دانلود مقاله در مورد لیزر

بخشی از مقاله

لیزر

مقدمه
«اقرا بسم ربک الذي خلق» بخوان به نام پروردگارت که تو را آفريد.
خدايا اولين سخن تو با پيامبرت خواندن بود. توخير بندﻩات را در دانشمند بودن او ميﺩاني. پس خدايا شناخت علوم بر ما آسان ساز. يعني شناختن و دانستن چيزي همان طور که هست واين از صفات خداوند است. از آغاز آفرينش انسان تاکنون ميليونﻫا سال ميگذرد. در اين سالها انسان

شاهد تغييرات زيادي در محيط پيرامونش بودهﺍست. تمامي اين تغييرات ناشي از قدرت عقل و قوﻩي اراده و تصميمگيري اوست.اما امروزه شاهد پيشرفتﻫاي شگرفي در علوم مختلف از جمله پزشک، شيمي، زيستشناسي، ارتباطات و... هستيم که بسياري از اين پيشترفتﻫا را مديون اختراع پرتويي شگفتﺍنگيز به نام ليزر ميﺩانيم.

ليزر يا به اصطلاح نور باشکوه نوع کامﻸ جديدي از نور است که بسياري از آرزوﻫاي روياگونهﻯ بشتوان عجايبي به بار آورد و هر مادهﻯ شناخته شده روي زمين را در کسري از ثانيه بخار کرد.
ليزرها آن چنان قدرتمند هستند که ميتوانند فرﺁيند همﺠوشي هستهﺍي را ايجاد نمايند همان فرﺁيندي که در خورشيد صورت ميگيرد که براي به وجود آمدن آن گرمايي بالغ بر K10 نياز است.
امروزه ليزرﻫا کاربردﻫاي وسيعي در علوم مختلف از جمله: صنعت، پزشکي، کشاورزي، ساختمان سازي، هولوگرافي، شيمي، زيست شناسي و ارتباطات يافتهﺍند.
هدف ما از انجام چنين تحقيقي آشنايي بيشتر با ليزر و کاربردﻫاي آن ﺍست تا بتوانيم علت اصلي پيشرفتﻫاي بشر را در بسياري از زمينهﻫاي علمي و تحقيقي دريابيم و از آنﻫا در جهت پيشرفتﻫاي جديدي براي کشورمان وتمام جهانيان استفاده کنيم.

فصل اول:
ليزر

ماهيت نور
اسحاق نيوتن در سال 1672 براي اولين بار نظريهﻯ ذرهﺍي بودن نور را بيان کرد و انيشتين نيز با انجام آزمايش فوتوالکتريک نظريهﻯ نيوتن را ﺗﺄييد کرد. نيوتن هم چنين با عبور دادن نور از منشور توانست نور را تجزيه کند.

نور خود يک موج الکترومغناطيسي است و ميﺩانيم که موج داراي 3 مشخصهﻯ اصلي: بسامد، دوره و طول موج است. طول موج يکي از مهمترين مشخصهﻫاي موج است که با انرژي رابطهﻯ عکس دارد. بنابراين موجﻫاي مختلف را ميتوان به صورت طيف موجﻫاي الکترومغناطيسي نمايش داد.
کريستين هويکينس، فيزيکﺩان هندي براي اولين بار توانست به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ماهيت موجي بودن نور را بيان کند و توماس يانگ با آزمايش پراش نور آن را ثابت کرد.
ليزر در واقع نوعي نور است و با توجه به محيط فعالش در قسمتﻫاي مختلف طيف موجﻫاي الکترومغناطيسي قرار ميگيرد.
تاريخچهﻯ پيدايش ليزر
در سال 1917 ميلادي انيشتين تحقيقي را بر روي نظريهﻯ نور و تشعشع آغاز کرد. در پيﺁمد اين تحقيقات، انيشتين در مقالهﻯ علمي خود «در نظريهﻯ کوانتومي تشعشع» چگونگي تحريک شدن اتمﻫا و آزاد کردن نور از آنﻫا را شرح داد که در قسمتﻫاي بعدي به تشريح کامل آن ميﭘردازيم.
بعد از انيشتين، تاونز به در خواست نيروي دريايي آمريکا براي ساخت وسيلهﺍي که بتواند بسامد بالاي ميکروموج، جهت استفاده در ارتباطات تهيه کند، مشغول به تحقيق در مورد گسيل القايي شد. وي سرانجام در سال1935 با استفاده از ماده فعال آمونياک توانست ميزر را توليد کند. تاونز پس از اختراع ميزر که اولين کاربرد عملي اصول انيشتين در مورد گسيل القايي بود به فکر ساخت دستگاهي بود که بتواند طول موجﻫاي کوتاهتري نسبت به ميکروموج داشته باشد.
سرانجام در سال 1959 دکتر تئودور مايمن فکر تاونز را به نتيجه رسانيد و اولين ليزر راساخت. مايمن با قرار دادن ميلهﺍي از ياقوت مصنوعي درون شيشهﺍي مار پيچي که دو انتهاي ميله صيقل داده شده بود، توانست ليزر را توليد کند.
پس از دو سال آقاي علي جوان، دانشمند ايراني براي نخستين بار ليزر گازي هليوم-نئون (He-Ne) را ساخت. اما به طور کلي علت اصلي مشغول شدن فکر دانشمندان به توليد ليزر، ساخت وسيلهﺍي بود که بتواند نور همدوس توليد کند.
لازم به ذکر است، تفاوت اصلي «ميزر» و «ليزر» که هردو کوتاه شده عباراتي به معاني «تحريک ميکروموج با تابش گسيل القايي» و«تقويت نور با تابش گسيل القايي» هستند، در طول موجشان است و طول موج ميزر بلندتر از طول موج ليزر است. با توجه به اين که طول موج با انرژي رابطه عکس دارد، پس ميتوانيم دريابيم که انرژي ميزر از انرژي ليزر کمتر است.
در ضمن امروزه ليزرها گسترش بسيار زيادي يافتهﺍند و با پيشرفت روز افزون مکانيک کوا

نتومي و جنبهﻫاي ذرهﺍي نور و توليد آينهﻫايي با توان بالا، دانشمندان ليزرهايي با توان خروجي بهتر (ليزرهاي توان بالا) ساختهﺍند.

گسيل خود به خود
هر اتم از سه قسمت الکترون، پروتون و نوترون تشکيل شدهﺍست که علت اصلي ايجاد ليزر، جابهﺠايي الکترونﻫا بين لايهﻫاي الکتروني است که همﺍکنون به تشريح کامل آن مي

ﭘردازيم.
همانطور که ميدانيم الکترون در اتم بر روي مداري که از نظر انرژي مشخص شدهﺍست، در گردشﺍند. حال فرض کنيم که الکتروني به طريقي، مﺜﻸ به وسيلهﻯ تحريک الکتريکي به ترازي با انرژي زيادتر انتقال داده شده باشد. بديهي است که اين الکترون تمايل دارد که به مدار پايينتر، يعني مداري که انرژي آن کمتر است، فروﺍفتد. در اين فروﺍفت، الکترون مقداري از انرژي خود را به صورت انرژي الکترومغناطيسي از دست ميﺩهد.
ميﺩانيم که اگر E2 و E1 به ترتيب انرژي مربوط به ترازهاي با انرژي پايينتر اتم باشد، فرکانس نور گسيل شده از رابطه E2-E1=hu0 به دست ميﺁيد. اين فرآيند را گسيل خود به خود (گسيل تابشي) ميگويند. نوري که براي روشنايي منازل از آن استفاده ميكنيم، يا نوري که از خورشيد به ما ميﺮسد و يا چراغﻫاي نئوني که براي تزيين سردرهاي فروشگاهﻫا به چشم ميﺨورد، همگي حاصل تابش خود به خود است.
حال اگر بخواهيم الکتروني را در يک اتم از تراز پايينتر (انرژي کمتر) به تراز بالاتر (انرژي بيشتر) انتقال دهيم، بايد مقداري معين انرژي صرف کنيم. يعني از نظر مقدار، درست برابر با همان انرژي است که الکترون در صورتي که از مدار بالاتر به مدار پايينتر سقوط ميكرد بايد پس ميﺩاد. اين فرآيند را جذب ميگويند. پس بايد در ابتدا عمل جذب صورت گيرد تا منجر به گسيل خود به خود شود.

جذب

گسيل
خود به خود

گسيل القايي
تابش فرآيندي است که طي آن گرما ميتواند انتقال يابد. توان تابيده به ضريب گسيل Σ بستگي دارد که تابش را به خوبي جذب مﻰکند و جسمي که سطحش صاف و کامﻸ سياه باشد ( يعني جذب كنندهﻯ کامل باشد) گسيلندهﻯ کامل نيز هست که ضريب گسيل آن 1=Σ است وقتي جسمي گرم شود، هم شديدتر تابش ميكند و هم رنگش عوض ميشود، مانند دستهﻯ لامپ التهابي. البته شدت اين تابش به طول موج دما بستگي دارد. پلانک سعي کرد فرمولي براي اين موضوع بيان کند. از اين رو اين نظريه به نظريه پلانک است.
انيشتين با استفاده از نظريهﻯ تابش جسم سياه توانست اثبات کند، علاوه بر تابش خود به خود تابش القايي نيز فوتون توليد ميكند. شرح آن به صورت زير است:
وقتي يک الکترون در تراز بالا قرار دارد، با برخورد به يک فوتون ديگر، مجبور به واکنش با آن فوتون و سقوط به تراز انرژي پايينتر ميشود در اينجا فوتون القاكننده به حرکت خود ادامه ميﺩهد و ف

وتون القاشونده در اثر رها شدن انرزي الکترون به دست ميﺁيد. فوتون اول (القاكننده) و فوتون دوم (القاشونده) هر دو همﻔاز و همراه هستند. به اين پديده گسيل القايي ميگوييم. زيرا يک فوتون توليد، يک فوتون ديگر را بر ميﺍنگيزد.
در ليزر نور از طريق گسيل القايي ايجاد ميشود. در ضمن واژهﻯ ليزر به خاطر همين فرآيند انتخاب شده است، يعني از به هم پيوستن حروف اول عبارتي انگليسي¹ به معناي تقويت نور به وسيلهﻯ تابش گسيل القايي.
از تفاوت گسيل القايي و خود به خود ميتوانيم تا حدودي به خصوصيات ليزر پي ببريم:
1. در گسيل خود به خود فوتونﻫا همﻔاز نيستند، در حالي که در گسيل القايي همهﻯ فوتونﻫا در يک جهت منتشر ميشوند.
2. نور حاصل از گسيل خود به خود ناﻫمدوس و نور حاصل از گسيل القايي همدوس است.

گسيل القايي

ليزر چگونه توليد مي شود؟
هر ليزر قسمتﻫاي اساسي و مشخصي دارد که به شرح زير است:
1- چشمهﻯ انرژي: اغلب به صورت الکتريسيته است اما به جاي آن ميتوان از نور معمولي، واکنش شيميايي يا حتي ليزر ديگر بهره برد. يکي از متداولترين منابع انرژي به کار رفته در ليزرها لامپ درخش است. اين لامپ شبيه لامپ درخش (فلاش) دوربين ولي خيلي قويتر از آن است. لامپ درخش بايد اتمﻫا يا مولکولﻫا را به گونهﺍي سريعتر از آنكه بتوانند با گسيل عادي به

حالت پايين برود، در يک حالت برﺍنگيخته بگذارد.
2- محيط فعال: محيط فعال مجموعهﺍي از اتمﻫا، مولکولﻫا يا يونﻫاست که بتواند انرژي را جذب و آزاد کند. اين محيط فعال ميتواند مثل ياقوت يا بلورهاي ديگر جامد يا مثل رنگينهﻫ مايع و يا مثل گاز CO2 باشد. باريكهﻯ ليزر فقط در محيط فعال توليد ميشود. مادﻩﻯ فعال در واقع قلب دستگاه ليزر را تشکيل ميﺩهد . در تعريف ديگر ميتوان گفت محيطي که بتوان در آن وارونگي جمعيت ايجاد کرد، محيط فعال نام دارد.
3- ساز و کار پسخوراند : از دو سطح بازتابنده مثل آينه تشکيل شده است که در دو انتهاي محيط فعال (مثل سطح تخت وصيقل داده شدﻩﻯ ياقوت مصنوعي در ليزر مايمن) قرار ميگيرد که يکي از آينهﻫا به نام "خفتگر" خروجي بازتابنده جزئي است. آينهﻫاي ليزر با دقت زيادي ساخته ميشود. مادهﻯ به کار رفته براي ساخت آينهﻫاي داراي بازتابندگي بسيار زياد بايد در ﺨﻸ تبخير شوند و به صورت لايهﻫاي بسيار نازکي به ضخامتي که ممکن است کمتر از 00002/0 سانتي متر باشد، در روي صفحهﻫاي شيشهﺍي صيقلي رسوب کند. صفحهﻫاي شيشهﺍي که زيرانيد ناميده ميشوند به قدري تختند که هيچ فرورفتگي يا برآمدگي به عمق بزرگتر از 000005/0 سانتي متر ندارد.
براي انجام عمل ليزر چندين مرحله بايد صورت بگيرد. اما براي ايجاد ليزر نيازمند شرايط مخصوصي هستيم که يکي از مهمترين آنﻫا ايجاد وارونگي جمعيت به وﺴيلهﻯ پمپاژ ميﺒاشد که در زير به تشريح کامل آن ميﭘردازيم.
انتقال انرژي بستگي به سطوح انرژي دارد. اگر تعداد الکترونﻫا در تراز پايين بيشتر از تراز بالا باشد عمل جذب و اگر بر عکس باشد (يعني تراز بالا داراي جمعيت بيشتري باشد) عمل گسيل القايي انجام ميشود. تحت شرايطي بالاخص در ترموديناميکي تعداد الکترونﻫا با بالا رفتن سطح انرژي کم ميشود. در صورتي که N1 را تعداد اتمﻫا در تراز پايين و N2 را تعداد مولکولﻫا در تراز بالا بناميم، بنابراين N2<N1 ميشود عمل جذب نور اتفاق ميﺍفتد. اما براي ايجاد گسيل القايي بايد سطوح داراي انرژي بالاتر الکترونﻫاي بيشتري داشته باشند و2>N1 N باشد. وقتي چنين شرايطي ايجاد شود ميگوييم وارونگي جمعيت رخ داده است.
براي آنکه بتوانيم اتمﻫا را از تراز پايينتر به تراز بالاتر بفرستيم احتياج به يک منبع تحريک داريم و به فرآيندي که بدان وسيله اتمﻫا به تراز تحريکي انتقال داده ميشوند پمپاژ (دمش) ميگويند. در ليزرهاي جامد (نظير ياقوت و يا نئوديميئوم ياگ) از لامپﻫاي درخش که در زماني حدود چند صد ميليونيم ثانيه فعال ميشوند استفاده ميكنند. اين روش را پمپاژ اپتيکي ميگويند.
در ليزرهاي گازي توسط يک منبع الکتريکي خارجي عمل پمپاژ را پمپاژ الکتريکي ميگويند که علت اصلي کاربرد آن در ليزرهاي گازي تبديل گاز به پلاسما به وﺴيلهﻯ تخليهﻯ الکتريکي است.
دو نوع پمپاژ اصلي داريم:1- پمپاژ ذرهﺍي 2- پمپاژ پيوسته
که تفاوت آنﻫا به شرح زير است:
• در پمپاژ لحظهﺍي عمل پمپاژ به صورت بخشﻫايي انجام ميشود اما در پمپاژ مستمر عمل پمپاژ به صورت هميشگي و مستمر است.
• در پمپاژ ضربهﺍي نيازي به سرد کردن دستگاه نيست در حالي که در پمپ

اژ مستمر نياز است.
• در پمپاژ ضربهﺍي پالسﻫاي ايجاد شده به صورت زنجيره است.
• قدرت ليزر در پمپاژ ضربهﺍي نسبت به پمپاژ مستمر بسيار بيشتر است. مثلا˝ميتوان ليزري به توان 10¹² را در عرض 10ˉ¹¹ تا10ˉ¹² ثانيه ايجاد کرد.
حال با توجه به مواد گفته شده ميتوان اصول کار ليزر را توضيح داد.
مادﻩﻯ فعال هر چه که باشد در بين دو آينهﻯ نقرهﺍندود و نيمه نقرهﺍندود که به ترتيب آينهﻯ 100% و %80 گفته ميشود قرار ميگيرد. سپس عمل پمپاژ انجام شده و الکترونﻫا به تراز

انرژي بالاتر ميﺮوند تا در هنگام بازگشت به حالت پايه فوتون گسيل شود و اين فوتونﻫا با الکترونﻫاي در تراز بالا برخورد کرده و عمل گسيل القايي صورت ميگيرد. اين فوتونﻫا با هم حرکت کرده و در هر جابهﺠايي ميان آينهﻫا تعداد آنﻫا دو برابر ميشود. فوتونﻫﺍ در اثر برخورد با آينهﻯ 100% به طور کامل باز ميگردند اما در اثر برخورد با آينهﻯ 80% تنها %80 فوتونﻫا باز ميگردد و %20 ديگر از دستگاه خارج مي شود که در واقع همان نور ليزري است که ما ميﺒينيم.
نگهﺩارهاي مکانيکي بسيار دقيقي براي ثابت نگهداشتن آينهﻫا و ميلهﻯ ليزر لازم است تا گسيل القايي را دقيقاً در امتداد ميلهﻯ ليزر برگرداند. اگر فوتونﻫا روي خودشان بازتاب نيابند، ليزر کار نخواهد کرد.
همهﻯ فرآيندهاي نوري از جمله ايجاد بلورهاي ميلهﻯ ليزر، ساخت آينهﻫا و صيقل دادن دو انتهاي ميلهﻯ ليزر بايد در شرايط کاملا عاري از آلودگي انجام شود. در اين موارد از اتاقﻫاي خاصي به نام اتاق تميز استفاده ميشود که هيچ گرد و خاک و رطوبت ندارد به ويژه هنگام ساخت بلورهاي ليزر پرهيز کردن از آلودگي مهم است، زيرا مقدار بسيار کمي از ناخالصي ميتواند کارکرد ليزر را متوقف کند.
براي کاربردهاي مختلف از ليزر ناچاريم که خروجي آن را کنترل کنيم. مثلا˝ متمرکز کردن پرتو روي فلزها، انحراف دادن باريکه، ساختن تپ ليزري .
تغيير به دو طريق انجام ميشود:
لازم به ذکر است که خروجي ليزر به دو عامل محيط فعال و کاواک وابسته است. براي مثال براي جهت داشتن يک ليزر از نوع گازي بايد فشار گاز را افزايش دهيم.
ليزرها را برحسب محيط فعالشان نامگذاري ميكنند. مثلا˝ در ليزر رودامين که مايع رنگينهﻯ فلوئورسانسي است به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده ميشود يا در ليزر نيمه ﺮسانا يا ديودي از بلورها که بخش کوچکي از وسايل الکتروني را تشکيل ميﺩهند، به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده ميكنند.

ويژگيﻫاي نور ليزر
1- نور ليزرها طول موج يکساني دارد. به همين دليل به آن نور خالص ميگويند. امواج نوري ليزر هم زمان با هم گام برميﺩارند و همﻔاز هستند و ﻘله هر موج با ﻘلهﻯ موج ديگر يکي است. از اين جهت، به نور ليزر همدوس ميگويند.
2-به علت يکسان بودن طول موج يا بسامد، نور ليزر هنگام عبور از منشور تجزيه نميشود و به صورت باريكهﻯ کوچکي خارج ميشوند. (به همان صورت که داخل شده است)
3- جهتمندي از خصوصيات ديگر نور ليزر است. نور ليزر چنانچه در محيط جذب نشود ميتواند فواصل زيادي را طي کند بدون آنکه در واگرايي آن تغيير زيادي ايجاد شود.
4- درخشاني يا روشنايي نور ليزر ميليونﻫا بار بزرگتر از چشمهﻫاي ديگر مثل خورشيد است.علت اين امر آن است که نور ليزر همدوس (تکفام) است و در يک جهت حرکت ميكند.
5- چون انرژي ورودي را در ليزر ميتوان کنترل نمود، انرژي خروجي نيز به دنبال آن تغيير مي يابد بنابراين اگر برانگيختگي ليزر با پالسﻫاي کوچک انجام شود، ليزر با پالسﻫاي کوچک توليد

خواهد شد.
6- موجﻫا داراي رنگ يکساني هستند و به اصطلاح تکﺮنگ ميﺒاشند.

سوئيچ Q:
استفاده از تکنيک سوئيچ Q ايجاد تپﻫاي ليزر با مدت کم (10 تا 30ns) و در نتيجه قله توان بسيار ميﺳازد. اصول تکنيک به قرار زير است. فرض شود که يک بستاور در داخل کاواک ليزري قرار داده شده باشد، اگر بستاور در بسته شود عمل ليزر صورت نخواهد گرفت (تلف کاواک بسيشده و انرژي ذخيره شده به صورت تپي نوراني و سريع رها خواهد شد، چون تکنيک متضمن انتقال سازه Q کاواک از مقدار خيلي پايين به مقدار خيلي بالاست لذا به نام سوئيچ Q معروف است. اگر بستاور در مدت زمان کوتاهي (در مقايسه با زمان ايجاد پالس) باز شود سوئيچ Q را سريع ميگويند و خروجي ليزر به صورت تک تپ خواهد بود ولي چنانچه سوئيچ Q آهسته باشد تپﻫاي متعددي را در خروجي ليزر ميتوان انتظار داشت.

انواع ليزرها
نوع ليزر از روي حفره ليزر (Laser cavity) مشخص ميشود و نشان دهنده توزيع توان ليزر در منطقه ميﺒاشد.
1- ليزرهاي جامد: بلورهاي جامدي که در فرآيند ليزري مورد استفاده قرار ميگيرند بايد شرايط زير را داشته باشند:
• شفاف باشند تا اولا˝ نور بتواند براي برانگيزش محيط فعال وارد آن شود، ثانيا˝خود باريكهﻯ ليزر بتواند از آن عبور کند.
• اتمﻫاي محيط فعال بايد بتوانند طول موجﻫاي مورد نظر را به وجود بياورند.
• بايد داراي مقداري ناخالصي باشند که در بلور خالص آن وجود ندارد. بلور خالص مادﻩﻯ ميزبان و فرآيند افزودن ناخالصي آلاشي نام دارد. مثلا˝ در 
اولين ليزر جامد به وسيلهﻯ دکتر مايمن کشف شد که محيط فعال آن ميلهﺍي از بلور ياقوت مصنوعي است.
يک نوع ليزر جامدي که امروز کاربرد تجاري زيادي دارد، ليزر استريم آلومينيوم گارنت يا ليزر ياگ با ناخالصي نئوديم است.
از طرفي ليزرهاي جامد بازدﻩﻯ زيادي ندارند و مانند ليزرهاي گازي نميتوانند باريكهﻯ نوري پيوﺴتهﺍي ايجاد کنند ولي در عوض ميتوانند تپﻫاي فوقﺍلعاده قدرتمندي از نور ليزر ايجاد کنند.
ليزرهاي حالت جامد در کاربردهاي پرتوان مانند جوشکاري و برشکاري و همچنين دستگاهﻫاي ديواري فروسرخ و پژوهشﻫاي علمي متداولﺍند.

طول موج ليزر عنصر فعال
نانومتر 1610 اربيم
نانومتر 610 اروپيم
نانومتر 2050 هوليم
نانومتر 1060 نئوديم
نانومتر 710 ساماريم
نانومتر 1120 توليم
نانومتر 1020 ايتريم

2- ليزرهاي گازي: يکي از رايجترين ليزرهاي گازي، ليزر هليم- نئون است. ميزان گاز هليم ده برابر گاز نئون است و باريكهﻯ ليزري توسط اتمﻫاي نئون

ايجاد ميشود. اين ليزر تپﻫاي قدرتمندي ايجاد نميكند ولي ميتواند باريكهﻯ ليزري پيوسته توليد نمايد. باريكهﻯ پيوسته همدوس کامل است و با دقت بالايي مي توان آن را کنترل کرد. در ضمن اندازﻩﻯ اين ليزر کوچک و ارزانتر است به همين دليل در مخابرات، مدارس، آزمايشگاهﻫا، صنايع ساختماني و نمايشﻫاي هنري به کار ميﺮود.
در ليزرهاي گازي از دمش الکتريکي براي ايجاد عمل پمپاژ استفاده ميكنند که نتيجهﻯ آن به وجود آمدن پلاسما است. براي ايجاد پلاسما عملي کاملا شبيه ايجاد پرتو کاتدي در لولهﻯ پرتوي کاتدي انجام ميشود. وقتي جريان الکتريکي با ولتاژ بالا اعمال ميشود، الکترونﻫاي آزاد و يونﻫا ايجاد ميشوند که مکانيسم تحريکي آن به شرح زير اس
ليزرهاي گازي اصولا مخلوطي از چند گاز است که شرح کار آن به صورت زير ميﺒاشد:
فرض ميكنيم دو گاز A و B داريم. الکترونﻫاي A انرژي دريافت کرده و به تراز بالاتر رفته اند. انرژي الکترونﻫاي اتم A به اتم B (در حالي که در حالت تحريکي نيمه پايدار باشد) انتقال يافته و عمل ليزري انجام ميشود که مکانيسم آن به شرح زير است:A*+ B = A + B* + ∆E از گفتهﻫاي بالا ميتوان نتيجه گرفت که الکترونﻫا در تخليهﻯ الکتريکي نقش اساسي دارند که انرژي خود را طي 3 فرآيند زير از دست ميﺩهند:
الف) برخورد غير الاستيک با اتمﻫا که موجب تحريک اتمﻫا و يونيزه شدن آنﻫا ميشود.
ب) برخورد الاستيک با اتم
پ) برخورد الکترون با الکترون

3- ليزرهاي مايع: ليزرهايي که از مايعات به عنوان محيط فعال استفاده ميكنند اين مزيت را دارند که از گازها متراکمترند و مايعات را ميتوان به گردش انداخت و خنک کرد. در ضمن به علت استفاده از رنگينهها که در مايع حلالي مثل الکل يا اتيلن گلوکول (ضد يخ) حل ميشوند ميتوان آن را تنظيم کرد. در اين نوع ليزرها چشمهﻯ انرژي معمولا˝ لامپ درخشي يا يک ليزر ديگر است.
ليزر رودامين 6G نمونهﺍي از ليزرهاي رنگينهﻯ مايع است که وقتي نور برآن ميتابد فلوئورسانس ميشود. از ليزر يوني آرگون يا کريپتون ميتوان به عنوان چشمهﻯ انرژ استفاده کرد.
از جمله استفادهﻫايي که از اين ليزرهاي رنگينهﺍي مي شود عبارتند از:
• به علت گسيل تپﻫايي از نور ليزر خيلي کوتاه ميتوان از آن براي بررسي واکنشﻫاي شيميايي در طبيعت بهره برد. درست مثل اينکه حرکت موکولﻫا بر فيلم نمايش داده شود.
• استفاده از ليزرهاي رنگينهﺍي در طيفنمايي و بررسي فرآيندهاي فيزيکي و ترازهاي انرژي داخل اتمﻫا و مولکولﻫا.

4- ليزرهاي نيم رسانا: با نيم رسانا ميتوان ليزرهايي به کوچکي دانهﻫاي نمک ساخت. در اين نوع ليزر که ليزر ديود هم خوانده ميشود، از الکتريسيته به عنوان چشمهﻯ انرژي استفاده ميشود. در ليزر نيم رسانا دو نوع ماده نيم رسانا با خواصي کنار هم قرار ميگيرند تا يک پيوندگاه تشکيل شود. يک ماده با اتمﻫاي باردار منفي آلاييده ميشود که نوع nنام دارد و ماده دﻴگر با اتمﻫاي باردار مثبت آلاييده ميشود که نوع p نام دارد.
ليرزهاي نيم رسانا را بر حسب خروجي آنﻫا به دو دستهﻯ ليزرهاي تپي و ليزرهاي پيوسته کار تقسيم ميكنند و غالبا˝ ليزرهاي توان بالا از نوع تپي (پالسي) هستند.
5- ليزرهاي رزينهﺍي: مواد آلي داراي خاصيت گسيل تحريکي هستند از اين رو در بعضي ليزرها ميتوان از آنﻫا به عنوان محيط فعال استفاده کرد. در ليزرهاي رزينهﺍي از مواد آلي رنگين به عنوان مادهﻯ فعال استفاده ميشود. مواد آلي رنگين موادي هستند که داراي جذب در موجﻫاي نزديک فرابنفش، مرئي و فروسرخ باشند. از اين تعريف ميتوان به يک خصوصيت ممتاز ليزرهاي رزينهﺍي نسبت به ديگر ليزرها پي برد. از اين ليزر ميتوان در مطالعات شيميايي جداسازي ايزوتوپﻫا، اسپروسکوپي، تعيين آلودگي هوا و استفاده از امور بيولوژيکي و پزشکي بهره برد.

6- ليزر رنگينهﺍي: منبع انرژي ليزر رنگينهﺍي ميتواند لامپ درخش يا يک ليزر ديگر باشد. در حالت اول از يک لامپ درخش خطي در درون يک محفظهﻯ بيضي که رنگينهﻯ ليزر در آن جريان ميﻴابد استفاده ميشود. لامپﻫاي درخش پالسيﺍند. به گونهﺍي که ميتوانند نور کافي براي تحريک مولکولﻫاي رنگينه را بيرون دهند. از طرفي از ليزر ديگري به نام ليزر دمش نيز ميتوان براي تحريک رنگينه استفاده کرد. اين ليزر معمولا ليزر نيتروژني پالسي يا ليزر يون آرگون پيوسته است. هنگامي که از ليزر يون آرگون پيوسته استفاده ميشود، محلول رنگينه به سرعت از يک شيار جريان ميﻴابد تا ورقهﻯ نازکي از رنگينه به ضخامت کمتر از 02/0 سانتي متر به دست آيد.

باريکهﻯ ليزر دمش در نقطهﺍي به اندازهﻯ 003/0 سانتي متر در نوارهﻯ رنگينه متمرکز ميشود و بعضي از آينهﻫاي ليزر انحنا ميﻴابند تا باريکهﻯ ليزر رنگينهﺍي را با همان اندازه متمرکز کنند. اين نوع ليزر ميتواند پالسﻫاي بسيار کوتاهي ايجاد کند که دانشمندان از آنﻫﺍ براي بررسي پديدهﻫاي بسيار سريع در طبيعت استفاده ميكنند. ليزرهاي رنگينهﺍي به اندازهﻯ ليزرهاي حالت جامد

يا ليزرهاي گازي از نظر انرژي موثر نيستند، به گونهﺍي که نميتوانند توانﻫاي خروجي ميانگين به آن زيادي ايجاد کنند. با وجود اين تنظيم پذيريشان آنﻫا را براي بسياري از کاربردﻫاي ليزر ضروري ساخته است.

7- ليزرﻫاي اکسايمر: ليزرهاي اکسايمر يکي از انواع ليزرهاي گازي است که به عنوان پرتوانترين چشمهﻫاي نور همدوس (ليزري) در ناحيهﻯ ماورابنفش محسوب ميشود. مخلوط گاز آن شامل يک يا چند نوع گاز نادر و يک هالوژن دهنده که متداولترين آنﻫا HCl و NF3 و F2 ميﺒاشند. دمش اين ليزرها با استفاده از تخليهﻯ الکتريکي پالسي يا بارگيري الکتروني پالسي و يا فرکانس راديويي امکان پذير است. اين ليزرها قابليت عملکرد با آهنگ تکرار پالس بالا را دارا هستند. آنﻫﺍ قابليت کانوني شدن در نقاط بسيار کوچک و نيز توليد پالسيﻫاي بسيار کوتاه با قله توان بالا و بازدهي نسبتاٴ خوب اين ليزرها را کاربردپذير ساخته است.

8- اصول ليزر الکترون آزاد با همه ليزرهايي که تاکنون ملاحظه کرديم کاملا متفاوت است. منبع انرژي اصلي پرتوهاي الکتروني نسبي است. (يعني الکترونﻫايي که با سرعت خيلي نزديک به سرعت نور حرکت ميكنند.)

9- ليزر بخار مس از مدتﻫا قبل شناخته شده است ليکن اهميت اخير آن به دليل پيشرفتﻫايي است که در توان خروجي و در زمان عمر آن حاصل شده است. مادهﻯ فعال آن بخار مس است و براي به دست آوردن غلظت کافي مس در لولهﻯ تخليه لازم است در دماي خيلي بالا نگه داشته شود.

10- ليزرهاي اکسيد کربن از مهمترين ليزرها در نوع خود ميﺒاشند و از نظر کاربردهاي منفي ميتوان آن را در زمرهﻯ مهمترين ليزرها قرار داد. اين ليزر با کارايي بالا (تا 30%) و توان بسيار زياد و توان خروجي پيوسته حدود چندين کيلووات ساخته شده است. کاربردهايي از قبيل جوشکاري و برش استيل، الگوبرداري، نظامي و جوش هستهﺍي براي ليزر ممکن است.

11- ليزرهاي بسته بدين معني است که در ليزري مانند هليم نئون گازهاي تحت تخليه الکتريکي کاملا در لولهﻯ تخليه قرار داده شدهﺍند. مشکلي که براي اين ليزرها مشخصاً دي اکسيد کربن وجود دارد اين است که در جريان تخليهﻯ الکتريکي مولکولﻫاي CO2 به CO تبديل ميشود و اين واکنش هم خيلي سريع رخ ميﺩهد.

ليزر طول موج کار nm ميانگين توان خروجي w
آرگون فلوريد nm193 پالسي W 25

کريپتون فلوريد nm248 پالسي W 50
گزنون کلريد nm 308 پالسي W 25
نيتروژن nm 337 پالسي W 5
گزنون فلوريد nm 351 پالسي W 15
يون آرگون nm 488 پيوسته W5

بخار مس nm 511 پالسي W 30
يون آرگون nm 514 پيوسته W 5
بخار مس nm 578 پالسي W 30
بخار طلا nm 628 پالسي W 10
هليوم نئون nm8/632 پيوسته W 001/0
يون کريپتون nm 647 پيوسته W 5

فصل دوم:
کاربردهاي ليزر

کاربرد ليزر در صنعت
از جمله کاربردهاي مهم ليزر به کارگيري آن در صنعت است که علت اصلي پيشرفتﻫاي بشر در بسياري از زمينهﻫاست.
پرتو ليزر با توجه به ويژگيﻫاي منحصر خود که شامل تکﺮنگي، همدرسي، شدت بالا و واگرايي کم است، نشان داد که با به کارگيري آن ميتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلکه تحول کيفي محصولات آن اميد فراواني پيدا نمود. به دنبال ساخت اولين ليزر گاز کربنيک در سال 1964 اين امکان فراهم شد که بتوان با حداقل امکانات ليزرهاي پرقدرتي در ناحيه حرارتي مادون قرمز، همان منطقهﺍي که مورد نياز صنعت است تهيه و به بازار عرض

ه نمود. اينک وسيلهﺍي پا به عرصه وجود گذاشته بود که امکان فراهم نمودن يک منبع حرارتي قابل کنترل و در عين حال بسيار باريک به راحتي در دسترس کاربران قرار ميگرفت. با يک نگاه گذرا اما عميق به نقش ليزر در صنعت ميتوان به اين نکته واقف شد که ليزر تحولي بي سابقه در اين عرصه ايجاد کرده است که دامنه رشد آن هر روز گسترش مي يابد. امروز اگر شاهد محصولاتي باشيم که به جهت کيفي و مرغوبيت در کمترين زمان به بازار عرضه ميشود، متوجه نقش و اهميت ليزر در صنعت خواهيم بود.
موارد استفاده از ليزر در صنعت عبارتند از:
• ايجاد سوراخ در تمامي وسايل مانند: پستانک بطري نوزاد، کاغذ، الماس (به وسيله ليزر ياقوتي)، عدسيﻫا و غيره. با تمرکز باريکهﻯ ليزر ميتوان سوراخﻫايي به ابعاد چند ميکرون در مدت زمان 10¯³الي 10¯ ثانيه در سراميک، شيشه و پلاستيک ايجاد کرد.
• جوش دادن يا متصل کردن دو فلز به يکديگر، خواه کوچکترين سيمﻫا و خواه صفحهﻫاي فولادي عظيم که انجام اين عمل با ليزر دو مزيت دارد:1- جوشﻫاي ايجاد شده با ليزر محکمتر از جوشﻫاي معمولي است. 2- به علت دقيق بودن باريکهﻯ ليزر کمترين تغيير شکل دراثر گرما در فلز مورد نظر پديد مي آيد. ليزر در کنار يک CNC يک سيستم کاملا˝ پيشرفته را براي جوش دادن ايجاد ميكند که صنعت گران قادرند با سرعت زياد، دقت بالا و هزينه کمتر از آن استفاده کنند. مثل جوشکاري چرخ دندهﻫايي که براي هم زمان کردن ساز و کار انتقال در اتومبيل به کار ميﺮوند.
• بريدن يا حک کردن حروف روي سختترين فلزات با استفاده از ليزر ديﺍکسيدکربن که اين کار با متمرکز کردن ليزر با عدسي بر روي فلز و ايجاد حرارت بيش از C˚4000 است. اما با استفاده از دو آينه ميتوان ليزر را هدايت و هر شکل مورد نظر را در لحظهﺍي بسيار کوتاه به دست آورد. نمونه بارز اين عمل دستگاه حکاک ليزري است که چندي پيش به وسيلهﻯ محققان کشورمان ساخته شد. به اين ترتيب که ابتدا طرح دلخواه به کامپيوتر داده ميشود و سپس ليزر طرح مورد نظر را د

ر زماني بسيار کوتاه حک ميكند. از جمله کاربردهاي آن براي کشيدن هويه بر روي سنگ است.
محاسن برش با ليزر: 1- مواد کاملا متنوعي را ميتوان با ليزر برش داد. 2- برش بسيار دقيق و ظريف است. 3- تغيير شکل و صدمه ﺩيدگي در قطعه بسيار کم است. 4- سيستم قابليت خودکار شدن دارد و لذا در توليد قطعات صنعتي سرعت قابل ملاحظهﺍي دارد.
فلزات را ميتوان با ليزر CO2 و باريکهﻯ گاز اکسيژن برش داد که اين کار چند مزيت دارد: 1-از انرژي با واکنش گرمازايي بين فلز و اکسيژن فراهم ميشود. 2- قطعات بريده شده کيفيت بسيار خوبي

دارند زيرا باريکهﻯ اکسيژن موجب خارج شدن مواد ذوب شده ميشود. 3- موجب سرد شدن محل برش ميشود.
• آلياژکاري سطحي که روشي است براي پردازش ماده که ماده سطحي را با ماده داخلي ديگري با عمليات حرارتي به وسيلهﻯ باريکهﻯ ليزري به هم وصل ميكنند. آلياژکاري سطحي ميتواند مقاومت موادي را که در شرايط کششي زيادي قرار دارند، افزايش دهد. مثلا˝ مقاومت تيغهﻯ ارهﺍي معمولي را با آلياژکاري سطحي ميتوان مستحکمتر کرد.
• عمليات گرمايي فلزات براي سختي بخشيدن به آنﻫا در توليد اتومبيل، هواپيما و کشتيﻫا حائز اهميت است. روي محفظهﻯ فلزي واحدهاي هيدروليکي کاميونﻫاي جنرال موتور با ليزرهاي گران قيمت کار ميشود. چرخ دندهﻫا و سطوحي که سيلندرهاي موتور اتومبيلﻫا را مي پوشانند با گرما عمل مي آورند. زيرا به علت گرما و تماس پياپي با ساير سطوح تحت کشش هستند.
• حک کردن آرم خاصي با دقت بالا بر روي محصولات جهت جلوگيري از سوء استفاده از آن و ساخت محصولات تقلبي و متمايز کردن آنﻫا از محصولات تقلبي، به وسيلهﻯ ليزري در ابعادي حدود 50 ميکرون و در مدت چند ثانيه که به کمک در اسکز مکانيکي انجام مي شود. امروز حک کردن 300 حرف در يک ثانيه توسط ليزر امري کاملا˝ عادي است. انجام تمامي مراحل با کامپيوتر دقت را به حداکثر ميﺮساند. در ضمن انجام حکاکي با ليزر هيچ محدوديتي را به سبب نوع جنس فراهم نميكند و با قيمت نازلي در دسترس کاربران قرار ميگيرد.

مينياتوري
باريکهﻯ ليزري که از موي انسان نازکترند، ميتوانند سيمﻫايي به کوچکي mm1/0 را به هم جوش دهند. سيمﻫاي سربي را ميتوان با دقت به عناصر الکترونيکي که از سر سوزن کوچکترند وصل کرد. ريزتراشهﻫايي که از کوچکي توسط مورچه قابل حملﺍند را ميتوان با استفاده از ليزر در کسري از ثانيه به هم جوش داد.
رايجترين نوع ليزر، ديود نيمه رساناي ليزري است، که بسيار کوچک ميﺒاشد. اين ماده در ميکروچيتﻫاي کامپيوتر استفاده ميشود، به گونهﺍي که ميتوان بر روي تراشهﻯ بسيار ظريف سيليسيم تاباند و با تراش دادن آن نقشي از ميليونﻫا مدار بسيار کوچک ميکروسکوپي و اجزاي الکتروني را در آن ايجاد کرد.

همچنين در دستگاﻩهاي صوتي CD و درايوهاي CD و ويديو ديسک دار و چاپگرهاي ليزري و اسکنرهاي تصوير به کار ميﺮود.
دو نوع ليزري که در طرح اقتصادي به کار ميﺮوند عبارتند از ليزرهاي پرتوان بخار مس و ليزرهاي رنگينهﺍي. کاربردهاي ديگر عبارتند از خالصﺳازي مواد براي توليد نيم رساناﻫا و چشمهﻫاي پرتو ايکس که امکان ساخت ريزتراشهﻫايي که دسترسي تصادفي مستقيم به حافضه را فراهم ميﺁورند. اين ريزتزاشهﻫا قابليت ذخيرهﺍي دارند که ظرفيت حافظه آنﻫا را به جيگابيت

ميﺮساند. (1 جيگا مساوي 10 است.)

تمامنگاري (هولوگرافي)
طول موجﻫاي نورها متفاوت است و نورها با هم اختلاف فاز دارند. مﺜلاً نور سبز يک طول موج و نور نارنجي يک طول موج دارد. موج الکترومغناطيسي را ميتوان به صورت موج سينوسي نمايش داد، يعني موجي که با زمان يک چنين رابطهﺍي دارد و دامنه آن اينگونه است. (مطابق شکل) دامنه يک موج ممکن است به صورت شکل‹الف› و يا به صورت شکل‹ ب› باشد.
حال اگر دو موج با هم ترکيب شوند شکل ‹پ› به دست ميﺁيد که دو موج با هم اختلاف فاز دارند، يعني وقتي دامنه يک موج حداکثر است، دامنهﻯ موج ديگر صفر است و وقتي فيلم اين نور را مشاهده کنيم ميﺒينيم که داراي يک طرح تداخلي است و نواحي روشن تاريک در آن وجود دارد.
نقش تداخلي، ثبت خطوط روشن و تاريک است. خطوط روشن در جاهايي به وجود ميﺁيند که همﻔاز و همگام باشند. براي مشاهدهﻯ تصوير تمامنگارگري شئ، باريکهﻯ ليزر را به نقش تداخلي روي تمامنگار ميتابانيم. نقش تداخلي امواج باريکهﻯ ليزر را وادار ميﺩارد تصوير سه بعدي را بازسازي کند.
يک دستگاه هولوگرافي، مانند هر وسيلهﺍي که نور را به دو قسمت تقسيم ميكند، از چند وسيله (يک آينه، يک ليزر و فيلم) تشکيل شدهﺍست که طرز کار آن به صورت زير است:
ليزر تابيده ميشود و نور آن به دو قسمت تقسيم ميشود و يک قسمت از اين نور به سمت شئ رفته و در اثر برخورد با جسم از بخشﻫاي مختلف بازتاب شده و به فيلم برخورد ميكند. قسمت ديگر نيز به کمک يک آينه به فيلم برخورد ميكند و نقش تداخلي گفته شده به وجود ميﺁيد که اگر فيلم را ظاهر کنيم قسمتﻫاي سياه و سفيد مختلفي را ميﺒينيم که مانند ترکيب آن دو موج به ترتيب سياه و سفيد نيست زيرا آن جسم تابش منظم ندارد. حال مرحلهﻯ ساخته شدن هولوگرافي به پايان رسيده است.
براي ساختن هولوگرام 3 شرط اصلي لازم است:1. مشخص بودن درجهﻯ همدوسي ليزر 2. ليزر، جسم و صفحه بايد بر روي يک ميز بدون لرزش ثبت شود 3. قدرت تفکيک فيلم عکاسي بالا باشد.
بر اساس معادلات رياضي ميتوانيم اثبات کنيم که اگر جسم و پرتويي که بر جسم تابيده ميشود برداشته شود و پرتو ليزر به فيلم تابيده شود ميتوانيم تصوير همان جسم را ببينيم که داراي بعد است.
طرح تصوير سه بعدي را پروفسور نابود ارائه داد و امت ليت در سال 1960 اولين تمامنگارگر را ساخت.
امروزه استفادهﻫاي بسياري از تمامنگاريﻫا در زمينهﻫاي مختلف علمي ميشود:
1. استفاده از تمامنگاريﻫا در زمينهﻫاي غير تصويري در تکنولوژي کاربرد فراوان يافت

هﺍند که ميتوان آن را در تداخل سنجي تمامنگاري نام برد که با سه طريق مختلف (1بار، 2بار و 3بار نوردهي) انجام ميشود. در روش اول تنها يک تمامنگار از شئ ثبت ميكنند که اگر شئ را روي تمامنگارگرش قرار دهيم، کاملاً روي يکديگر قرار ميگيرند. حال اگر شئ را که روي تصوير قرار ميﺩهيم ايرادي پيدا کرده باشد، کاملاً مشخص ميشود. در روش دوم نيز تقريباً مانند روش اول است با اين تفاوت که دو هولوگرام از شئ تهيه ميكنند. روش سوم براي جسمﻫاي مرتعش است مثل پروانهﻯ کشتي.
2. ترکيب گرافيک کامپيوتري با روشﻫاي تمامنگاري که حاصل آن به وجود آمدن يک تصوير سه بعدي و فضايي از بيرون و داخل ساختمان. همچنين مهندسان ميتوانند مسائل غير قابل پيشﺒيني را قبل از احداث ساختمان تصحيح نمايند.
3. ايجاد مناظر سه بعدي از سلولﻫاي زنده و ساختار ميکروسکوپي درون سلولﻫا به کمک تمامنگارگر پرتوX در مدت زمان کمتر از 50 پيکو ثانيه.
4. استفاده از آرم تمامنگار در کارتﻫاي اعتباري براي جلوگيري از جعل آن ( زيرا آرم تمامنگارهاي با کيفيت را نميتوان به آساني جعل کرد.)
5. استفاده در موشکﻫاي تمام خودکار. به طوري که مناظر و تانکﻫاي دشمن را به حافظهﻯ موشي ميﺩهند و موشک با انداختن ليزر بر روي زمين تصوير آن را با تصويري که در حافظه دارد مقايسه کرده و عمل ميكنند.
6. کمک به خلبان براي داشتن فرودي بيﺨطر در تمامي شرايط جوي. به طوري که دستگاه نشانﺩهندهﻯ وضعيت مسير، تصاويري سه بعدي از مناظر بيرون بر روي يک صفحهﻯ شفاف، که درست در جلو ديد خلبان است، ايجاد ميكند.
7. يکي از بهترين روشﻫا براي ذخيرهﻯ اطلاعات، هولوگرافي است. به طوري که ميتوان تا 30 ميليون بايت اطلاعات کامپيوتري را بر روي يک ميکروفيش 4 در 6 اينچ ذخيره کرد.
8. ذخيرهﻯ اطلاعات در لاﺒهﻻي بلور جامد. مثلاً تمام اطلاعات در کتابخانهﻯ کنگرهﻯ آمريکا را ميتوان در يک حبه قند ذخيره کرد.
يکي از مزيتﻫاي تمامنگارگري نيز همين است که با وجود از بين رفتن 9/0 اطلاعات ذخيره شده، 1/0 باقيمانده کاملاً سالم باقي ميماند. زيرا تمامنگاري برگرفته از تمام قسمتﻫاي شئ است.
بعضي از دانشمندان مشغول بررسي مغز انسان هستند که چگونه اطلاعات را ذخيره ميكند. آنﻫﺍ دريافتهﺍند که ذهن انسان همانند تمامنگار است. اطلاعات را نه در يک نقطهﻯ مش

خص، بلکه در منطقهﻯ وسيعي پخش ميكنند.

ثبت با ليزر
ديسکﻫاي فشرده يا CD (compact disk) روشﻫاي جديد انقلابي ذخيرهﺳازي و انتقال صدا، تصاوير و اطلاعاتند در اين تکنولوژي از باريکهﻫاي ليزر هم براي ثبت يا رمزگذاري اطلاعات روي CD و هم جهت خواندن اطلاعات ذخيره شده استفاده ميشود.
CD در حقيقت يک هولوگراف است. ليزر نيمه رساناي موج پيوسته با قطر 7/1 ميکرون بر روي CD که داراي ميليونﻫا حفرهﻯ ميکروسکوپي که در حقيقت همان بيتﻫاي حمل ذخيرهﺳازي اطلاعات هستند، ميتابد به طوري که از لايهﻯ شفاف و نازک محافظ عبور کرده و به لايهﻯ آلمينيومي برخورد ميكند و از قسمتﻫاي صاف بازتابش مينمايد. اين پرتوهاي بازتابش شده به سمت منشور حرکت کرده و به وسيلهﻯ تقسيم کنندهﻯ منشوري باريکه به آشکارساز نوري برخورد ميكند. اين آشکارساز نوري به نور حساس است و پرتوي حاوي اطلاعات را به علائم الکتريکي تبديل ميكند. با چرخش CD (1800 دور در دقيقه) نور ليزر از تمامي قسمتﻫاي CD بازتابش ميشود.
پرتوي ليزر از قسمت پايين به CD ميتابد و بايد کاملاً بر ديسک عمود باشد، زيرا در صورتي که کاملاً عمود نباشد، باريکهﻯ ليزر به صورت کج حرکت کرده و در نتيجه CD کيفيت صدايي خوبي نخواهد داشت. کج رفتن گاهي ناشي از اين است که ديسک با جذب رطوبت تاب برميﺩارد. به اين دليل CDها با مادهﺍي که در مقابل رطوبت کمتر آسيب پذير باشد به طور تزريقي ريخته ميشوند.

ساختمان سازي و کشاورزي
ليزرها به عنوان راهنما در کارهاي ساختماني و کشاورزي استفاده ميشوند. مثلا˝ براي کنترل دقيق حرکت روي زمين باريکهﻯ ليزري را ميﻔرستند و گيرنده بولدوزر آن را دريافت ميكند و جعبهﻯ کنترل اطلاعات وسيهﻯ نقليه را به طور خودکار کنترل ميكند.
علاوه بر اينﻫا از ليزر براي هم خط کردن کامل لولهﻫاي زهکش، آب يا دستگاهﻫاي فاضلاب کار گذاشته شده به کار ميﺮود.
چون ليزرهاي تکﺮنگ واگرايي ندارند، براي هر امتداد دهي در کارهاي نقشه برداريﻫاي زير زميني نظير مترو و در رسيدن به نقطهﻯ Break through که از هر طرف حفاري ميشود تا به هم برسند کاملا˝ کاربرد دارند. توان و شدت جريان پرتوهاي ليزر گازي بسيار کم است و در اصابت با بدن نقشه بردار ايجاد صدمه نميكند و با استفاده از آن ميتوان تونلﻫا را بدون کوچ

کترين انحرافي حفر کرد. براي اين کار ليزري را در انتهاي تونل ميگذارند که باريکهﻯ آن در اثر برخورد با دريافت کنندهﻯ ماشين حفاري مسير را نشان ميﺩهد.
در کشاورزي ليزرها حتي ميتوانند کشاورزان نسبتا˝ بي تجربه را راهنمايي کنند تا زمين را براي کشت کاملا˝ ترازيابي و آن را براي آبياري محصولﻫاي غذايي آماده کشت کنند. در بسياري از کشورهاي در حال توسعه که محصولات غلات در منابع عمدهﻯ حياتي است، از اين نوع ليزر استفاده ميشود. دستگاهﻫاي ليزر زمان آمادهﺳازي خاک در زمينﻫاي بزرگ و سطح اراضي کشاورزي را به نصف زمان لازم در روشﻫاي عادي تقليل ميﺩهند.

ساير کاربردها
ليزرها و اجراي قانون
ليزرها در اجراي قانون نيز استفادهﻫايي دارند. يکي از آنﻫا شناسايي سرعتﻫاي غير مجاز است به علاوه ليزرها ميتوانند براي شناسايي اثر انگشتﻫايي به کار روند که قبلا˝ روي اشيايي مثل چرم، سلاحﻫاي چرب يا دست انسان اثرشان قابل تشخيص نبوده است. با استفاده از ليزر ميتوان سرعت اجسام متحرک را با دقت بسيار بالا اندازه گرفت.
اگر براي شناسايي سرعت غير مجاز به جاي باريکهﻯ ميکروموج از تفنگ ليزري استفاده کنيم دو مزيت دارد:
1- در فاصلهﻯ کمتري پخش ميشود.
2- برخلاف باريکهﻯ ميکوموج که نشان ميﺩاد خودرو مورد نظر از چند ماشين تندتر حرکت ميكند سرعت هر وسيلهﻯ نقليه را در کسري از ثانيه نشان ميﺩهد که مساوي تغيير فاصلهﻯ مستقيم بر زمان طي شده بين دو قرائت است.

اندازه گيري فاصلهﻫا با ليزر
ليزرها را براي اندازه گيري دقيق از خواص کوچک زير ميکروسکوپي تا فوقﺍلعاده بزرگ به کار ميﺒرند. مثلا˝ باريكهﻯ ليزري که از ليزر گازي هليم- نئون توليد ميشود، ميتواند تغيير مکاني به کوچکي 25 ميليونيم سانتيمتر را اندازه بگيرد. اين کار با وسيلهﺍي به نام تداخلﺳنج انجام ميشود. همچنين فاﺼلهﻯ بين زمين تا ماه را به وﺴيلهﻯ ليزر گازي آرگون ميتوان اندازه گيري کرد. اين عمل را با تعيين زمان رفت و برگشت و مشخص بودن سرعت نور اين فاصله را با دقت کمتر از10 سانتي متر اندازه ميگيرند.

زلزله نگاري
ماهوارهﻫايي که بازتاب باريکهﻫاي ليزر را به زمين برميگرداند ميتوانند حرکت قارهﻫا را نيز آشکار کنند. وقتي که صفحهﻫاي زمين به هم برخورد ميكنند، ممکن است جزايري به وجود آيند، آتشفشانﻫا فوران کنند يا بخشﻫايي از زمين به لرزه درآيند. ليزرها براي اندازه گيري حرکت پوﺴتهﻯ زمين در گسل سان آندريس در کاليفرنيا، مورد استفاده قرار گرفتهﺍند. اين منطقه عمدهﻯ زمين لرزه در امريکاي شمالي است که داراي جمعيت زياد و تکنولوژيﻫاي پيشرفته است. براي بررسي حرکت پوستهﻯ زمين سازمان ناسا ماهوارهﻫاي لاژئوس (ماهواره

هاي ژئوديناميک ليزري) را با استفاده از موشک دلتا پرتاب کرد. اين ماهواره باريکهﻯ ليزري را که از سه ايستگاه زميني در دو طرف گسل فرستاده ميشود به زمين باز ميگرداند تا هر تغييري را ثبت کنند و بتوانند زمين را لرزه را پيش بيني کنند.
طبق آخرين گزاشات قارهﻫا با سرعت متوسط 2 تا 5 سانتيمتر در سال جا به جا ميشوند.

صنعت نفت
امروزه نفت در دنيا جايگاه ويژهﺍي دارد به طوري که خيلي از روابط سياسي به آن وابسته است ليزرها در صنعت نفت کاربرد فراوان دارند از جمله:
1- برش و جوش دادن لولهﻫاي نفت با استفاده از ليزرهاي توان بالا.
2- نشت يابي مخازن نفت.
3- ارتفاع سنجي مايعات در مخازن نفت.
4- فشارسنجي و دماسنجي چاهﻫاي نفت با استفاده از فيبر نوري.

ليدارها و ليزر
از ليدار براي مطالعهﻯ تودهﻫاي غبار و ساير مواد آلوده کننده که از مراکز صنعتي و آتشﻔشانﻫا برميﺨيزد و همچنين عمق پيمايي جهت محاسبه ارتفاع و چگالي بهره گرفته و مورد مطالعه قرار ميگيرد و ميزان آلودگي هوا مشخص ميشود اکنون سيستمﻫايي به منظور عمق پيمايي ساخته شده است که حاوي يک دستگاه فرستندهﻯ اشعه ليزر و يک دستگاه گيرنده که دامنه و زمان تاخير رادارهاي نوري منعکسه را اندازه گيري ميكنند، ميﺒاشد. هر قسمت از جو پالسﻫايي با طول موج معين نياز دارد و فرکانس آن قابل تغيير است و به اين دليل به ليزري نياز داريم که هر کدام مناسب براي لايهﻯ مخصوصي از جو است.
با افزايش مولکولﻫاي سديم به مادهﻯ فعال ليزر متناوب گازي، ليزر سديم قادر است امواجي با طول موج متعلق به منطقه زرد در طيف نور را ساطع کند که ميتوان با آن چگالي پراکندگي سديم را در نور مورد آزمايش قرار داد. ليزر امکان کشف هواي توفاني را به وجود مي آورد.
بعضي از ليزرها تا ارتفاع حدود km 80 را مورد مطالعه قرار ميﺩهند. در انستيتو ماکس پلانک در آلمان دستگاه ليداري که با ليزر اگزيمر کار ميكند در کشتي قرار داده شده است تا ترازهاي ازن جو بالايي اقيانوسﻫا را بررسي کند.

پاکسازي ديوار نوشتهﻫا به کمک ليزر
"ديويد ماتيو" اولين کسي بود که به فکر استفاده از ليزر براي پاکسازي ديوارها افتاد. اولين بار از يک ليزر آزمايشگاهي براي آزمودن اين ايده استفاده کرد. هنوز پيشرفتﻫاي حاصل از محصولات جانبي اين کاربرد در نيمه راه است. اين پيشرفت مديون گروه متخصصان برنامهﻫاي ليزري به سرپرستي "لويد هاکل" ميﺒاشد. با پيشرفتﻫاي آتي در اين زمينه جداسازي لايهﻫاي سطحي حساس از سطوح غير حساس امکان پذير خواهد بود.
ايدهﻯ استفاده از ليزر جهت پاک کردن حروف چاپي از روي کاغذ سالﻫا پيش به مرحلهﻯ عمل درآمده بود. مشکل عمدهﺍي که با آن مواجهﺍيم هزينهﻫاي تلف شده ماليات دهندگان و آثار مخرب محيطي است که پاکسازي رنگﻫا مانند ديوار نوشتهﻫا و رنگﻫاي
اصل اساسي استفاده از سيستم ليزر زدايي رنگﻫا کندن رنگ به وسيلهﻯ فشار امواج "فوتواکوستيک" است. هنگامي که اشعهﻯ ليزر از نظر قدرت و پالس تنظيم گشته و به سطح رنگي ميتابد انرژي حاصله به صورت گرما و امواج صوتي تغيير شکل ميﺩهد. امواج صوتي از ميان لايهﻯ رنگ عبور کرده و به سطح محکم زيرين برخورد مينمايد و برميگردد. امواج بازگشتي با امواج ورودي برخورد نموده، تداخل مخربي در لايهﻯ رنگ ايجاد مينمايد که در نهايت منجر به انفجار لايهﻯ رنگ و تبديل آن به پودر ميشود.
کاربرد ليزر در مبحث نظامي
امروزه ليزرها در عمليات نظامي کاربرد گستردهﺍي دارند و دامنهﻯ استفاده از آنﻫا روز به روز وسيعتر ميشود. پرتوهاي ليزر هدف مورد نظر را روشن ميكند و در نتيجه حمله به آن آسانتر صورت ميگيرد و موشکﻫاي هدايت شونده ليزري بدون هيچ خطايي هدف را نابود ميكنند.

سلاحﻫاي ليزري
خصوصيات مهم سلاحﻫاي ليزري عبارتند از: سرعت فوقﺍلعاده زياد و عدم پراکندگي و فقدان نوري و امکان بهره گيري در جو بالا و عدم پيچيدگي دستگاه ليزر که در درون زمين به منظورهاي ياد شده مورد استفاده قرار ميگيرد. کاربرد سلاحﻫاي ليزري براي از بين بردن کلاهکﻫاي اتمي و هستهﺍي موشکﻫاي بالستيکي با ايجاد آلودگي کمتر راديوﺍکتيويته در جو و فضاي بالاي جو در مقايسه با به كارگيري ضد هواييﻫاي مخصوص موشکﻫاي بالستيک مجهز به کلاهک هستهﺍي از مزاياي بهتري برخوردار است. براي از بين بردن موشک دشمن و جلوگيري از رسيدن آن به هدف ميتوان با استفاده از ليزر داخل پوسته يا سکان (هدايت کننده) را سوزاند که با اين عمل سيستم کنترل آن از حرکت ميﺍفتد و موجب مرتعش شدن موشک و انهدام کامل آن ميگردد. سيستم ضد موشک بالستيکي با استفاده از ليزر قادر است علائم براي آگاهيﻫاي قبلي را دريافت کند. اين علائم شامل اطلاعات در مورد مختصات موشک نزديک شونده است وايستگاه ردياب ميﺒايستي با اندازه گيري فاصله موشک بالستيکي به وسيلهﻯ رادار به طرف آن نشانه گيري نمايد. يک چنين رادار پتيکي ميتواند اطلاعات دقيقي از مختصات هدف را تهيه نمايد و اين اطلاعات براي فعال نمودن سيستم ديگري که حاوي يک ليزر قوي است و براي منهدم کردن هدف طرح ريزي و آماده شده ضمير ميﺒاشد. رادار نوري، ليزر قوي را در زمان مورد نياز به طرف آسيب پذيرترين نقطه (نقطهﺍي که بايد سوزانده شود) موشک بالسيکي متمرکز ميكند. بنيانگذار اين طرح اعتقاد دارد که پس از استفاده از سلاحﻫاي ليزي تعيين هويت جنگنده پس از انهدام غير ممکن ميگردد. در نيروي هوايي امريکا دستگاه مخصوصي جهت راهنمايي بمبﻫاي هوايي با استفاده از ليزر ساخته شده است. راهنماي اين گونه بمبﻫا با استفاده از ليزر که در اثر برخورد با هدف منعکس ميگردد امکان پذير است. لازم به ذکر است ليزري که هدف را روشن ميكند از يک منبع مستقل تغذيه ميگردد. بمبﻫايي که به وسيلهﻯ ليزر هدايت ميشوند فقط به جاي بال معمولي مجهز به بال قابل کنترل به وسيلهﻯ ليزر از روي زمين ميﺒاشند. آزمايش در مورد اين بمبﻫا نشان داد که احتمال خطا در برخورد با هدف اين گونه بمبﻫا در حدود 1/0 کمتر از خطايي است که هنگام استفاده از بمبﻫاي معمولي استفاده ميگردد. لازم به ذکر است که امريکاييﻫا در جنگ ويتنام از بمبﻫاي هدايت شونده به وسيلهﻯ ليزر استفاده نمودند. از انرژي پرتو ليزر متمر

کز شده ميتوان به عنوان يک اسلحهﻯ مخرب استفاده نمود. اگر نور و گرماي خورشيد بر روي يک بطري شيشهﺍي که در گوشهﺍي از يک جنگل افتاده بتابد و سپس روي يک برگ خشکيده متمرکز گردد موجب آتش سوزي مي شود. ازيک پرتو ليزر قدرتمند نيز ميتوان براي به آتش کشيدن هدفﻫاي دشمن نظير پلﻫا و خطوط راه آهن و تاسيسات استفاده کرد. همچنين به کمک پرتو ليزر ميتوان علفزاري را آتش زد و دشمن را از مخفيگاهش بيرون کشيد. اين پرتوهاي ليزر را ميتوان از طريق هواپيما، موشک و يک وسيله نقليه مستقر در خشکي يا حتي از

طريق ماهوارهﺍي در فضا به هدف مورد نظر تاباند. البته استفاده از اين سيستم در خشکي ه علت ايجاد اثر شکوفايي گرمايي که در جو رخ ميﺩهد، اقتصادي و عملي نيست. به علت ايجاد عمل جذب جو مانند يک عدسي منفي کار ميكند و باريکه را واگرا ميﺳازد.
تفنگﻫاي ليزري سلاحﻫاييﺍند که با استفاده از ليزر ياقوتي کار ميكنند که محيط فعال آن باتري است و از فشنگﻫاي مخصوص تشکيل شده است که به راحتي قابل تعويض ميﺒاشد.
اين تفنگﻫا در ارتش امريکا استفاده ميشوند و وزن آن حدود kg 3/11 ميﺒاشد و ميتوانند يک بار در هر ثانيه شليک شوند و در صورت برخورد به چشم انسان آسيب جدي ميﺮسانند و چون زمان پالس (تپ)هاي آن کوتاه است موجود زنده فرصتي براي دفاع ندارد.

موشکﻫاي هدايت شوندهﻯ ليزري
يک موشک به واﺴﻃهﻯ داشتن ژيرسکوپ قادر است بدون آنکه از مسيرش منحرف شود در هوا اوج بگيرد يک مسافت ياب ليزري ميتواند ارتفاع موشک از سطح زمين يا فاﺼلهﻯ آن از خطوط مرزي نظير پلﻫا و ساختمانﻫاي بلند را اندازه گيري کند و يک سيستم هدايت کنندﻩﻯ ليزري قادر است موشک را به سمت هدف هدايت کند.

فاصله يابﻫاي ليزري
استفاده از فاصله يابﻫاي ليزري دو مزيت دارد:
1- وزن سبک، قيمت و پيچيدگيﻫاي آن
2- قدرت کاري دستگاه در هنگام حرکت يا در بالاي سطح آب
طرز کار فاصله يابﻫا به شرح زير است:
در لﺤﻇهﻯ t₀ تپ ليزري از سيستم به سمت هدف ارسال ميشود ودر لﺤﻇهﻯ t₁باز ميگردد. با توجه به اينکه سرعت نور C است، در مدت زمان (t₁ - t₀ ) فاصلهﻯ 2x (رفت و برگشت) را پيموده است، فاصله x بدست مي آيد.

دوربينﻫاي مجهز تپي را براي اندازه گيري فاصله به کار ميﺒرند و وقتي با آن هدف را نگاه ميكنند يک تپ ليزر نامرئي شليک ميشود. زماني که طول ميكشد تا تپ به فاصله ياب برگردد رااندازه ميگيرد و پس از تبديل الکتروني به فاصله براي خواندن ديده بان آماده مي شود. در ارتش در فاصله يابﻫا از ليزر استفاده ميشود. يکي از جديدترين فاصله يابﻫا، فاصله ياب ليزري است که در جيب جا ميگيرد. منبع انرژي آن باتري بوده و حدود 5/0 کيلوگرم وزن دارد.
ليدار وسيلهﺍي است مشابه رادار که از تپﻫاي نور ليزر بهره ميگيرد و براي تعيين ميزان دوري هدفﻫاي دشمن استفاده ميشود و از ليدار به عنوان روشي براي مراقبت زميني نيز استفاده ميشود.

کاربرد ليزر در پزشکي
کاربرد ليزر در علم پزشکي و از جمله در بيماريﻫاي پوستي از حدود چهل سال پيش شروع شده و با پيشرفت دستگاهﻫاي دقيق، منظم، موثر و کم عارضه جايگاه ويژه و وسيعي در درمان بيماريﻫا پيدا کرده است. مکانيسم اثر ليزر جذب نور پرانرژي توسط بافت هدف ميﺒاشد. با تابش نور پر انرژي ليزر بافت هدف شديداً گرم ميشود و بعضي سلولﻫا را تخريب ميكند در حالي بافت اطراف بدون صدمه سالم ميماند و براي هر ضايعه و بيماري خاص بايد در انتخاب نوع ليزر دقت فراواني داشت.

چشم
درمان بيماريﻫاي چشم
ليزرها وسايل دقيقي هستند که ميتوانند بدون بريدن يا اختلال در ساير قسمتﻫاي چشم براي دستيابي به ساير بافتﻫاي عمقي داخل چشم به کار روند. کوچکترين چاقوي جراحي معمولا˝ برشﻫايي به پهناي سر سنجاق ايجاد ميكند و به بافتﻫاي مجاور نيز آسيبي نمي زند. باريکهﻯ ليزري ميتواند برشي به اندازه يک سلول ايجاد کند. تپﻫاي ليزري چنان سريع عمل ميكنند (شايد 6000 بار در ثانيه) به طوري که بيمار فرصتي براي پلک زدن و درد احساس نميكند.
جراحي چشم
شبکيه لايه بسيار حساس به نور است و در قسمت پسين چشم واقع شده است. بعضي وقتﻫا اين لايه از لايهﻯ مشميه جدا ميشود و در نتيجه شخص بينايي خود را از دست ميﺩهد، اما امروزه نور سبز ليزر آرگون اين امکان را فراهم کرده است که اين لايه را به محل جوش بزنيم بدون اينکه کوچکترين آسيبي به چشم وارد شود. در اين جراحي ليزرهايي با توان پايين مورد استفاده قرار ميگيرد. PRK مخفف کلمات فتوريفراکتيو کراتکومي است ک. همچنين در درمان دوربيني و پيرچشمي ميتوان از ليزر بهره جست.
يکي از ناراحتيﻫاي جدي چشم، آب مرواريد است که موجب تيره شدن عدسي شفاف چشم ميشود. در زماني به فاصلهﻯ يک ميلياردم ثانيه نور فروسرخ شديدي به داخل چشم از ليزر آلومينيوم گارنت روزنهﺍي در پرده تار پديد ميﺁورد ديد واضح را بر ميگرداند که در نوع پيشرفتهتر آن اين سلولﻫاي آسيب ديده بخار ميشوند. اين عمل حتي مي تواند سرپايي صورت گيرد و به علت نبودن عصب در پشت عدسي چشم بيمار، دردي احساس نميشود. براي کساني که مي خواهند عينکشان را بردارند، با استفاده از ليزر يک لايه از سطح قرنيه را برميﺩارند تا تصوير جسم در جاي معين بيفتد.

افرادي که مرض قند دارند، رگﻫاي چشم حالت طبيعي خود را ندارند و از جدار آن مايع و پروتئين نشت ميكند. با استفاده از ليزر نقاط پردهﻯ چشم را ميﺳوزانند تا ديد بيمار کم نشود.
در درمان استحالهﻯ لکهﺍي، لايهﻫاي عصبي پرده چشم نازک شده در نتيجه رگﻫا به آن نفوذ کرده و ديد بيمار را کم ميكنند، با ليزر ميتوان اين رگﻫا را از بين برد.

پوست
درمان سرطان پوست با ليزر
ليزر درماني يا نتوديناميک از روشﻫاي نسبتا˝ نوين است که در حال حاضر در درمان سرطانﻫا به کار ميﺮود. در اين روش مواد حساس به نور که در سلولﻫاي تومور آن جمع شدهﺍند توسط يک منبع نوري که عمدتا˝ از ليزر استفاده ميشود، تحريک شده و در نهايت منجر به مرگ سلول مي گردد. اين نوع درمان در دنيا سابقه طولاني ندارد و حدود دو سال است که رايج شده است. در کشور ما هم اين کار از مدتي پيش شروع شده است. ليزر به کار رفته در اين روش بخار طلا مي باشد واز ليزرهاي ديويدي و بخار مس هم ميتوان براي درمان اين نوع سرطان استفاده کرد.

کاربرد ليزر در بيماريﻫاي پوستي و زيبايي
انواع مختلف ليزر در درمان بيماريﻫاي پوستي و زيبايي کاربرد دارد که به طور اختصار شامل :
• درمان ضايعات و خالﻫاي عروقي که رنگشان معمولا˝ قرمز ميﺒاشد که شامل: رگﻫاي واريسي، رگﻫاي قرمز زير پوست که معمولا˝ روي صورت و در اثر آفتاب سوختگي مکرر و يا به دليلي که پوست نازک شده باشد به وجود ميﺁيند، ماه گرفتگي، آنژيم عنکبوتي، گرانولوم بيوژنيکوم و غيره. در اين بيماريﻫا نقطه هدف پرتو ليزر هموگلوبين ميﺒاشد که در گلبولﻫاي قرمز وجود دارد.
• درمان انواع ضايعات رنگي و رنگدانهﺍي پوست که شامل: خال و خالکوبي، در اينجا نقطه هدف پرتو ليزر ملانين و رنگﻫاي خالکوبي ميﺒاشد.
• درمان و کاهش موهاي زايد و ناخواسته. در اينجا نيز نقطه نظر ملانين است که در ساقه و ريشه مو وجود دارد. پس موهاي رنگ روشن و سفيد که فاقد ملانين ميﺒاشند با ليزر از بين نميﺮوند و نياز به درمانﻫاي ديگر مثل الکتروليزر دارند.
• کاهش چين و چروک، فرورفتگيﻫا و جاي زخم و جوش.
• درمان بعضي بيماريﻫاي پوستي مثل زگيل، کلوئيد يا گوشت اضافه، ترکﻫاي پوستي ناشي از حاملگي و چاقي و ترميم زخم، پيسي و ...

• گاهي از ليزر براي برش بافت و يا برش در مواقع جراحي مشابه تيغ جراحي استفاده ميكنند که در اين روش خونريزي کمتر است.
• ليزر گاز آرگون نيز براي از بين بردن لکهﻫاي قرمز و خالﻫا به کار ميﺮود.
• در درمان بيماريﻫاي پوستي دو رنگدانه مورد هدف قرار مي گيرد. ملانين و هموگلوبين دو نقطه هدف اين گونه ليزرهاست و با تاباندن يک نور از يک دستگاه خاص با طول موج مشخص، نور به نقطه هدف برخورد کرده و هدف را با سوزاندن تخريب مي کند.

گزارشي از کاربرد ليزر در درمان بيماري آکنه
به گزارش شبکهﻯ تلويزيوني ديسکاوري، پزشکان از طريق ليزر درماني ميتوانند جوشﻫاي چرکين موسوم به آکنه را که اغلب در دوران بلوغ جوانان بروز ميكند، برطرف کنند. دکتر آنتوني چو، در بيمارستان همر اسميت لندن گفت: 41 بيمار مبتلا به آکنه تحت ليزر درماني قرار گرفتهﺍند. وي افزود: از 41 نفر، 31 نفر با اولين جلسهﻯ ليزر درماني بهبودي قابل توجهي يافتند.
به گفتهﻯ دکتر چو عليﺮغم تاثير مثبت ليزر درماني براي درمان آکنه، اين روش بيماري آکنه را معالجه نميكند، بلکه از عوارض آن روي پوست که به صورت جوشﻫاي برجسته و چرکين بروز ميكند، جلوگيري مينمايد. بعد از هر جلسه از ليزر درماني جوشﻫاي آکنه تا سر ماه ناپديد ميشوند و بعد از يک دورهﻯ سه ماهه دوباره بر روي پوست صورت، پشت، سينه و گردن يا بازو ظاهر ميشود. در اين نوع درمان دکتر چو با استفاده از "پالزداي ليزر" سلولﻫاي قرمز را هدف قرار ميﺩهد و هر جلسه ليزر درماني در حدود 10 دقيقه به طول ميﺍنجامد.

شانه ليزري
شانه ليزري از ديگر محصولات کار بدوي ليزر کمتوان است که جنبه درماني همراه با زيبايي دارد. يکي از کارهاي شانه، تحريک مکانيکي پوست سر است که با کشيدن پوست، باعث افزايش جريان خون و در نتيجه اکسيژن رساني و خون رساني بهتر به پوست سر ميشود، بنابرين رشد موتقويت خواهد شد. در شانهﻫاي ليزري علاوه بر اين تحريک مکانيکي، تحريک نوري و فتوني سلولﻫا هم صورت ميگيرد و در نتيجه باعث افزايش قطر مو، براق شدن وبالا رفتن قدرت رويش ميشود. نمونهﻯ اين دستگاه تنها در انحصار يک شرکت امريکايي است. شانه ليزري طراحي شده در کشور با اضافه داشتن امکان تنظيم طول موج و توان و زمان استفاده، مدل بالاتر اين شانهﻫا خواهد بود.

دندان پزشکي
با ليزر مي توان بافت معيوب را از بين برد. براي از بين بردن اين بافت معيوب در لثه در هر ثانيه 10 تا30 تپ شليک ميشود. که هر تپ فقط ميليونم ثانيه دوام دارد و بافت معيوب لثه را بدون آسيب به بافت سالم از بين ميﺒرد و به علت کوتاه بودن تپﻫاي ل

يزري ديگر فرصتي براي واکنش عصبي و به دنبال آن احساس درد در بيمار وجود ندارد. ليزر همچنين زخمﻫاي دهان فرنوم که به دندان آسيب ميﺮساند، غدهﻫاي کوچک غير سرطاني وغيره را از بين ميﺒرد. ليزرها در حال دگرگون کردن روش ساخت روکش دندانﻫا و پل هستند. باريکهﻯ ليزري به اطراف دندان هدايت ميشود و دادهﻫاي جمع آوري شده را به کامپيوتر ميﺩهد، آن گاه کامپيوتر روکش را طراحي و ساخت را کنترل ميكند.
- درمان پوسيدگيﻫاي پنهان دندان و پوسيدگيﻫاي دنداني پريوذتيتﻫاي مخاط دهان، اختلالات جويدن و ... توسط ليزر امکان پذير است.
- سفيد کردن دندانﻫا.
- استفاده از متهﻯ ليزري دندان پزشکي جهت تراش دادن پوسيدگي دندان.

جراحي
در زمينهﻯ پزشکي بيشترين کاربرد ليزرها در جراحي است. اما در بعضي موارد ليزر براي تشخيص نيز به کار ميﺮود. (استفاده باليني از ميکروفلوئورمتر جريان، سرعت سنجي براي اندازهگيري سرعت خون، فلوئورسان ليزري، آندوسکوپي ناي براي آشکارسازي تومورهاي ريوي در مراحل اوليه.)
به طور عمده سه نوع ليزر در جراحي کاربرد دارد: 1- ليزر گاز کربنيک 2 - ليزر يون آرگون 3- ليزر ND-YAG
ليزر گاز کربنيک:اين ليزر انرژي الکترومغناطيسي همدوس با طول موج 10600 نانومتر در طيف مادون قرمز غير قابل رويت ايجاد ميكند و چون غير قابل رويت است جراح از ليزر هليوم-نئون براي نشانه گذاري استفاده ميكند. ليزر گاز کربنيک توسط آب جذب ميشود بنابراين محافظت از چشم بيمار، جراح و ساير کارکنان در اتاق عمل ضروري ميﺒاشد.

ليزر يون آرگون: اين ليزر يک طول موج ممتد با فرکانس اختصاصي بين 451 و 4/514 نانومتر در طيف آبي متمايل به سبز ميﺒاشد. ليزر يون آرگون از طريق اجسام شفاف عبور مينمايد و توسط رنگدانه جذب ميشود و وابسته به سيستم اپتيک اندازهﻯ نوراني آن تا 15/0 ميليمتر تغيير ميكند.
ليزر ND-YAG: اين نوع ليزر انرژِي الکترومغناطيسي منسجم با موج مداوم يا منقطع در طيف مادون قرمز غير قابل رويت به طول موج 1060 نانومتر ميﺒاشد.

چاقوي جراحي
شامل باريکهﻯ متمرکز شدهﻯ يک ليزر است که در واقع قطعهﺍي شيشهﺍي است که کار آن تمرکز دادن باريکهﻯ نور ميﺒاشد. اين چاقو توسط تار نوري به يک سيستم ليزر مناس مرتبط ميشود. استفاده از ليزر به عنوان چاقوي جراحي چند مزيت دارد:
• باريکهﻯ ليزر نه تنها عمل برش را انجام ميﺩهد بلکه به علت گرماﻯ ايجاد شده موجب جوش خوردن رگﻫاي بريده شده و جلوگيري از خونﺮيزي ميشود در نتيجه نيازي به انتقال خون نميﺒاشد.
• چون جراحي بدون تماس است بنابراين کاملا˝ استريليزه خواهد بود و احتمال عفونت در آن صفر است.
• اين نور مرئي نيست و مانع ديد پزشک نميشود.
• بسيار تيزتر از چاقوهاي معمولي عمل ميكند.

دور نماي پيشرفت جراحي ليزر
امروزه با پيشرفت ليزر سه نوع دستگاه مورد استفاده قرار ميگيرد:
1- دستگاه کوچک براي جراحي ميکروسکوپي در مطب و کلينيک که براي جراحيﻫاي گوش و حلق و بيني، پوست و دهان و دندان پزشکي مورد استفاده قرار ميگيرد. اين دستگاه داراي يک لولهﻯ کوچک براي صدور اشعهﻯ ليزر دارد که به آساني قابل تعويض است. منبع نيرو و واحد خنک کنندهﻯ آن در يک جعبهﻯ کوچک جاسازي شده است که به پايهﻯ ميکروسکوپ متصل ميشود.
2- دستگاه متوسط ليزر ايندريک کربنيک (5/2-1 وات) براي اتاق عمل يا کلينيک. اين دستگاه که در واقع تغييرات اصلاحي در دستگاه جراحي داده شده است، دکمهﻯ روشن کنندهﻯ مضاعف دارد. ميکروسکوپ جديدي روي دستگاه سوار شده است که عدسيﻫاي آن 300 تا 400 ميليمتر را عوض ميكند و به راحتي قابل انتقال است. به اين ميکروسکوپ ميتوان سيستم فيلمﺒرداري ويديو وصل کرد.
3- دستگاه ليزر با چند طول موج مختلف براي اتاق عمل. اين دستگاه ليزر توسط GJI طراحي شده است. لولهﻫاي صدور اشعهﻯ ليزر آنﻫﺍ به دو نوع است. يکي حاوي ليزر گاز کربنيک براي قطع و برش و ديگري ليزر نئودينيوم (ND-YAG) براي انعقاد خون. نور نشانه گذار به رنگ قرمز، سبز يا آبي ميﺒاشد. موارداستفادهﻯ اين دستگاه در جراحيﻫاي گوشو حلقو بيني و برداشتن تومورهاي سرطاني ميﺒاشد.

انواع ديگر جراحي
1- شکستن سنگ کليه، سوزاندن زخمﻫاي معده و اثني عش

ر و... با استفاده از تار نوري از کاربردهاي ديگر ليزر در پزشکي است.
2- يکي از متداولترين ليزرهايي که در جراحي به کار ميﺮود ليزر گازي کربنﺩيﺍکسيد است. اين ليزر باريکه فروسرخ با طول موج توليد ميكند که توسط آب کاملا˝ جذب ميشود. بافتي که در مسير باريکهﻯ ليزر قرار ميگيرد در اثر گرماي ايجاد شده، تبخير ميشود يا ميﺳوزد. باريکهﻯ ليزر را با دقت ميتوان کنترل کرد به طوري که فقط چند سلول سطحي را بردارد و يا بافت عميقتر را ببرد.
3- به طور عمده پزشکان متخصص در بيماريﻫاي گوش و حلق و بيني براي جراحي از ليزر گاز کربنيک استفاده ميكنند.
4- جراحان دستگاهﻫاي عصبي دريافتهﺍند که براي به کار بردن ترکيبي از وسايل جراحي سنتي و ليزر گازيCO2 براي از بين بردن غدهﻫاي سرطاني در مجاورت مغز بيمار خطر کمتري دارد. وسايل سنتي براي در دسترس قرار گرفتن محل و ليزر براي برداشتن خودسازه به کار ميﺮود. ليزرها همچنين در درمان سردردها و ميگرن نيز کاربرد دارند.
5- در جراحي پلاستيک از ليزر ND-YAG و ياقوت و آرگون براي مقاصد مختلف استفاده ميشود.

درمان بيماريﻫا
درمان سرطان با کمک ليزر
پزشکان دو يا سه روز قبل از درمان، رنگينه را به بدن بيمار تزريق ميكنند که در بافت سرطاني متمرکز ميشود. نور آبي- بنفش ليزر کريپتون از طريق تار نوري به محل رشد خطرناک ميﺮود. نور ليزر باعث ميشود که غدهﻯ مهتابي روشن شود، به طوري که پزشک به آساني آن را ميﺒيند و تشخيص ميﺩهد. آن گاه طول موج ديگري از نور ليزر رنگينه را بر غده بر ميﺍنگيزند، که انرژي خود را به مولکولﻫاي اکسيژن منتقل ميكنند، اکسيژن برانگيخته تک سرطان را منهدم ميكند.
استفاده از ليزر در درمان بيماريﻫا
کاربرد در درماتولوژي: درمان سوختگيﻫا و زخمﻫاي مقاوم به درمان، درمان آکنه، اگزما، پسورياسيس، ضايعات واقدامات پيشگيرانه مثل جلوگيري از پير شدن پوست توﺴط ليزر امکان پذير شده است.
بيماريﻫاي عضلاني-اسکلتي و ارتوپدي: در درمان کشيدگيﻫاي تاندوني آرتريت روماتوئيد، رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلاني کمردردها و کشيدگيﻫا به کار ميﺮود.
بيماريﻫاي عروقي: در درمان واريسﻫاي وريدي، ضايعات عروقي حاصله از بدو تولد و ... از ليزر استفاده ميشود.

ليزرهاي باهوش
افزون بر اينﻫا از ليزرها براي دوباره باز کردن شريانﻫاي مس

دود استفاده مي شود که ليزر باهوش در اين زمينه توسعه زيادي يافته است. اين ليزر به کمک کامپيوتر انواع مختلف بافتﻫا را از روي نور مهتابي آنﻫا تشخيص ميﺩهد. ليزر باهوش از يک کامپيوتر، يک ليزر کمتوان براي تشخيص بيماري و يک ليزر پرتوان درماني و يک تار نوري که انتقال انرژي ليزر به بافتﻫا را بر عهده دارد، تشکيل شده است. تار نوري در داخل شريان مسدود تا محل انسداد کشيده ميشود. ليزر کمتوان براي تشخيص شليک ميشود و کامپ

يوتر بافت را به صورت پلاکت خون، لختهﻯ خون يا قسمتي از ديوارهﻯ شريان تحليل ميكند و تشخيص ميﺩهد اگر پلاکت يا لختهﻯ خون باشد با استفاده از ليزر درماني بخار ميشود. مزيت ليزر باهوش در اين است که به بافت سالم که زير پلاکت يا لخته قرار دارد آسيب نميﺮساند.
ليزرهاي خانگي