لایزر یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای فیزیک قرن بیستم است که اصول دقیق مکانیک کوانتومی و شاعری نور را در خود ترکیب کرده است. ظهور آن تغییراتی در مفاهیم از جمله تشعشع، انرژی و دقت ایجاد کرده است. امروزه لایزرها در همه زمینه‌های فعالیت انسانی جریان دارند — از جراحی تا فیزیک نجومی، از ارتباطات تا هنر. اما راه به سوی ایجاد نور قابل کنترل طولانی بود و نیازمند درک ماهیت فوتون بود.

فیزیک نور منظم

عبارت "لایزر" مخفف Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation است که به معنای "افزایش نور از طریق تشعشع تحریک شده" می‌باشد. اساس کار لایزر بر اصل کوانتومی است که توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۷ کشف شد: اتم‌ها نه تنها می‌توانند فوتون‌ها را جذب کنند بلکه تحت تأثیر عوامل خارجی می‌توانند فوتون‌ها را تشعشع کنند.

منبع نور معمولی مانند لامپ فوتون‌ها را به صورت تصادفی و در جهت‌های مختلف و با فرکانس‌های مختلف تشعشع می‌کند. اما لایزر جریانی ایجاد می‌کند که در آن همه کوانت‌های نور به یکجا حرکت می‌کنند و طول موج و فاز یکسانی دارند. این تشعشع به عنوان تشعشع هماهنگ شناخته می‌شود. به دلیل این ویژگی، پرتو لایزر پراکنده نمی‌شود و به صورت باریک و متمرکز به مسافتهای طولانی می‌رود.

پیشینه تاریخی و تولد لایزر

ایده نور قابل کنترل در اواسط قرن بیستم شکل گرفت، زمانی که فیزیکدانان شوروی و آمریکایی مستقل از یکدیگر به دنبال راهی برای تحقق تشعشع تحریک شده در عمل بودند. اولین نمونه اولیه مایزر بود — دستگاهی که در محدوده میکروویو کار می‌کند. در سال ۱۹۶۰ فیزیکدان آمریکایی تئودور مایمن اولین لایزر نوری بر روی کریستال آلترین ایجاد کرد. طول پالس او دهم ثانیه بود، اما نماد یک دوره جدید در علم شد.

از آن زمان به بعد لایزرها به سرعت توسعه یافتند. دانشمندان لایزرهای گازی، نیمه‌هادی، جامد و فیبر نوری ایجاد کردند که هر کدام حوزه‌ای خاص از کاربرد را باز کرد. در چند دهه، این فناوری از یک آزمایشگاهی آزمایشگاهی به پایه یک صنعت تبدیل شد که ویژگی‌های فنی مدرن را تعیین می‌کند.

اصل کار و ساختار دستگاه

لایزر از محیط فعال، منبع تغذیه و رesonator نوری تشکیل شده است. تغذیه محیط فعال اتم‌ها را تحریک می‌کند و آن‌ها را به سطح انرژی بالاتر می‌برد. وقتی این اتم‌ها به حالت اولیه بازمی‌گردند، فوتون‌ها را تشعشع می‌کنند. اگر در سیستم شرایطی ایجاد شود که فوتون‌ها تشعشع جدیدی را تحریک کنند، فرآیند سلسله‌مراتبی افزایش نور ایجاد می‌شود.

رesonator نوری که از آینه‌ها تشکیل شده است، فوتون‌ها را به گونه‌ای هدایت می‌کند که چندین بار از محیط فعال عبور کنند. در نتیجه انرژی در یک پیکره باریک متمرکز می‌شود. این ویژگی لایزر را به ابزاری منحصر به فرد تبدیل می‌کند که می‌تواند قدرت و دقت را در سطح کوانتومی ترکیب کند.

لایزر در علم و فناوری

لایزرهای مدرن در زمینه‌های مختلفی استفاده می‌شوند. در پزشکی برای جراحی میکرو، هموژناسیون بافت‌ها و تصحیح بینایی استفاده می‌شوند. در صنعت برای برش و جوشکاری مواد با دقت میکرون استفاده می‌شوند. در فیزیک لایزر نه تنها ابزار است بلکه هدف تحقیق: با استفاده از آن دانشمندان ویژگی‌های ماده را مطالعه می‌کنند، تله‌های نوری ایجاد می‌کنند و اتم‌ها را کنترل می‌کنند.

لایزرها در ارتباطات نیز نقش مهمی دارند. خطوط ارتباطی فیبر نوری که داده‌ها را انتقال می‌دهند از تشعشع لایزر استفاده می‌کنند که اطلاعات را به پالس‌های نوری تبدیل می‌کند. دقیقاً به دلیل این ویژگی بود که اینترنت به شکل مدرن خود ممکن شد.

مقایسه ویژگی‌های لایزرهای مختلف

لایزر و انسان: از علم به فرهنگ

جالب است که لایزر نه تنها نماد فناوری بلکه نماد فرهنگی شده است. در فرهنگ عمومی با آینده، فضا و هوش مصنوعی مرتبط است. نمایش‌های لیزری، نصب‌های نورانی و پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌های پروژه‌
© library.af

Permanent link to this publication: