توضیحات

عنوان فارسی: لیزر تقویت نور ناشی از گسیل القایی

مقدمه
تاریخچه
خط زمانی پدید آمدن لیزر
گسیل القایی
هولوگرافی
میزر
لیزر
لیزر یاقوت
نیمه رسانا
الیاف شیشه
سرد کردن لیزری
جایزه های نوبل در رشته فیزیک
اصول فایبرلیزر
مشددهای لیزر فیبری
پارامترهای فایبر لیزر
توان خروجی
پرتو خروجی
مقایسه برخی پارامترهای فایبر لیزها و لیزرهای دی اکسید کربن
توری براگ در فایبر لیزر
ساخت
تداخل
ماسک نوری
نقطه به نقطه
تولید
انواع توری‌ها
ساختار توری
توری‌های براگ فیبری با تناوب بلند
توری‌های اپودایز شده
توری‌های براگ فیبری چرپ
توری‌های براگ فیبری اریب
مدل‌سازی فایبر لیزرها و کاربرد توری براگ در آن
لیزرهای فیبری با عملکرد پالسی و پیوسته
تابش مداوم يا پيوسته
تابش منقطع يا ضرباني
روابط حالت عملکرد پالسی و پیوسته
انواع فایبر لیزرها
لیزرهای فیبری پرتوان
لیزرهای فیبری تبدیل بالا
لیزرهای فیبری با پهنای خط نازک
لیزرهای فیبری Qسوئیچ شده
لیزرهای فیبری قفل مدی
لیزرهای فیبری رامان
لیزرهای فیبری با تقویت‌کننده‌های اپتیکی نیمه‌‌هادی
معایب و مزایای فایبر لیزرها
دستاوردهای اخیر در فایبر لیزرها
رونمایی سلاح لیزر فیبری با قدرت بالا توسط لاکهید مارتین
لیزر فیبر ۶ کیلو وات
انهدام زباله های موجود در مدار زمین
لیزر تک ‌نانوسیم
تحول در ساخت لیزرهای فیبری توسط محققان ایرانی
مراجع

1. مقدمه

بیشتر مردم واژه لیزر را شنیده اند، اما نمی دانند که لیزر دقیقا چیست و چگونه کار می کند! لیزر مخفف یک عبارت است که کلمه لیزر از ابتدای هر یک از واژه هایش ساخته شده است. نام کامل کلمه لیزر: « تقویت نور ناشی از گسیل القایی[1]» است. ولی این مفهوم کمی عجیب و نا آشنا به نظر می رسد. اتم ها و مولکول ها به طور طبیعی در زمان ها و جهات و فازهای تصادفی نور گسیل می کنند. کلیه ی نورهای تولید شده از منابع نوری عادی، نظیر لامپ ها، شمع ها لامپ های نئونی و حتی خورشید هم از این راه به وجود می آیند. اگر انرژی در اتم ها ذخیره شود و نوری با طول موج صحیح (مناسب ) از نزدیکی آن عبور کند، چیزی غیر از این رخ می دهد. اتم نوری گسیل می کند که کاملاً همزمان با آن نور عبوری است. این بدین معناست که نور عبوری تقویت شده است[5].

معمولاً اتم ها و مولکول هایی نور گسیل می کنند که این دو شرط را داشته باشند:

در اثر گرما و یا در تابش نور قبلی انرژی ذخیره کرده باشند.
از زمان ذخیره انرژی شان مدتی گذشته باشد.

نوری که به این طریق گسیل می شود در جهات تصادفی (رندم)، با فازها و زمان های تصادفی است. اگر انرژی در اتم ذخیره شود و قبل از آن که دیر شود، نور به قدر کافی به اتم نزدیک شود، نور به شکل تصادفی همان گونه که در بالا توصیف شد گسیل می شود. نور گذرا دارای طول موج مناسب اتم می باشد. فرآیندی که در این جا صورت می گیرد، گسیل القایی نامیده می شود که با بازخورد یافتن درون یک حفره آینه ای تشدید شده و شرایط لیزر را فراهم می سازد .

اکثرا می دانند که پلیس از لیزر برای اندازه گیری سرعت اتومبیل ها استفاده می کند. لیزر در سیدی پلیرها[2] و پرینترهای لیزری و بسیاری چیزهای دیگر کاربرد دارد. اغلب مردم لیزر را در فیلم های اکشن دیده اید. آن جا که قهرمان داستان هنگام حل مشکلات خطرناک باید از پرتوهای لیزری فرار کند. قدرت لیزر هم شگفت انگیز است و هم ترسناک.

لیزر ابزاری است که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند. این دستگاه از ماده‌ای جمع‌کننده یا فعال کنده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرزی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند.

نخستین بار طرح اولیه لیزر (میزر) را انیشتن داد. کار لیزر به این گونه‌است که با تابش یک فوتون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون) برانگیخته، یک فوتون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوتون با هم، هم فرکانس هستند. با ادامه این روند شمار فوتون‌ها افزایش می‌یابد که می‌توانند باریکه‌ای از فوتون‌ها را به وجود بیاورند.

لیزر از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر، آن را از نورهای ایجاد شده از دیگر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر، به خواص ویژه آن پی برده شد که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده در علوم گوناگون به ویژه صنعت و پزشکی ایجاد کرده‌است. پیشرفت دانش بدون تکنولوژی لیزر امکان‌پذیر نیست[5].

شاید مهم‌ترین بخش فیزیک اتمی، بحث فیزیک لیزر باشد. با دادن انرژی به الکترون‌های یک اتم می‌توان آن‌ها را به مدارهای بالاتر برد. اما این خانه جدید برای الکترون‌ها جایگاه چندان پایداری نیست و الکترون‌ها ترجیح می‌دهند با پس دادن انرژی به مدار اصلی خود برگردند. این انرژی به صورت یک فوتون با فرکانس مشخص آزاد می‌شود. یعنی یک واحد انرژی. نور از همین فوتون‌ها ساخته می‌شود. پس اگر با تعداد زیادی از اتم‌ها هم‌زمان این کار را انجام دهیم، می‌توانیم پرتو نوری تک فرکانس ایجاد کنیم. علاوه بر اینکه با روش‌ها و دقت‌هایی می‌توان پرتوهای هم فاز تولید کرد. این پدیده اساس تولید پرتوهای لیزر است. ویژگی‌های منحصربفرد لیزر آن را از نورهای دیگر متمایز می‌سازد که در هیچ منبع نور دیگری یافت نمی‌شود. لیزر چهار ویژگی دارد:

همدوسی
تک رنگی
واگرایی کم
موازی بودن پرتو

اما تفاوت لیزر با سایر نورها در چیست؟ نور یک موج الکترو مغناطیسی است. هر موج، رنگ و روشنایی دارد و در زاویه ی معینی نوسان می کند که به آن قطبش می گویند که در مورد لیزر هم صادق است. اما پرتوهای نور لیزر از هر منبع نوری دیگری موازی تر است. کلیه قسمت های پرتو (تقریباً) در یک جهت خاص بوده و به این صورت پرتو بسیار کم خم یا منحرف می شود. با یک لیزر خوب می توان شیئ را در فاصله یک کیلومتری با نقطه ای به شعاع حدود 60 میلی متر روشن کرد.

از آن جا که نور لیزر کاملاً موازی است در ضخامت های بسیار کم هم می تواند متمرکز شود و در محل تمرکز نور انرژی به اندازه ای زیاد می شود که شما می توانید با آن اشیا را برش زده یا حکاکی کنید. از این خاصیت می توان برای روشن کردن و دیدن جزییات بسیار ریز هم استفاده کرد.

از همین خاصیت در وسایل جراحی و سی دی پلیرها استفاده می شود. همچنین می توان نور لیزر را تک رنگ کرد. یعنی می توان کاری کرد که نور لیزر فقط یک طول موج داشته باشد. نور سفید متشکل از تمام نورهای طیف است اما نورهای رنگی مثل دیود نوری قرمز شامل طیف پیوسته ای از طول موج های قرمز است.

از سوی دیگر گسیل های لیزری وقتی به انرژی تبدیل می شوند، معمولاً خیلی پر قدرت نیستند. یک نوع لیزر قوی که در لیزرهای نمایشی استفاده می شود، نورش بیشتر از یک چراغ برق خیابان نیست. تنها تفاوت آن ها با نور معمولی درمیزان موازی بودن پرتو های دو منبع است.

وقتی لیزر کشف شد هیچ کس از فایده و کاربرد آن اطلاع نداشت. در روزهای نخست کشف لیزر، این جمله خیلی مشهور بود:” راه حلی در انتظار یک مسئله”. زمان زیادی لازم است تا یک کشف جدید بتواند به طور ملموس و کاربردی مورد استفاده قرار گیرد. بله ممکن است 30 سال و یا بیشتر طول بکشد تا مردم اهمیت واقعی یک اکتشاف را متوجه شوند. امروزه لیزر در زمینه های مختلفی نظیر تحقیقات و پژوهش ها، ارتباطات، صنعت، پزشکی و حفاظت از محیط زیست به کار گرفته می شود.

در این پژوهش سعی شده است که به بررسی تخصصی یکی از انواع لیزرها، یعنی لیزر فایبر[3] پرداخته شود. در بخش های بعدی به بیان تاریخچه پیدایش این نوع لیزر، اصول لیزر فایبر مفاهیم و انواع آن میپردازیم.

توجه:

برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.