تاریخچه لیزر

خط زمانی پدید آمدن لیزر:

گسیل القایی - 1947

آلبرت انیشتن فرآیندی را که امکان تشکیل لیزر را فراهم می کرد، برای اولین بار پیشنهاد کرد. این فرآیند گسیل القایی نام داشت.

هولوگرافی - 1947

گابور  نظریه هولوگرافی را که برای فهمش نیاز به نور لیزری داشت، توسعه داد. او در سال 1971 برای این کارش برنده جایزه نوبل فیزیک شد.

میزر - 1954

اولین مقالات مربوط به میزر درسال 1954 به چاپ رسید که نتیجه پژوهش های همزمان و البته مستقل تاونز و همکارانش در دانشگاه کلمبیای نیویورک و بازف و پروخوروف در موسسه لبدف مسکو بود. فعالیت های آن ها در سراسر دهه های 60 و70 ادامه داشت. آن ها برای این کار، در سال 1964 برنده جایزه نوبل فیزیک شدند.

لیزر - 1958

تاریخ استفاده ازمیزر نوری و یا لیزر به سال 1958 باز می گردد. در آن زمان امکان به کارگیری اصول میزر در ناحیه نوری توسط شالو و تاونز همانند موسسه لبدف به خوبی مورد تحلیل و بررسی قرارگرفت. طیف نمایی لیزر توسط شالو و همکارانش در دانشگاه استانفورد گسترش یافت و بلومبرگن و همکارانش نور شناخت غیر خطی را که کاربرد ویژه ای در طیف نمایی لیزر دارد، توسعه دادند. به همین منظور جایزه نوبل فیزیک در سال 1981 به آنها تعلق گرفت.

لیزر یاقوت -1960

اولین لیزر در سال 1960 به کار برده شد و لیزر یاقوتی رنگی بود که از پالس های (تپ های) پر قدرت نور قرمز نشات می گرفت.

نیمه رسانا -1963

آلفروف و کرامر مستقلا در سال 1963 اصل نیمه رسانای با ساختار غیر هم شکل را پیشنهاد دادند که بعد ها در لیزر نیمه رسانا مورد استفاده قرار گرفت. لیزر نیمه رسانا امروزه از عمده ترین لیزرهاست. برای این کار آن ها در سال 2000 برنده جایزه نوبل شدند.

الیاف شیشه - 1980

فیبر نوری که از الیاف شیشه ای ساخته شده است، تلفات خیلی کمی دارد. تا جایی مکالمات تلفنی و مخابرات می تواند کیلومترها با کمک نور لیزری منتقل شود.

سرد کردن لیزری - 1980

در دهه 80 چو، کوهن و تانوجی روی سرد کردن اتم ها کار کردند. به همین منظور درسال 1997 جایزه نوبل فیزیک به آنها اهدا شد.

آلبرت انیشتن از سال 1917 نظریه ی گسیل القایی را تشریح کرد اما 30 سال طول کشید تا مهندسین توانستند این اصل را برای اهداف کاربردی مورد استفاده قرار دهند دانشمندان از این کشف فنی جدید و مهم شگفت زده شدند اما فن آوری لیزری به خودی خود در واقع هیچ هدفی نداشت این امر تنها در مورد لیزر استثنا نیست اکتشافات برای آن که از مورد استفاده قرار گیرند نیاز به زمان دارند امروزه لیزر در مخابرات صنعت، پزشکی، حفاظت از محیط زیست و پژوهش ها به کار گرفته می شود لیزر در سراسر دنیا به یکی از قدرتمندترین ابزارهای دانشمندان در رشته های فیزیک شیمی زیست شناسی و پزشکی تبدیل شده است یکی از مباحثی که خیلی جالب به نظر می رسد روش متفاوت در سرد کردن و به دام انداختن اتم ها با استفاده از لیزر است ما هنوز نمی دانیم که این دانش و فن آوری در آینده چه کار برد خواهد داشت، اما یقین داریم که کاربردهای آینده ی آن بر مبنای پژوهش های امروز خواهد بود.

جایزه های نوبل در رشته فیزیک

اغلب عادت کرده ایم که از وسایل استفاده کنیم بی آنکه در موردشان فکر کنیم آیا تا کنون به این موضوع اندیشیده اید که هنگام گوش کردن به یک cd یا نشانه گیر لیزری اکتشافی که برنده ی جایزه ی نوبل بوده است را به دست گرفته اید؟ خوب، اگر چنین نبود، بدانید که فقط شما نیستید که به این موضوعات فکر نمی کنید.

اتفاق سال 1964

دانشمندانی که به طور مشترک برای کار علمی بنیادی شان که بعدها منجر به ساخت لیزر شد، برنده جایزه نوبل شدند، نظریه ی لیزرها را یافتند و چگونگی ساخت آن ها با استفاده از چیزی شبیه وسیله ای که امروزه در مایکرویوها وجود دارد و نامش میزر است را شرح دادند. میزر طی سال های دهه ی 50 شناسانده شد.

این اکتشاف چه پیامدی داشت ؟

این کشف بعدها به ساخت لیزرهای بزرگ و تقریبا بد شکلی در آغاز دهه ی 60 منتهی شد. هنوز هم، نظریه ی آن ها در رابطه با تاثیرات لیزر، نظریه ای است که اساساً تمامی لیزرها را تشریح می کند. وقتی به یک cd گوش می کنید و یا با یک نشانه گیر لیزری هدفی را نشانه می گیرید در واقع کشف این افراد در دست دارید.

اتفاق سال 1971

گابور به تنهایی برنده  جایزه شد، چون اساس ایده روشن هولوگرافیک ( تصویر سازی سه بعدی لیزری ) را یافت. روشی که از معروف ترین و چشم گیرترین فن آوری های لیزر است. در ابتدا روش ساخت تصاویر سه بعدی فقط ابزار مفیدی برای مشاهده اجسام در حال نوسان بود اما امروزه بیشتر آنچه را ما در مورد سازهای موسیقی و صداهای تولید شده شان می دانیم،  مدیون استفاده از هولوگرام ها هستیم.

این اکتشاف چه پیامدی داشت ؟

علاوه بر هولوگرام هایی که فروخته شده و به دیوار آویخته می شوند، هولوگرام های ساده تری هم هستند که در بسیاری چیزهای دیگر که ممکن است انتظارش را نداشته باشید، یافته می شوند. هولوگرام های کوچک در بسیاری از کارت های شناسایی و یا کارت های اعتباری به کار برده می شوند تا جعل این اسناد را دشوار سازند.

اتفاق سال 1997

شالو و بلومبرگن برای شرکت در توسعه طیف نمایی لیزر برنده ی جایزه نوبل شدند. از نمونه های کاربردی این کار استفاده در نور شناخت غیر خطی است. یعنی روش های تاثیر یک پرتو بر دیگری و پیوستن به چند پرتو لیزری به طور ثابت است.

این پدیده ها بدین معناست که در اصل یک پرتو نور می تواند با یک پرتو نور دیگر هدایت شود اگر در آینده کسی بخواهد یک کامپیوتر نوری بسازد که در ذخیره داده ها خیلی سریعتر و کار آمدتر عمل خواهد کرد، باید اساس کار خود را بر مبنای نور شناخت غیر خطی قرار دهد.

این اکتشاف چه پیامدی داشت ؟

هنگام استفاده از فیبرهای نوری، برای مثال در کاربردهای باند گسترده، کلید ها و تقویت کننده ها (آمپلی فایرها) همگی نیازمند نور شناخت غیر خطی هستند.

اتفاق سال 1997

چو، کوهن، فیلیپس و تانوجی جایزه نوبل را دریافت کردند زیرا توانستند روش های سرد کردن و به دام انداختن اتم ها را با نور لیزری توسعه دهند. با این روش القایی اتم ها انرژی گرمایی شان را به نور لیزری داده و به این ترتیب دمایشان پایین و پایین تر می رود. وقتی دمای اتم ها به نزدیکی صفر مطلق نزول می کند، اتم ها به شکل متراکمی درآمده و توده های اتمی می سازند به گونه ای که برخی از جنبه های درونی طبیعت را آشکار می سازند و این کاربرد مهم سرد کردن لیزری است که ما با ساختارهای طبیعی بیشتر آشنا می کند. خیلی زود دیگر دانشمندان برای استفاده از این تکنیک (فن) دست به کار شدند و در زمینه های مربوطه پیشرفت هایی را عملی کردند.

این اکتشاف چه پیامدی داشت؟

پاسخ کوتاه: تا به امروز، هیچ.

وقتی لیزر در سال 1960برای اولین بار معرفی شد به جز مقدار کمی از فیزیک دانان، کسی چیزی در مورد کار برد های آن نمی دانست فن آوری لیزر راه حلی بود که به دنبال مسئله اش می گشت.

اتفاق سال 2000

آلفروف و کرامر برای فعالیت هایشان در زمینه ی فیزیک نیمه رساناها برنده جایزه نوبل شدند. آن ها نوعی از ماده را مورد بررسی قرار دادند که برای اولین بار برای ساخت لیزرهای نیمه رسانا مورد استفاده قرار گرفت، نوعی لیزرهای بسیار کوچک که امروزه ارزان ترین، سبک ترین و کوچک ترین لیزرهای موجود هستند.

هدف از ساختن آنها تولید همزمان منبع نوری و ذخیره انرژی با قرار دادن آینه هایی در یک کریستال بود ( با رویه ای کمتر از mm 1 و ردیف های بسیار زیاد ) این کشف نه تنها اساس کار بسیاری از وسایل ارزان و قابل حمل شد بلکه منجر به ساخت اطلاعات نوری (اپتیکی) شبکه های اینترنتی شد.

این اکتشاف چه پیامدی داشت؟

دستگاه  پخش CD  و نشانه گیر لیزری و دستگاه خواندن بارکدهای صندوق دارهای سوپر مارکت ها همگی و همگی بر مبنای این کشف ساخته شده اند.

مترجم : بدری سید جلالی

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان - تنظیم : سمیرا بادامستانی