الليزر الثنائية من مشغلات الأقراص الصلبة المكسورة (الليزر الأحمر)، أو مشغلات بلو-راي (الليزر البنفسجي)، أو حتى صمامات الليزر الثنائية ذات الطاقة الأعلى من الأقراص المضغوطة أو ناسخات الأقراص الصلبة.[95]

استخدم الهواة أيضًا فائض الليزر المأخوذ من التطبيقات العسكرية المتقاعدين وقاموا بتعديلها من أجل التصوير المجسم. يعمل ليزر الياقوت والياج النبضي بشكل جيد لهذا التطبيق.

أمثلة حسب الطاقة

تطبيقات الليزر في تصوير البصريات التكيفية الفلكي.

تحتاج التطبيقات المختلفة إلى أشعة ليزر ذات قوى إخراج مختلفة. يمكن مقارنة أجهزة الليزر التي تنتج شعاعًا مستمرًا أو سلسلة من النبضات القصيرة على أساس متوسط قوتها. يمكن أيضًا تمييز أجهزة الليزر التي تنتج نبضات بناءً على قوة "الذروة" لكل نبضة. الطاقة القصوى لليزر النبضي أكبر بكثير من متوسط قوته. يكون متوسط الطاقة الناتجة دائمًا أقل من الطاقة المستهلكة.


الطاقة المستمرة أو المتوسطة المطلوبة لبعض الاستخدامات:
الطاقة الاستخدام
1–5 mW طابعات الليزر
5 mW مشغل الأقراص المضغوطة
5–10 mW مشغل الدي ڤي دي أو مشغل الأقراص المضغوطة
100 mW ناسخ CD-RW السرعة
250 mW ناسخ 16× DVD-R الاستهلاكي
400 mW مشغل DVD 24× المزدوج [96]
1 W الليزر الأخضر في تطوير النموذج الأولي من الأقراص الهولوغرافية
1–20 W ناتج معظم أجهزة الليزر ذات الحالة الصلبة المتوفرة تجاريًا والمستخدمة في التصنيع الدقيق
30–100 W الليزر الجراحي النموذجيCO2 [97]
100–3000 W الليزر النموذجي CO2 المستخدم القطع الصناعي بالليزر

أمثلة على الأنظمة النبضية ذات القدرة القصوى العالية:

السلامة

المقالة الرئيسية: سلامة الليزر
European laser warning symbol
US laser warning label
اليسار: رمز تحذير الليزر الأوروپي مطلوب لأجهزة الليزر من الفئة 2 وما فوق. على اليمين: علامة تحذير الليزر الأمريكية، في هذه الحالة لليزر من الفئة 3B.

حتى الليزر الأول تم التعرف عليه على أنه يحتمل أن يكون خطرًا. وصف تيودور مايمان الليزر الأول بأنه يتمتع بقوة "جيليت" واحدة حيث يمكنه الحرق من خلال شفرة شفرة حلاقة واحدة من جيليت. من المقبول اليوم أنه حتى أجهزة الليزر منخفضة الطاقة التي لا تزيد قوتها عن بضعة ملي واط يمكن أن تكون خطرة على البصر البشري عندما يضرب شعاعها العين مباشرة أو بعد الانعكاس من سطح لامع. عند الأطوال الموجية التي يمكن أن تركزها القرنية والعدسة بشكل جيد، فإن التماسك والتباعد المنخفض لضوء الليزر يعني أنه يمكن تركيزه بواسطة العين في بقعة صغيرة للغاية على شبكية العين، مما يؤدي إلى حرق موضعي وتلف دائم في ثوانٍ أو حتى في وقت أقل.

عادةً ما تُميز أجهزة الليزر برقم فئة السلامة، والذي يحدد مدى خطورة الليزر:

  • الفئة 1 آمنة بطبيعتها، عادةً لأن الضوء موجود في حاوية، على سبيل المثال في مشغلات الأقراص المضغوطة.
  • الفئة 2 آمنة أثناء الاستخدام العادي؛ منعكس الرمش للعين سيمنع الضرر. عادة ما تصل إلى 1 ميغاواط من الطاقة، على سبيل المثال، مؤشرات الليزر.
  • الفئة 3R (IIIa سابقًا)، عادةً ما تصل طاقة الليزر من إلى 5 ميجاوات وتنطوي على خطر بسيط لتلف العين خلال وقت منعكس الرمش. من المحتمل أن يؤدي التحديق في مثل هذا الشعاع لعدة ثوانٍ إلى تلف بقعة في شبكية العين.
  • يمكن أن تسبب أشعة الليزر من الفئة 3B (5–499 ميجاوات) ضررًا فوريًا للعين عند التعرض لها.
  • يمكن لأشعة الليزر من الفئة 4 (≥ 500 ميجاوات) أن تحرق الجلد، وفي بعض الحالات، حتى الضوء المتناثر الصادر عن هذه الليزر يمكن أن يتسبب في تلف العين و/أو الجلد. توجد العديد من أجهزة الليزر الصناعية والعلمية في هذه الفئة.

القوى المشار إليها مخصصة لأشعة الليزر ذات الضوء المرئي والموجة المستمرة. بالنسبة لأشعة الليزر النبضية والأطوال الموجية غير المرئية، تنطبق حدود الطاقة الأخرى. يمكن للأشخاص الذين يعملون باستخدام أشعة الليزر من الفئة 3B والفئة 4 حماية أعينهم باستخدام نظارات السلامة المصممة لامتصاص الضوء بطول موجة معين.

غالبًا ما يُشار إلى أشعة الليزر تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية الأطول من حوالي 1.4 ميكرومتر على أنها "آمنة للعين"، لأن القرنية تميل إلى امتصاص الضوء عند هذه الأطوال الموجية، مما يحمي شبكية العين من التلف. ومع ذلك، فإن تسمية "آمنة للعين" يمكن أن تكون مضللة، لأنها تنطبق فقط على حزم الموجات المستمرة منخفضة الطاقة نسبيًا؛ يمكن لليزر عالي الطاقة أو ليزر عامل تبديل الجودة بهذه الأطوال الموجية أن يحرق القرنية، مما يتسبب في تلف شديد في العين، وحتى الليزر ذو القوة المتوسطة يمكن أن يصيب العين.

يمكن أن يشكل الليزر خطرًا على الطيران المدني والعسكري، نظرًا لاحتمال تشتيت انتباه الطيارين أو إصابتهم بالعمى المؤقت. راجع الليزر وسلامة الطيران لمعرفة المزيد حول هذا الموضوع.

قد تكون الكاميرات المعتمدة على الأجهزة مقرونة الشحنة أكثر حساسية لأضرار الليزر من العيون البيولوجية.[100]

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "BBC 7 words you probably didn't know were acronyms". BBC. Archived from the original on March 3, 2021. Retrieved May 18, 2021.
  2. ^ "Why Laser Doesn't Have a 'Z'". Merriam Webster. Archived from the original on May 18, 2021. Retrieved May 18, 2021. 'Laser' is an acronym
  3. ^ أ ب Gould, R. Gordon (1959). "The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". In Franken, P.A.; Sands R.H. (eds.). The Ann Arbor Conference on Optical Pumping, the University of Michigan, 15 June through 18 June 1959. p. 128. OCLC 02460155.
  4. ^ "laser". Dictionary.com. Archived from the original on March 31, 2008. Retrieved May 15, 2008.
  5. ^ Taylor, Nick (2000). Laser: The Inventor, The Nobel Laureate, and The Thirty-Year Patent War. Simon & Schuster. ISBN 978-0684835150.
  6. ^ "December 1958: Invention of the Laser". aps.org (in الإنجليزية). Archived from the original on December 10, 2021. Retrieved January 27, 2022.
  7. ^ "Semiconductor Sources: Laser plus phosphor emits white light without droop". Archived from the original on June 13, 2016. Retrieved February 4, 2019.
  8. ^ "Laser Lighting: White-light lasers challenge LEDs in directional lighting applications". Archived from the original on February 7, 2019. Retrieved February 4, 2019.
  9. ^ "How Laser-powered Headlights Work". November 7, 2011. Archived from the original on November 16, 2011. Retrieved February 4, 2019.
  10. ^ "Laser light for headlights: Latest trend in car lighting | OSRAM Automotive". Archived from the original on February 7, 2019. Retrieved February 4, 2019.
  11. ^ Conceptual physics, Paul Hewitt, 2002
  12. ^ "Schawlow and Townes invent the laser". Lucent Technologies. 1998. Archived from the original on October 17, 2006. Retrieved October 24, 2006.
  13. ^ أ ب Chu, Steven; Townes, Charles (2003). "Arthur Schawlow". In Edward P. Lazear (ed.). Biographical Memoirs. Vol. 83. National Academy of Sciences. p. 202. ISBN 978-0-309-08699-8.
  14. ^ "lase". Dictionary.com. Archived from the original on October 1, 2009. Retrieved December 10, 2011.
  15. ^ Siegman, Anthony E. (1986). Lasers. University Science Books. p. 2. ISBN 978-0-935702-11-8.
  16. ^ أ ب Pearsall, Thomas (2020). Quantum Photonics, 2nd edition. Graduate Texts in Physics. Springer. doi:10.1007/978-3-030-47325-9. ISBN 978-3-030-47324-2. S2CID 240934073. Archived from the original on February 25, 2021. Retrieved February 23, 2021.
  17. ^ Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5. Archived from the original on August 17, 2021. Retrieved February 23, 2021.
  18. ^ Siegman, Anthony E. (1986). Lasers. University Science Books. p. 4. ISBN 978-0-935702-11-8.
  19. ^ Walker, Jearl (June 1974). "Nitrogen Laser". Light and Its Uses. W. H. Freeman. pp. 40–43. ISBN 978-0-7167-1185-8. {{cite book}}: |work= ignored (help)
  20. ^ Pollnau, M. (2018). "Phase aspect in photon emission and absorption" (PDF). Optica. 5 (4): 465–474. Bibcode:2018Optic...5..465P. doi:10.1364/OPTICA.5.000465. Archived from the original on February 8, 2023. Retrieved June 28, 2020.
  21. ^ Pollnau, M.; Eichhorn, M. (2020). "Spectral coherence, Part I: Passive resonator linewidth, fundamental laser linewidth, and Schawlow-Townes approximation". Progress in Quantum Electronics. 72: 100255. Bibcode:2020PQE....7200255P. doi:10.1016/j.pquantelec.2020.100255.
  22. ^ Glauber, R.J. (1963). "Coherent and incoherent states of the radiation field" (PDF). Phys. Rev. 131 (6): 2766–2788. Bibcode:1963PhRv..131.2766G. doi:10.1103/PhysRev.131.2766. Archived (PDF) from the original on May 8, 2021. Retrieved February 23, 2021.
  23. ^ Karman, G.P.; McDonald, G.S.; New, G.H.C.; Woerdman, J.P. (November 1999). "Laser Optics: Fractal modes in unstable resonators". Nature. 402 (6758): 138. Bibcode:1999Natur.402..138K. doi:10.1038/45960. S2CID 205046813.
  24. ^ Einstein, A (1917). "Zur Quantentheorie der Strahlung". Physikalische Zeitschrift. 18: 121–128. Bibcode:1917PhyZ...18..121E.
  25. ^ أ ب Steen, W.M. "Laser Materials Processing", 2nd Ed. 1998.
  26. ^ Batani, Dimitri (2004). "Il rischio da laser: cosa è e come affrontarlo; analisi di un problema non così lontano da noi" [The risk from laser: what it is and what it is like facing it; analysis of a problem which is thus not far away from us]. wwwold.unimib.it. Programma Corso di Formazione Obbligatorio (in الإيطالية). University of Milano-Bicocca. p. 12. Archived from the original (Powerpoint) on June 14, 2007. Retrieved January 1, 2007.
  27. ^ The Nobel Prize in Physics 1966 Archived يونيو 4, 2011 at the Wayback Machine Presentation Speech by Professor Ivar Waller. Retrieved January 1, 2007.
  28. ^ "American Institute of Physics Oral History Interview with Joseph Weber". 2015-05-04. Archived from the original on March 8, 2016. Retrieved March 16, 2016.
  29. ^ Bertolotti, Mario (2015). Masers and Lasers: An Historical Approach (2nd ed.). CRC Press. pp. 89–91. ISBN 978-1-4822-1780-3. Retrieved March 15, 2016.
  30. ^ "Guide to Lasers". Hobarts. Archived from the original on April 24, 2019. Retrieved 24 April 2017.
  31. ^ Townes, Charles H. (1999). How the Laser Happened: Adventures of a Scientist, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-512268-8, pp. 69–70.
  32. ^ Nishizawa, Jun-ichi (Dec 2009). "Extension of frequencies from maser to laser". Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 85 (10): 454–465. Bibcode:2009PJAB...85..454N. doi:10.2183/pjab.85.454. PMC 3621550. PMID 20009378.
  33. ^ Schawlow, Arthur; Townes, Charles (1958). "Infrared and Optical Masers". Physical Review. 112 (6): 1940–1949. Bibcode:1958PhRv..112.1940S. doi:10.1103/PhysRev.112.1940.
  34. ^ Joan Lisa Bromberg, The Laser in America, 1950–1970 (1991), pp. 74–77 online Archived مايو 28, 2014 at the Wayback Machine
  35. ^ Maiman, T. H. (1960). "Stimulated optical radiation in ruby". Nature. 187 (4736): 493–494. Bibcode:1960Natur.187..493M. doi:10.1038/187493a0. S2CID 4224209.
  36. ^ Townes, Charles Hard. "The first laser". University of Chicago. Archived from the original on April 4, 2004. Retrieved May 15, 2008.
  37. ^ Hecht, Jeff (2005). Beam: The Race to Make the Laser. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-514210-5.
  38. ^ "For The First Time, A Laser That Shines Pure White". Popular Science. March 18, 2019. Archived from the original on December 16, 2019. Retrieved December 16, 2019.
  39. ^ "Researchers demonstrate the world's first white lasers". phys.org. Archived from the original on December 16, 2019. Retrieved December 16, 2019.
  40. ^ "Scientists Finally Created a White Laser—and It Could Light Your Home". gizmodo.com. Archived from the original on December 16, 2019. Retrieved December 16, 2019.
  41. ^ "Researchers demonstrate new type of laser". Phys.org. Archived from the original on March 3, 2017. Retrieved 4 March 2017.
  42. ^ Cassidy, M. C.; Bruno, A.; Rubbert, S.; Irfan, M.; Kammhuber, J.; Schouten, R.N.; Akhmerov, A.R.; Kouwenhoven, L.P. (March 2, 2017). "Demonstration of an ac Josephson junction laser". Science. 355 (6328): 939–942. arXiv:1703.05404. Bibcode:2017Sci...355..939C. doi:10.1126/science.aah6640. PMID 28254938. S2CID 1364541.
  43. ^ أ ب Mayer, B.; Regler, A.; Sterzl, S.; Stettner, T.; Koblmüller, G.; Kaniber, M.; Lingnau, B.; Lüdge, K.; Finley, J.J. (May 23, 2017). "Long-term mutual phase locking of picosecond pulse pairs generated by a semiconductor nanowire laser". Nature Communications. 8: 15521. arXiv:1603.02169. Bibcode:2017NatCo...815521M. doi:10.1038/ncomms15521. PMC 5457509. PMID 28534489.
  44. ^ Erika Schow (June 29, 2017). "The Physikalisch-Technische Bundesanstalt has developed a laser with a linewidth of only 10 mHz" (Press release). Archived from the original on 2017-07-03.
  45. ^ Matei, D.G.; Legero, T.; Häfner, S.; et al. (30 June 2017). "1.5 μm Lasers with Sub-10 mHz Linewidth". Phys. Rev. Lett. 118 (26): 263202. arXiv:1702.04669. Bibcode:2017PhRvL.118z3202M. doi:10.1103/PhysRevLett.118.263202. PMID 28707932. S2CID 206293342.
  46. ^ Nolen, Jim; Derek Verno. "The Carbon Dioxide Laser". Davidson Physics. Archived from the original on October 11, 2014. Retrieved August 17, 2014.
  47. ^ Csele, Mark (2004). "The TEA Nitrogen Gas Laser". Homebuilt Lasers Page. Archived from the original on September 11, 2007. Retrieved September 15, 2007.
  48. ^ "Deep UV Lasers" (PDF). Photon Systems, Covina, Calif. Archived from the original (PDF) on July 1, 2007. Retrieved May 27, 2007.
  49. ^ Mompart, J.; Corbalán, R. (2000). "Lasing without inversion". J. Opt. B. 2 (3): R7–R24. Bibcode:2000JOptB...2R...7M. doi:10.1088/1464-4266/2/3/201. S2CID 121209763. Archived from the original on February 8, 2023. Retrieved December 17, 2019.
  50. ^ Javan, A. (2000). "On knowing Marlan". Ode to a quantum physicist: A festschrift in honor of Marlan O. Scully. Elsevier.
  51. ^ Schuocker, D. (1998). Handbook of the Eurolaser Academy. Springer. ISBN 978-0-412-81910-0.
  52. ^ Bass, Michael; DeCusatis, Casimer; Enoch, Jay; Lakshminarayanan, Vasudevan; Li, Guifang; MacDonald, Carolyn; Mahajan, Virendra; Stryland, Eric Van (2009-11-13). Handbook of Optics, Third Edition Volume V: Atmospheric Optics, Modulators, Fiber Optics, X-Ray and Neutron Optics (in الإنجليزية). McGraw Hill Professional. ISBN 978-0-07-163314-7. Archived from the original on February 8, 2023. Retrieved July 16, 2017.
  53. ^ C. Stewen, M. Larionov, and A. Giesen, "Yb:YAG thin disk laser with 1 kW output power", in OSA Trends in Optics and Photonics, Advanced Solid-State Lasers, H. Injeyan, U. Keller, and C. Marshall, ed. (Optical Society of America, Washington, D.C., 2000) pp. 35–41.
  54. ^ Paschotta, Dr Rüdiger. "Photodarkening". www.rp-photonics.com (in الإنجليزية). Archived from the original on June 25, 2023. Retrieved 2023-07-22.
  55. ^ Wu, X.; et al. (October 25, 2004). "Ultraviolet photonic crystal laser". Applied Physics Letters. 85 (17): 3657. arXiv:physics/0406005. Bibcode:2004ApPhL..85.3657W. doi:10.1063/1.1808888. S2CID 119460787.
  56. ^ "Laser Diode Market". Hanel Photonics. Archived from the original on December 7, 2015. Retrieved Sep 26, 2014.
  57. ^ "High-power direct-diode lasers for cutting and welding". industrial-lasers.com. Archived from the original on August 11, 2018. Retrieved August 11, 2018.
  58. ^ "LASER Diode". nichia.co.jp. Archived from the original on March 18, 2014. Retrieved March 18, 2014.
  59. ^ "Green Laser". osram-os.com. August 19, 2015. Archived from the original on March 18, 2014. Retrieved March 18, 2014.
  60. ^ "Picolight ships first 4-Gbit/s 1310-nm VCSEL transceivers". Laser Focus World Online. December 9, 2005. Archived from the original on March 13, 2006. Retrieved May 27, 2006.
  61. ^ Mayer, B.; Janker, L.; Loitsch, B.; Treu, J.; Kostenbader, T.; Lichtmannecker, S.; Reichert, T.; Morkötter, S.; Kaniber, M.; Abstreiter, G.; Gies, C.; Koblmüller, G.; Finley, J.J. (January 13, 2016). "Monolithically Integrated High-β Nanowire Lasers on Silicon". Nano Letters. 16 (1): 152–156. Bibcode:2016NanoL..16..152M. doi:10.1021/acs.nanolett.5b03404. PMID 26618638.
  62. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C.; Gol'danskii, V. I. (1981). "Approaches to the development of gamma-ray lasers". Reviews of Modern Physics. 53 (4): 687–744. Bibcode:1981RvMP...53..687B. doi:10.1103/RevModPhys.53.687.
  63. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C. (1995). "Recent proposals for gamma-ray lasers". Laser Physics. 5 (2): 231–239.
  64. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C. (1997). "Recoilless gamma-ray lasers". Reviews of Modern Physics. 69 (4): 1085–1117. Bibcode:1997RvMP...69.1085B. doi:10.1103/RevModPhys.69.1085. Archived from the original on July 28, 2019. Retrieved June 13, 2019.
  65. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C. (1982). "Is the time ripe? Or must we wait so long for breakthroughs?". Laser Focus. 18 (6): 6&8.
  66. ^ Solem, J.C. (1979). "On the feasibility of an impulsively driven gamma-ray laser". Los Alamos Scientific Laboratory Report LA-7898. doi:10.2172/6010532. OSTI 6010532.
  67. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C. (1979). "Maximum density and capture rates of neutrons moderated from a pulsed source". Nuclear Science & Engineering. 72 (3): 281–289. Bibcode:1979NSE....72..281B. doi:10.13182/NSE79-A20384. Archived from the original on February 7, 2016. Retrieved January 13, 2016.
  68. ^ Baldwin, G.C.; Solem, J.C. (1980). "Two-stage pumping of three-level Mössbauer gamma-ray lasers". Journal of Applied Physics. 51 (5): 2372–2380. Bibcode:1980JAP....51.2372B. doi:10.1063/1.328007.
  69. ^ Solem, J.C. (1986). "AIP Conference Proceedings" in Proceedings of Advances in Laser Science-I, First International Laser Science Conference, Dallas, TX 1985 (American Institute of Physics, Optical Science and Engineering, Series 6). 146: 22–25. doi:10.1063/1.35861. 
  70. ^ (1986) "AIP Conference Proceedings" in Proceedings of AIP Advances in Laser Science-I, Dallas, TX, November 18–22, 1985. 146: 50–51. doi:10.1063/1.35928. 
  71. ^ (April 27, 1988) "Calculation of harmonic radiation and nuclear coupling arising from atoms in strong laser fields" in 1988 Los Angeles Symposium: O-E/LASE '88, 1988, Los Angeles, CA, United States. 146: 92–101, International Society for Optics and Photonics. doi:10.1117/12.943887. 
  72. ^ Rinker, G. A.; Solem, J.C.; Biedenharn, L.C. (1987). Lapp, M.; Stwalley, W.C.; Kenney-Wallace G.A. (eds.). "Nuclear interlevel transfer driven by collective outer shell electron excitations". Proceedings of the Second International Laser Science Conference, Seattle, WA (Advances in Laser Science-II). New York: American Institute of Physics. 160: 75–86. OCLC 16971600.
  73. ^ Solem, J.C. (1988). "Theorem relating spatial and temporal harmonics for nuclear interlevel transfer driven by collective electronic oscillation". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 40 (6): 713–715. Bibcode:1988JQSRT..40..713S. doi:10.1016/0022-4073(88)90067-2. Archived from the original on March 18, 2020. Retrieved September 8, 2019.
  74. ^ Solem, J.C.; Biedenharn, L.C. (1987). "Primer on coupling collective electronic oscillations to nuclei" (PDF). Los Alamos National Laboratory Report LA-10878. Bibcode:1987pcce.rept.....S. Archived (PDF) from the original on March 4, 2016. Retrieved January 13, 2016.
  75. ^ Solem, J.C.; Biedenharn, L.C. (1988). "Laser coupling to nuclei via collective electronic oscillations: A simple heuristic model study". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 40 (6): 707–712. Bibcode:1988JQSRT..40..707S. doi:10.1016/0022-4073(88)90066-0.
  76. ^ (1987) "Discussion of the role of many-electron motions in multiphoton ionization and excitation". Smith, S.: 58, Cambridge, England: Cambridge University Press. 
  77. ^ Biedenharn, L.C.; Rinker, G.A.; Solem, J.C. (1989). "A solvable approximate model for the response of atoms subjected to strong oscillatory electric fields". Journal of the Optical Society of America B. 6 (2): 221–227. Bibcode:1989JOSAB...6..221B. doi:10.1364/JOSAB.6.000221. Archived from the original on March 21, 2020. Retrieved June 13, 2019.
  78. ^ أ ب Fildes, Jonathan (September 12, 2007). "Mirror particles form new matter". BBC News. Archived from the original on April 21, 2009. Retrieved May 22, 2008.
  79. ^ Hecht, Jeff (May 2008). "The history of the x-ray laser". Optics and Photonics News. 19 (5): 26–33. Bibcode:2008OptPN..19R..26H. doi:10.1364/opn.19.5.000026.
  80. ^ Robinson, Clarence A. (February 23, 1981). "Advance made on high-energy laser". Aviation Week & Space Technology. pp. 25–27.
  81. ^ Palmer, Jason (June 13, 2011). "Laser is produced by a living cell". BBC News. Archived from the original on June 13, 2011. Retrieved June 13, 2011.
  82. ^ Malte C. Gather & Seok Hyun Yun (June 12, 2011). "Single-cell biological lasers". Nature Photonics. 5 (7): 406–410. Bibcode:2011NaPho...5..406G. doi:10.1038/nphoton.2011.99.
  83. ^ Chen, Sophia (1 January 2020). "Alien Light". SPIE. Archived from the original on April 14, 2021. Retrieved 9 February 2021.
  84. ^ Mumma, Michael J (3 April 1981). "Discovery of Natural Gain Amplification in the 10-Micrometer Carbon Dioxide Laser Bands on Mars: A Natural Laser". Science. 212 (4490): 45–49. Bibcode:1981Sci...212...45M. doi:10.1126/science.212.4490.45. PMID 17747630. Archived from the original on February 17, 2022. Retrieved February 9, 2021.
  85. ^ Charles H. Townes (2003). "The first laser". In Laura Garwin; Tim Lincoln (eds.). A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World. University of Chicago Press. pp. 107–12. ISBN 978-0-226-28413-2.
  86. ^ Dalrymple B.E., Duff J.M., Menzel E.R. "Inherent fingerprint luminescence – detection by laser". Journal of Forensic Sciences, 22(1), 1977, 106–115
  87. ^ Dalrymple B.E. "Visible and infrared luminescence in documents : excitation by laser". Journal of Forensic Sciences, 28(3), 1983, 692–696
  88. ^ "Laser Technology Enhances Experience for Sports Fans, Refs". Photonics.com. September 10, 2014. Retrieved August 23, 2023.
  89. ^ Woods, Susan (April 13, 2015). "Front Lines". Shop Floor Lasers. Retrieved August 23, 2023.
  90. ^ Kincade, Kathy; Anderson, Stephen (January 1, 2005). "Laser Marketplace 2005: Consumer applications boost laser sales 10%". Laser Focus World. Vol. 41, no. 1. Archived from the original on April 13, 2015. Retrieved April 6, 2015.
  91. ^ Steele, Robert V. (February 1, 2005). "Diode-laser market grows at a slower rate". Laser Focus World. Vol. 41, no. 2. Archived from the original on April 12, 2015. Retrieved April 6, 2015.
  92. ^ "Laser therapy for cancer: MedlinePlus Medical Encyclopedia". medlineplus.gov (in الإنجليزية). Archived from the original on February 24, 2021. Retrieved December 15, 2017.
  93. ^ قالب:Citation-attribution
  94. ^ PowerLabs CO2 LASER! Archived أغسطس 14, 2005 at the Wayback Machine Sam Barros June 21, 2006. Retrieved January 1, 2007.
  95. ^ Maks, Stephanie. "Howto: Make a DVD burner into a high-powered laser". Transmissions from Planet Stephanie. Archived from the original on February 17, 2022. Retrieved April 6, 2015.
  96. ^ "Laser Diode Power Output Based on DVD-R/RW specs". elabz.com. April 10, 2011. Archived from the original on November 22, 2011. Retrieved December 10, 2011.
  97. ^ Peavy, George M. (January 23, 2014). "How to select a surgical veterinary laser". Aesculight. Archived from the original on April 19, 2016. Retrieved March 30, 2016.
  98. ^ Heller, Arnie, "Orchestrating the world's most powerful laser Archived نوفمبر 21, 2008 at the Wayback Machine." Science and Technology Review. Lawrence Livermore National Laboratory, July/August 2005. Retrieved May 27, 2006.
  99. ^ Dragan, Aurel (13 March 2019). "Magurele Laser officially becomes the most powerful laser in the world". Business Review. Archived from the original on April 14, 2021. Retrieved 23 March 2021.
  100. ^ Hecht, Jeff (January 24, 2018). "Can Lidars Zap Camera Chips?". IEEE Spectrum. Archived from the original on February 2, 2019. Retrieved 1 February 2019.

قراءات إضافية

كتب

  • Bertolotti, Mario (1999, trans. 2004). The History of the Laser. Institute of Physics. ISBN 0-7503-0911-3.
  • Bromberg, Joan Lisa (1991). The Laser in America, 1950–1970. MIT Press. ISBN 978-0-262-02318-4.
  • Csele, Mark (2004). Fundamentals of Light Sources and Lasers. Wiley. ISBN 0-471-47660-9.
  • Koechner, Walter (1992). Solid-State Laser Engineering. 3rd ed. Springer-Verlag. ISBN 0-387-53756-2.
  • Siegman, Anthony E. (1986). Lasers. University Science Books. ISBN 0-935702-11-3.
  • Silfvast, William T. (1996). Laser Fundamentals. Cambridge University Press. ISBN 0-521-55617-1.
  • Svelto, Orazio (1998). Principles of Lasers. 4th ed. Trans. David Hanna. Springer. ISBN 0-306-45748-2.
  • Taylor, Nick (2000). LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war. New York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-83515-0.
  • Wilson, J. & Hawkes, J.F.B. (1987). Lasers: Principles and Applications. Prentice Hall International Series in Optoelectronics, Prentice Hall. ISBN 0-13-523697-5.
  • Yariv, Amnon (1989). Quantum Electronics. 3rd ed. Wiley. ISBN 0-471-60997-8.

دوريات

وصلات خارجية

الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=ليزر&oldid=2966262"