فهرس المحتويات
تصنيفات تقنيات الليزر
تُصنّف تقنيات الليزر بناءً على الوسط النشط الذي يُستخدم لإنتاج أشعة الليزر. وتشمل هذه الوسائط ذرات وجزيئات غازات مُخففة، وجزيئات عضوية مذابة في سوائل، ومواد شبه موصلة، بالإضافة إلى مواد صلبة أخرى. كل وسط يمتلك خصائصه الفريدة التي تحدد طول الموجة وطاقة ومميزات شعاع الليزر الناتج.
الليزر الغازي: مبدأ العمل والتطبيقات
يعتمد الليزر الغازي على تمرير تيار كهربائي عبر غاز محصور لتحفيز انبعاث الضوء. تختلف أنواع الليزر الغازي باختلاف الغاز المستخدم، مثل الهيليوم، والنيون، وثاني أكسيد الكربون، والأرجون، والأكسيمر، والكريبتون. تتراوح أطوالها الموجية ضمن مدى الأشعة تحت الحمراء، ويُستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في عمليات القطع، واللحام، والتشغيل الآلي. أما الأنواع الأخرى فتُستخدم في التحليل الطيفي، ومسح الباركود، ومعالجة المواد، والجراحة.
الليزر السائل: خصائصه واستخداماته
يُعرف الليزر السائل أيضًا باسم الليزر الصبغي، ويستخدم أصباغًا عضوية مذابة في سائل كوسط نشط. يتميز هذا النوع بقدرته على توليد نطاق واسع من الأطوال الموجية، مما يسمح بالتحكم الدقيق بطول الموجة. هذه الميزة تُستخدم في تطبيقات مثل فصل النظائر، حيث يتم ضبط الليزر على تردد معين لتأيين ذرات نظير محدد، مما يُسهل فصله عن طريق مجال كهربائي.
الليزر شبه الموصل: آلية التشغيل والمجالات
يُعتبر الليزر شبه الموصل من الثنائيات الليزرية، أو ما يُعرف بـ ليزر الصمام الثنائي. يمتلك تقاطعًا موجبًا- سالبًا (PN) مع طبقة جوهرية تنتج انبعاثًا تلقائيًا. يتم تحسين هذه الطبقة لتضخيم الفوتونات، وتحويل التيار الكهربائي إلى ضوء ليزر. معظم أنواع الليزر شبه الموصل تعتمد على بنية الصمام الثنائي، وتستخدم في تسجيل الأقراص البصرية (CD، DVD) ومؤشرات الليزر وغيرها.
ليزر الألياف: مميزاته وتطبيقاته
يُعتبر ليزر الألياف نوعًا من الليزر الصلب، ويستخدم أليافًا بصرية كوسط نشط، مثل ألياف السيليكا المُضاف إليها عناصر أرضية نادرة. يمتاز هذا النوع بصغر حجمه، ودقته العالية، وكفاءته الكهربائية الجيدة، وانخفاض تكاليف تشغيله وصيانته. أمثلة على ذلك ليزر الإيتربيوم والليزر الإربيو الليفي.
الليزر الصلب: أنواعه واستعمالاته
يستخدم الليزر الصلب مواد صلبة، مثل البلورات أو الزجاج المُضاف إليها عناصر أرضية نادرة، كوسط نشط. العناصر المُضافة عادةً ما تكون الكروم، أو النيوديميوم، أو الثوليوم، أو الإربيوم، أو الإيتربيوم. من أشهر أنواع الليزر الصلب ليزر الياقوت (أول ليزر تم اختراعه)، وليزر Nd:YAG المستخدم في معالجة المواد.
مجالات تطبيق تقنيات الليزر
تختلف تطبيقات الليزر تبعًا لنوعه وطوله الموجي. يوضح الجدول التالي بعض الأمثلة:
| نوع الليزر | الطول الموجي (نانومتر) | التطبيقات |
|---|---|---|
| صبغي (سائل) | 400-1000 | التحليل الطيفي، طب الليزر |
| جاليوم (شبه موصل) | 410 | قراءة وتسجيل أقراص بلو راي |
| نتروجين (غاز) | 337 | ضخ الليزر الصبغي، قياس تلوث الهواء |
| أرجون أيون (غاز) | 488 | الفحص المجهري، علاج شبكية العين، الطباعة الحجرية |
| HeNe (غاز) | 632.8 | التصوير المجسم، مسح الباركود، قياس التداخل |
| AlGaAs (شبه موصل) | 630-900 | تسجيل أقراص CD و DVD، مؤشرات الليزر، ضخ الليزر الصلب، التشغيل الآلي |
| Ti (صلب) | 650-1100 | تحويل التردد غير الخطي، الفحص المجهري متعدد الفوتونات |
| Yb:YAG (صلب) | 1030 | معالجة المواد، التبريد البصري، LIDAR |
| Nd:YAG (صلب) | 1060 | تحديد المدى، الجراحة، إزالة الوشم والشعر، ضخ الليزر الصلب |
| Yb-glass (ألياف) | 1030 | معالجة المواد، أبحاث النبضات فائقة القصر، LIDAR |
| Er-glass (ألياف) | 1530-1560 | مكبرات الصوت الضوئية للاتصالات |
مصادر المعلومات
تم استقاء المعلومات من مصادر متعددة، الرجاء الرجوع للمصادر الأصلية لمزيد من التفاصيل.
