برج رادکان
انواع ليزر و ويژگي ها (3)
در راستاي معرفي انواع ليزرهاي محيط فعال در قسمت هاي (1) و (2)، دراين قسمت به معرفي سه نوع ليزر ديگر مي پردازيم.
ليزرهاي جامد بلورين وشيشه اي
بلور ايتريم- آلومينيوم- گارنت(YAG)، بلور ميزبان براي نئوديميوم در ليزرهاي نئوديميوم ياگ است، که بعضي از يون هاي ايتريم توسط يون هاي سه بار يونيده نئودينيوم که عنصر خاکي کمياب است، جايگزين شده است. از شيشه هم به عنوان ميزبان براي ليزرهاي نئوديميوم استفاده مي شود. در شکل زير موئلفه هاي مختلف ليزر نئوديميوم- ياگ در حالت موج پيوسته آن نشان داده شده است.
محيط فعال استوانه اي از بلور ليزر است که دو انتهاي آن کاملا موازي و صيقلي است. براي کاهش تلفات، دو انتهاي ميله توسط مواد ضدبازتاب لايه گذاري شده است. عمل تحريک در اين ليزر خاص با لامپ رشته اي تنگستن متصل به منبع تغذيه متناوب، انجام مي شود. در نمونه هاي بزرگتر از لامپ هاي قوس الکتريکي کريپتون(تخليه گازي) به عنوان منبع پمپاژ استفاده مي شود. هر دو نوع لامپ، پمپاژاپتيکي پيوسته اي براي بلور ليزر فراهم مي سازد. آينه هاي ليزر نئوديميوم- ياگ معمولا جدا از محيط فعال قرار مي گيرند ولي گاهي يکي از آينه ها با تکنيک لايه گذاري روي يک انتهاي ميله ليزر تشکيل مي دهند.
ليزرهاي نئوديميوم- ياگ پالسي داراي همان پايه طراحي پمپاژ پيوسته هستند، جز آنکه لامپ پمپاژ پيوسته و منبع تغذيه پيوسته توسط لامپ درخش زينون و يک منبع تغذيه پالسي جايگزين مي شوند.
به عنوان مثال، اگر لامپ تخليه يد – تنگستن توسط لامپ درخش زينون يا ديود ليزر پالسي جايگزين گردد، مي توان عمل ليزري پالسي به جاي عمل پيوسته را به دست آورد. ليزرهاي ياقوت از تظر ساختماني بسيار شبيه اين نوع ليزر است، ولي معمولا آنها به عنوان ليزرهاي پالسي کار مي کنند.
ليزرهاي مايع رنگي(رزينه اي)
در ليزرهاي مايع رنگي از محلول مواد پيچيده به عنوان محيط فعال استفاده مي شود. رنگها مولکول هاي آلي بزرگي هستند که وزن مولکولي آنها به چند صد مي رسد. رودامين G6 و سديم فلوئورسنت دو نمونه از اين رنگ ها هستند. مواد رنگي را در حلالي آلي مثل متيل- الکل حل مي کنند. بنابراين محيط فعال به صورت مايع است. ليزرهاي رزينه اي تنها نوع ليزرهاي مايعي هستند که حالت توسعه يافته اي پيدا کرده اند. در شکل زير نموداري از طراحي رايج ليزر رزينه اي ديده مي شود.منبع پمپاز براي دمش محلول رنگ يک ليزر آرگون است که پرتو آن در باريکه اي کوچک کانوني مي شود. ليزر آرگون ليزر گازي است که نور آبي و سبز تابش مي کند.محلول رنگ به صورت جت با سرعت بالا جريان مي يابد و همزمان پرتو ليزر آرگون بر روي محلول رنگي جت کانوني مي گردد. طول موج نور خروجي را مي توان به وسيله عناصر کوک شونده اي تنظيم کرد.
يکي از بزرگترين مزيت هاي ليزرهاي رزينه اي قابليت تنظيم يعني تغيير رنگ پرتو خروجي توسط عناصر تنظيم و هم چنين تغيير نوع رنگ مورد استفاده در ليزر است. خروجي تکفام حاصل از ليزرهاي رزينه اي در گستره وسيعي از فرابنفش تا نزديک فرو سرخ قابل تنظيم اند. ليزرهاي رزينه اي که در طول موج مريي و بخش هايي از فرو سرخ و فرا بنفش قابل تنظيم هستند به طور تجاري در هر دو حالت پالسي و پيوسته قابل دسترس هستند. اين ليزرها براي کاربرد هايي همچون طيف نگاري که در آن قابليت تنظيم طول موج بسيار حائز اهميت است، انتخاب مي شوند.
ليزرهاي نيم رسانا
محيط فعال ليزر نيم رسانا، پيوند بين دو نوع ماده نيم رساناي مختلف است. نيم رسانا ماده اي است که رسانش الکتريکي آن بزرگتر از رسانش الکتريکي يک عايق، مثل شيشه يا پلاستيک است ولي از رسانش الکتريکي يک رسانا مثل نقره، يا مس کمتر است. گاليم آرسنايد (GaAs) نمونه اي از ماده نيمرساناي مورد استفاده در ساخت ليزرهاي نيم رسانابشمار مي رود. نيم رساناي نوع (p) دچار کمبود الکترون در شبکه بلوري است. اين کمبود الکترون بدين صورت وجود دارد که مکان هايي در شبکه مي توانند الکترون پذير باشند. اين حفره هاي با بار مثبت، حامل جريان الکتريکي در نيمه رساناي نوع p هستند. در مقابل يک نيم رساناي نوع (n) داراي الکترون اضافي است که به عنوان حامل جريان عمل مي کند. اگر دو تيغه از نوع n و نوع p به يکديگر پيوند بخورند، نتيجه پيوند pn ناميده مي شود.
وقتي جريان از پيوند pn عبور کند، الکترون هاي آزاد موجود در ماده نوع n با حفره هاي موجود در ماده نوع n ترکيب مي شوند و انرژي آزاد مي کنند. اين انرژي ممکن است به صورت نور مريي در دايودهاي نور زا که در نمايشگرهاي ماشين هاي حساب الکترونيکي استفاده مي شود ظاهر شود. دايود ليزري، از بلور گاليم آرسنايد مکعب مستطيل شکل، تشکيل مي شود که شامل پيوند pn است. کل مجموعه به اندازه يک دانه شن است.
وجوه انتهاي دايود ليزري به موازات صفحات بلوري برش داده مي شود تا صفحات بازتابگر موازي که به عنوان آينه هاي پس خوراند عمل مي کند را به وجود آورد. شيوه ي تحريک، با عبور جريان در امتداد پيوند حاصل مي شود. خروجي ليزرهاي نيم رسانا معمولا در ناحيه فرو سرخ است. اگرچه بعضي از نمونه هاي آن در ناحيه مريي عمل مي کنند.
مژده اصولي
بخش دانش و زندگي تبيان
منابع: sciencenewsden.com