دانلود مقاله در مورد لیزر

word قابل ویرایش
70 صفحه
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

لیزر

مقدمه
«اقرا بسم ربک الذی خلق» بخوان به نام پروردگارت که تو را آفرید.
خدایا اولین سخن تو با پیامبرت خواندن بود. توخیر بندﻩات را در دانشمند بودن او میﺩانی. پس خدایا شناخت علوم بر ما آسان ساز. یعنی شناختن و دانستن چیزی همان طور که هست واین از صفات خداوند است. از آغاز آفرینش انسان تاکنون میلیونﻫا سال میگذرد. در این سالها انسان

شاهد تغییرات زیادی در محیط پیرامونش بودهﺍست. تمامی این تغییرات ناشی از قدرت عقل و قوﻩی اراده و تصمیمگیری اوست.اما امروزه شاهد پیشرفتﻫای شگرفی در علوم مختلف از جمله پزشک، شیمی، زیستشناسی، ارتباطات و… هستیم که بسیاری از این پیشترفتﻫا را مدیون اختراع پرتویی شگفتﺍنگیز به نام لیزر میﺩانیم.

لیزر یا به اصطلاح نور باشکوه نوع کامﻸ جدیدی از نور است که بسیاری از آرزوﻫای رویاگونهﻯ بشتوان عجایبی به بار آورد و هر مادهﻯ شناخته شده روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کرد.
لیزرها آن چنان قدرتمند هستند که میتوانند فرﺁیند همﺠوشی هستهﺍی را ایجاد نمایند همان فرﺁیندی که در خورشید صورت میگیرد که برای به وجود آمدن آن گرمایی بالغ بر K10 نیاز است.
امروزه لیزرﻫا کاربردﻫای وسیعی در علوم مختلف از جمله: صنعت، پزشکی، کشاورزی، ساختمان سازی، هولوگرافی، شیمی، زیست شناسی و ارتباطات یافتهﺍند.
هدف ما از انجام چنین تحقیقی آشنایی بیشتر با لیزر و کاربردﻫای آن ﺍست تا بتوانیم علت اصلی پیشرفتﻫای بشر را در بسیاری از زمینهﻫای علمی و تحقیقی دریابیم و از آنﻫا در جهت پیشرفتﻫای جدیدی برای کشورمان وتمام جهانیان استفاده کنیم.

فصل اول:
لیزر

ماهیت نور
اسحاق نیوتن در سال ۱۶۷۲ برای اولین بار نظریهﻯ ذرهﺍی بودن نور را بیان کرد و انیشتین نیز با انجام آزمایش فوتوالکتریک نظریهﻯ نیوتن را ﺗﺄیید کرد. نیوتن هم چنین با عبور دادن نور از منشور توانست نور را تجزیه کند.

نور خود یک موج الکترومغناطیسی است و میﺩانیم که موج دارای ۳ مشخصهﻯ اصلی: بسامد، دوره و طول موج است. طول موج یکی از مهمترین مشخصهﻫای موج است که با انرژی رابطهﻯ عکس دارد. بنابراین موجﻫای مختلف را میتوان به صورت طیف موجﻫای الکترومغناطیسی نمایش داد.
کریستین هویکینس، فیزیکﺩان هندی برای اولین بار توانست به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ماهیت موجی بودن نور را بیان کند و توماس یانگ با آزمایش پراش نور آن را ثابت کرد.
لیزر در واقع نوعی نور است و با توجه به محیط فعالش در قسمتﻫای مختلف طیف موجﻫای الکترومغناطیسی قرار میگیرد.
تاریخچهﻯ پیدایش لیزر
در سال ۱۹۱۷ میلادی انیشتین تحقیقی را بر روی نظریهﻯ نور و تشعشع آغاز کرد. در پیﺁمد این تحقیقات، انیشتین در مقالهﻯ علمی خود «در نظریهﻯ کوانتومی تشعشع» چگونگی تحریک شدن اتمﻫا و آزاد کردن نور از آنﻫا را شرح داد که در قسمتﻫای بعدی به تشریح کامل آن میﭘردازیم.
بعد از انیشتین، تاونز به در خواست نیروی دریایی آمریکا برای ساخت وسیلهﺍی که بتواند بسامد بالای میکروموج، جهت استفاده در ارتباطات تهیه کند، مشغول به تحقیق در مورد گسیل القایی شد. وی سرانجام در سال۱۹۳۵ با استفاده از ماده فعال آمونیاک توانست میزر را تولید کند. تاونز پس از اختراع میزر که اولین کاربرد عملی اصول انیشتین در مورد گسیل القایی بود به فکر ساخت دستگاهی بود که بتواند طول موجﻫای کوتاهتری نسبت به میکروموج داشته باشد.
سرانجام در سال ۱۹۵۹ دکتر تئودور مایمن فکر تاونز را به نتیجه رسانید و اولین لیزر راساخت. مایمن با قرار دادن میلهﺍی از یاقوت مصنوعی درون شیشهﺍی مار پیچی که دو انتهای میله صیقل داده شده بود، توانست لیزر را تولید کند.
پس از دو سال آقای علی جوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم-نئون (He-Ne) را ساخت. اما به طور کلی علت اصلی مشغول شدن فکر دانشمندان به تولید لیزر، ساخت وسیلهﺍی بود که بتواند نور همدوس تولید کند.
لازم به ذکر است، تفاوت اصلی «میزر» و «لیزر» که هردو کوتاه شده عباراتی به معانی «تحریک میکروموج با تابش گسیل القایی» و«تقویت نور با تابش گسیل القایی» هستند، در طول موجشان است و طول موج میزر بلندتر از طول موج لیزر است. با توجه به این که طول موج با انرژی رابطه عکس دارد، پس میتوانیم دریابیم که انرژی میزر از انرژی لیزر کمتر است.
در ضمن امروزه لیزرها گسترش بسیار زیادی یافتهﺍند و با پیشرفت روز افزون مکانیک کوا

نتومی و جنبهﻫای ذرهﺍی نور و تولید آینهﻫایی با توان بالا، دانشمندان لیزرهایی با توان خروجی بهتر (لیزرهای توان بالا) ساختهﺍند.

گسیل خود به خود
هر اتم از سه قسمت الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شدهﺍست که علت اصلی ایجاد لیزر، جابهﺠایی الکترونﻫا بین لایهﻫای الکترونی است که همﺍکنون به تشریح کامل آن می

ﭘردازیم.
همانطور که میدانیم الکترون در اتم بر روی مداری که از نظر انرژی مشخص شدهﺍست، در گردشﺍند. حال فرض کنیم که الکترونی به طریقی، مﺜﻸ به وسیلهﻯ تحریک الکتریکی به ترازی با انرژی زیادتر انتقال داده شده باشد. بدیهی است که این الکترون تمایل دارد که به مدار پایینتر، یعنی مداری که انرژی آن کمتر است، فروﺍفتد. در این فروﺍفت، الکترون مقداری از انرژی خود را به صورت انرژی الکترومغناطیسی از دست میﺩهد.
میﺩانیم که اگر E2 و E1 به ترتیب انرژی مربوط به ترازهای با انرژی پایینتر اتم باشد، فرکانس نور گسیل شده از رابطه E2-E1=hu0 به دست میﺁید. این فرآیند را گسیل خود به خود (گسیل تابشی) میگویند. نوری که برای روشنایی منازل از آن استفاده میکنیم، یا نوری که از خورشید به ما میﺮسد و یا چراغﻫای نئونی که برای تزیین سردرهای فروشگاهﻫا به چشم میﺨورد، همگی حاصل تابش خود به خود است.
حال اگر بخواهیم الکترونی را در یک اتم از تراز پایینتر (انرژی کمتر) به تراز بالاتر (انرژی بیشتر) انتقال دهیم، باید مقداری معین انرژی صرف کنیم. یعنی از نظر مقدار، درست برابر با همان انرژی است که الکترون در صورتی که از مدار بالاتر به مدار پایینتر سقوط میکرد باید پس میﺩاد. این فرآیند را جذب میگویند. پس باید در ابتدا عمل جذب صورت گیرد تا منجر به گسیل خود به خود شود.

جذب

گسیل
خود به خود

گسیل القایی
تابش فرآیندی است که طی آن گرما میتواند انتقال یابد. توان تابیده به ضریب گسیل Σ بستگی دارد که تابش را به خوبی جذب مﻰکند و جسمی که سطحش صاف و کامﻸ سیاه باشد ( یعنی جذب کنندهﻯ کامل باشد) گسیلندهﻯ کامل نیز هست که ضریب گسیل آن ۱=Σ است وقتی جسمی گرم شود، هم شدیدتر تابش میکند و هم رنگش عوض میشود، مانند دستهﻯ لامپ التهابی. البته شدت این تابش به طول موج دما بستگی دارد. پلانک سعی کرد فرمولی برای این موضوع بیان کند. از این رو این نظریه به نظریه پلانک است.
انیشتین با استفاده از نظریهﻯ تابش جسم سیاه توانست اثبات کند، علاوه بر تابش خود به خود تابش القایی نیز فوتون تولید میکند. شرح آن به صورت زیر است:
وقتی یک الکترون در تراز بالا قرار دارد، با برخورد به یک فوتون دیگر، مجبور به واکنش با آن فوتون و سقوط به تراز انرژی پایینتر میشود در اینجا فوتون القاکننده به حرکت خود ادامه میﺩهد و ف

وتون القاشونده در اثر رها شدن انرزی الکترون به دست میﺁید. فوتون اول (القاکننده) و فوتون دوم (القاشونده) هر دو همﻔاز و همراه هستند. به این پدیده گسیل القایی میگوییم. زیرا یک فوتون تولید، یک فوتون دیگر را بر میﺍنگیزد.
در لیزر نور از طریق گسیل القایی ایجاد میشود. در ضمن واژهﻯ لیزر به خاطر همین فرآیند انتخاب شده است، یعنی از به هم پیوستن حروف اول عبارتی انگلیسی¹ به معنای تقویت نور به وسیلهﻯ تابش گسیل القایی.
از تفاوت گسیل القایی و خود به خود میتوانیم تا حدودی به خصوصیات لیزر پی ببریم:
۱٫ در گسیل خود به خود فوتونﻫا همﻔاز نیستند، در حالی که در گسیل القایی همهﻯ فوتونﻫا در یک جهت منتشر میشوند.
۲٫ نور حاصل از گسیل خود به خود ناﻫمدوس و نور حاصل از گسیل القایی همدوس است.

گسیل القایی

لیزر چگونه تولید می شود؟
هر لیزر قسمتﻫای اساسی و مشخصی دارد که به شرح زیر است:
۱- چشمهﻯ انرژی: اغلب به صورت الکتریسیته است اما به جای آن میتوان از نور معمولی، واکنش شیمیایی یا حتی لیزر دیگر بهره برد. یکی از متداولترین منابع انرژی به کار رفته در لیزرها لامپ درخش است. این لامپ شبیه لامپ درخش (فلاش) دوربین ولی خیلی قویتر از آن است. لامپ درخش باید اتمﻫا یا مولکولﻫا را به گونهﺍی سریعتر از آنکه بتوانند با گسیل عادی به

حالت پایین برود، در یک حالت برﺍنگیخته بگذارد.
۲- محیط فعال: محیط فعال مجموعهﺍی از اتمﻫا، مولکولﻫا یا یونﻫاست که بتواند انرژی را جذب و آزاد کند. این محیط فعال میتواند مثل یاقوت یا بلورهای دیگر جامد یا مثل رنگینهﻫ مایع و یا مثل گاز CO2 باشد. باریکهﻯ لیزر فقط در محیط فعال تولید میشود. مادﻩﻯ فعال در واقع قلب دستگاه لیزر را تشکیل میﺩهد . در تعریف دیگر میتوان گفت محیطی که بتوان در آن وارونگی جمعیت ایجاد کرد، محیط فعال نام دارد.
۳- ساز و کار پسخوراند : از دو سطح بازتابنده مثل آینه تشکیل شده است که در دو انتهای محیط فعال (مثل سطح تخت وصیقل داده شدﻩﻯ یاقوت مصنوعی در لیزر مایمن) قرار میگیرد که یکی از آینهﻫا به نام “خفتگر” خروجی بازتابنده جزئی است. آینهﻫای لیزر با دقت زیادی ساخته میشود. مادهﻯ به کار رفته برای ساخت آینهﻫای دارای بازتابندگی بسیار زیاد باید در ﺨﻸ تبخیر شوند و به صورت لایهﻫای بسیار نازکی به ضخامتی که ممکن است کمتر از ۰۰۰۰۲/۰ سانتی متر باشد، در روی صفحهﻫای شیشهﺍی صیقلی رسوب کند. صفحهﻫای شیشهﺍی که زیرانید نامیده میشوند به قدری تختند که هیچ فرورفتگی یا برآمدگی به عمق بزرگتر از ۰۰۰۰۰۵/۰ سانتی متر ندارد.
برای انجام عمل لیزر چندین مرحله باید صورت بگیرد. اما برای ایجاد لیزر نیازمند شرایط مخصوصی هستیم که یکی از مهمترین آنﻫا ایجاد وارونگی جمعیت به وﺴیلهﻯ پمپاژ میﺒاشد که در زیر به تشریح کامل آن میﭘردازیم.
انتقال انرژی بستگی به سطوح انرژی دارد. اگر تعداد الکترونﻫا در تراز پایین بیشتر از تراز بالا باشد عمل جذب و اگر بر عکس باشد (یعنی تراز بالا دارای جمعیت بیشتری باشد) عمل گسیل القایی انجام میشود. تحت شرایطی بالاخص در ترمودینامیکی تعداد الکترونﻫا با بالا رفتن سطح انرژی کم میشود. در صورتی که N1 را تعداد اتمﻫا در تراز پایین و N2 را تعداد مولکولﻫا در تراز بالا بنامیم، بنابراین N2<N1 میشود عمل جذب نور اتفاق میﺍفتد. اما برای ایجاد گسیل القایی باید سطوح دارای انرژی بالاتر الکترونﻫای بیشتری داشته باشند و۲>N1 N باشد. وقتی چنین شرایطی ایجاد شود میگوییم وارونگی جمعیت رخ داده است.
برای آنکه بتوانیم اتمﻫا را از تراز پایینتر به تراز بالاتر بفرستیم احتیاج به یک منبع تحریک داریم و به فرآیندی که بدان وسیله اتمﻫا به تراز تحریکی انتقال داده میشوند پمپاژ (دمش) میگویند. در لیزرهای جامد (نظیر یاقوت و یا نئودیمیئوم یاگ) از لامپﻫای درخش که در زمانی حدود چند صد میلیونیم ثانیه فعال میشوند استفاده میکنند. این روش را پمپاژ اپتیکی میگویند.
در لیزرهای گازی توسط یک منبع الکتریکی خارجی عمل پمپاژ را پمپاژ الکتریکی میگویند که علت اصلی کاربرد آن در لیزرهای گازی تبدیل گاز به پلاسما به وﺴیلهﻯ تخلیهﻯ الکتریکی است.
دو نوع پمپاژ اصلی داریم:۱- پمپاژ ذرهﺍی ۲- پمپاژ پیوسته
که تفاوت آنﻫا به شرح زیر است:
• در پمپاژ لحظهﺍی عمل پمپاژ به صورت بخشﻫایی انجام میشود اما در پمپاژ مستمر عمل پمپاژ به صورت همیشگی و مستمر است.
• در پمپاژ ضربهﺍی نیازی به سرد کردن دستگاه نیست در حالی که در پمپ

اژ مستمر نیاز است.
• در پمپاژ ضربهﺍی پالسﻫای ایجاد شده به صورت زنجیره است.
• قدرت لیزر در پمپاژ ضربهﺍی نسبت به پمپاژ مستمر بسیار بیشتر است. مثلا˝میتوان لیزری به توان ۱۰¹² را در عرض ۱۰ˉ¹¹ تا۱۰ˉ¹² ثانیه ایجاد کرد.
حال با توجه به مواد گفته شده میتوان اصول کار لیزر را توضیح داد.
مادﻩﻯ فعال هر چه که باشد در بین دو آینهﻯ نقرهﺍندود و نیمه نقرهﺍندود که به ترتیب آینهﻯ ۱۰۰% و %۸۰ گفته میشود قرار میگیرد. سپس عمل پمپاژ انجام شده و الکترونﻫا به تراز

انرژی بالاتر میﺮوند تا در هنگام بازگشت به حالت پایه فوتون گسیل شود و این فوتونﻫا با الکترونﻫای در تراز بالا برخورد کرده و عمل گسیل القایی صورت میگیرد. این فوتونﻫا با هم حرکت کرده و در هر جابهﺠایی میان آینهﻫا تعداد آنﻫا دو برابر میشود. فوتونﻫﺍ در اثر برخورد با آینهﻯ ۱۰۰% به طور کامل باز میگردند اما در اثر برخورد با آینهﻯ ۸۰% تنها %۸۰ فوتونﻫا باز میگردد و %۲۰ دیگر از دستگاه خارج می شود که در واقع همان نور لیزری است که ما میﺒینیم.
نگهﺩارهای مکانیکی بسیار دقیقی برای ثابت نگهداشتن آینهﻫا و میلهﻯ لیزر لازم است تا گسیل القایی را دقیقاً در امتداد میلهﻯ لیزر برگرداند. اگر فوتونﻫا روی خودشان بازتاب نیابند، لیزر کار نخواهد کرد.
همهﻯ فرآیندهای نوری از جمله ایجاد بلورهای میلهﻯ لیزر، ساخت آینهﻫا و صیقل دادن دو انتهای میلهﻯ لیزر باید در شرایط کاملا عاری از آلودگی انجام شود. در این موارد از اتاقﻫای خاصی به نام اتاق تمیز استفاده میشود که هیچ گرد و خاک و رطوبت ندارد به ویژه هنگام ساخت بلورهای لیزر پرهیز کردن از آلودگی مهم است، زیرا مقدار بسیار کمی از ناخالصی میتواند کارکرد لیزر را متوقف کند.
برای کاربردهای مختلف از لیزر ناچاریم که خروجی آن را کنترل کنیم. مثلا˝ متمرکز کردن پرتو روی فلزها، انحراف دادن باریکه، ساختن تپ لیزری .
تغییر به دو طریق انجام میشود:
لازم به ذکر است که خروجی لیزر به دو عامل محیط فعال و کاواک وابسته است. برای مثال برای جهت داشتن یک لیزر از نوع گازی باید فشار گاز را افزایش دهیم.
لیزرها را برحسب محیط فعالشان نامگذاری میکنند. مثلا˝ در لیزر رودامین که مایع رنگینهﻯ فلوئورسانسی است به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده میشود یا در لیزر نیمه ﺮسانا یا دیودی از بلورها که بخش کوچکی از وسایل الکترونی را تشکیل میﺩهند، به عنوان مادﻩﻯ فعال استفاده میکنند.

ویژگیﻫای نور لیزر
۱- نور لیزرها طول موج یکسانی دارد. به همین دلیل به آن نور خالص میگویند. امواج نوری لیزر هم زمان با هم گام برمیﺩارند و همﻔاز هستند و ﻘله هر موج با ﻘلهﻯ موج دیگر یکی است. از این جهت، به نور لیزر همدوس میگویند.
۲-به علت یکسان بودن طول موج یا بسامد، نور لیزر هنگام عبور از منشور تجزیه نمیشود و به صورت باریکهﻯ کوچکی خارج میشوند. (به همان صورت که داخل شده است)
۳- جهتمندی از خصوصیات دیگر نور لیزر است. نور لیزر چنانچه در محیط جذب نشود میتواند فواصل زیادی را طی کند بدون آنکه در واگرایی آن تغییر زیادی ایجاد شود.
۴- درخشانی یا روشنایی نور لیزر میلیونﻫا بار بزرگتر از چشمهﻫای دیگر مثل خورشید است.علت این امر آن است که نور لیزر همدوس (تکفام) است و در یک جهت حرکت میکند.
۵- چون انرژی ورودی را در لیزر میتوان کنترل نمود، انرژی خروجی نیز به دنبال آن تغییر می یابد بنابراین اگر برانگیختگی لیزر با پالسﻫای کوچک انجام شود، لیزر با پالسﻫای کوچک تولید

خواهد شد.
۶- موجﻫا دارای رنگ یکسانی هستند و به اصطلاح تکﺮنگ میﺒاشند.

سوئیچ Q:
استفاده از تکنیک سوئیچ Q ایجاد تپﻫای لیزر با مدت کم (۱۰ تا ۳۰ns) و در نتیجه قله توان بسیار میﺳازد. اصول تکنیک به قرار زیر است. فرض شود که یک بستاور در داخل کاواک لیزری قرار داده شده باشد، اگر بستاور در بسته شود عمل لیزر صورت نخواهد گرفت (تلف کاواک بسیشده و انرژی ذخیره شده به صورت تپی نورانی و سریع رها خواهد شد، چون تکنیک متضمن انتقال سازه Q کاواک از مقدار خیلی پایین به مقدار خیلی بالاست لذا به نام سوئیچ Q معروف است. اگر بستاور در مدت زمان کوتاهی (در مقایسه با زمان ایجاد پالس) باز شود سوئیچ Q را سریع میگویند و خروجی لیزر به صورت تک تپ خواهد بود ولی چنانچه سوئیچ Q آهسته باشد تپﻫای متعددی را در خروجی لیزر میتوان انتظار داشت.

انواع لیزرها
نوع لیزر از روی حفره لیزر (Laser cavity) مشخص میشود و نشان دهنده توزیع توان لیزر در منطقه میﺒاشد.
۱- لیزرهای جامد: بلورهای جامدی که در فرآیند لیزری مورد استفاده قرار میگیرند باید شرایط زیر را داشته باشند:
• شفاف باشند تا اولا˝ نور بتواند برای برانگیزش محیط فعال وارد آن شود، ثانیا˝خود باریکهﻯ لیزر بتواند از آن عبور کند.
• اتمﻫای محیط فعال باید بتوانند طول موجﻫای مورد نظر را به وجود بیاورند.
• باید دارای مقداری ناخالصی باشند که در بلور خالص آن وجود ندارد. بلور خالص مادﻩﻯ میزبان و فرآیند افزودن ناخالصی آلاشی نام دارد. مثلا˝ در 
اولین لیزر جامد به وسیلهﻯ دکتر مایمن کشف شد که محیط فعال آن میلهﺍی از بلور یاقوت مصنوعی است.
یک نوع لیزر جامدی که امروز کاربرد تجاری زیادی دارد، لیزر استریم آلومینیوم گارنت یا لیزر یاگ با ناخالصی نئودیم است.
از طرفی لیزرهای جامد بازدﻩﻯ زیادی ندارند و مانند لیزرهای گازی نمیتوانند باریکهﻯ نوری پیوﺴتهﺍی ایجاد کنند ولی در عوض میتوانند تپﻫای فوقﺍلعاده قدرتمندی از نور لیزر ایجاد کنند.
لیزرهای حالت جامد در کاربردهای پرتوان مانند جوشکاری و برشکاری و همچنین دستگاهﻫای دیواری فروسرخ و پژوهشﻫای علمی متداولﺍند.

طول موج لیزر عنصر فعال
نانومتر ۱۶۱۰ اربیم
نانومتر ۶۱۰ اروپیم
نانومتر ۲۰۵۰ هولیم
نانومتر ۱۰۶۰ نئودیم
نانومتر ۷۱۰ ساماریم
نانومتر ۱۱۲۰ تولیم
نانومتر ۱۰۲۰ ایتریم

۲- لیزرهای گازی: یکی از رایجترین لیزرهای گازی، لیزر هلیم- نئون است. میزان گاز هلیم ده برابر گاز نئون است و باریکهﻯ لیزری توسط اتمﻫای نئون

ایجاد میشود. این لیزر تپﻫای قدرتمندی ایجاد نمیکند ولی میتواند باریکهﻯ لیزری پیوسته تولید نماید. باریکهﻯ پیوسته همدوس کامل است و با دقت بالایی می توان آن را کنترل کرد. در ضمن اندازﻩﻯ این لیزر کوچک و ارزانتر است به همین دلیل در مخابرات، مدارس، آزمایشگاهﻫا، صنایع ساختمانی و نمایشﻫای هنری به کار میﺮود.
در لیزرهای گازی از دمش الکتریکی برای ایجاد عمل پمپاژ استفاده میکنند که نتیجهﻯ آن به وجود آمدن پلاسما است. برای ایجاد پلاسما عملی کاملا شبیه ایجاد پرتو کاتدی در لولهﻯ پرتوی کاتدی انجام میشود. وقتی جریان الکتریکی با ولتاژ بالا اعمال میشود، الکترونﻫای آزاد و یونﻫا ایجاد میشوند که مکانیسم تحریکی آن به شرح زیر اس
لیزرهای گازی اصولا مخلوطی از چند گاز است که شرح کار آن به صورت زیر میﺒاشد:
فرض میکنیم دو گاز A و B داریم. الکترونﻫای A انرژی دریافت کرده و به تراز بالاتر رفته اند. انرژی الکترونﻫای اتم A به اتم B (در حالی که در حالت تحریکی نیمه پایدار باشد) انتقال یافته و عمل لیزری انجام میشود که مکانیسم آن به شرح زیر است:A*+ B = A + B* + ∆E از گفتهﻫای بالا میتوان نتیجه گرفت که الکترونﻫا در تخلیهﻯ الکتریکی نقش اساسی دارند که انرژی خود را طی ۳ فرآیند زیر از دست میﺩهند:
الف) برخورد غیر الاستیک با اتمﻫا که موجب تحریک اتمﻫا و یونیزه شدن آنﻫا میشود.
ب) برخورد الاستیک با اتم
پ) برخورد الکترون با الکترون

 

۳- لیزرهای مایع: لیزرهایی که از مایعات به عنوان محیط فعال استفاده میکنند این مزیت را دارند که از گازها متراکمترند و مایعات را میتوان به گردش انداخت و خنک کرد. در ضمن به علت استفاده از رنگینهها که در مایع حلالی مثل الکل یا اتیلن گلوکول (ضد یخ) حل میشوند میتوان آن را تنظیم کرد. در این نوع لیزرها چشمهﻯ انرژی معمولا˝ لامپ درخشی یا یک لیزر دیگر است.
لیزر رودامین ۶G نمونهﺍی از لیزرهای رنگینهﻯ مایع است که وقتی نور برآن میتابد فلوئورسانس میشود. از لیزر یونی آرگون یا کریپتون میتوان به عنوان چشمهﻯ انرژ استفاده کرد.
از جمله استفادهﻫایی که از این لیزرهای رنگینهﺍی می شود عبارتند از:
• به علت گسیل تپﻫایی از نور لیزر خیلی کوتاه میتوان از آن برای بررسی واکنشﻫای شیمیایی در طبیعت بهره برد. درست مثل اینکه حرکت موکولﻫا بر فیلم نمایش داده شود.
• استفاده از لیزرهای رنگینهﺍی در طیفنمایی و بررسی فرآیندهای فیزیکی و ترازهای انرژی داخل اتمﻫا و مولکولﻫا.

۴- لیزرهای نیم رسانا: با نیم رسانا میتوان لیزرهایی به کوچکی دانهﻫای نمک ساخت. در این نوع لیزر که لیزر دیود هم خوانده میشود، از الکتریسیته به عنوان چشمهﻯ انرژی استفاده میشود. در لیزر نیم رسانا دو نوع ماده نیم رسانا با خواصی کنار هم قرار میگیرند تا یک پیوندگاه تشکیل شود. یک ماده با اتمﻫای باردار منفی آلاییده میشود که نوع nنام دارد و ماده دﻴگر با اتمﻫای باردار مثبت آلاییده میشود که نوع p نام دارد.
لیرزهای نیم رسانا را بر حسب خروجی آنﻫا به دو دستهﻯ لیزرهای تپی و لیزرهای پیوسته کار تقسیم میکنند و غالبا˝ لیزرهای توان بالا از نوع تپی (پالسی) هستند.
۵- لیزرهای رزینهﺍی: مواد آلی دارای خاصیت گسیل تحریکی هستند از این رو در بعضی لیزرها میتوان از آنﻫا به عنوان محیط فعال استفاده کرد. در لیزرهای رزینهﺍی از مواد آلی رنگین به عنوان مادهﻯ فعال استفاده میشود. مواد آلی رنگین موادی هستند که دارای جذب در موجﻫای نزدیک فرابنفش، مرئی و فروسرخ باشند. از این تعریف میتوان به یک خصوصیت ممتاز لیزرهای رزینهﺍی نسبت به دیگر لیزرها پی برد. از این لیزر میتوان در مطالعات شیمیایی جداسازی ایزوتوپﻫا، اسپروسکوپی، تعیین آلودگی هوا و استفاده از امور بیولوژیکی و پزشکی بهره برد.

۶- لیزر رنگینهﺍی: منبع انرژی لیزر رنگینهﺍی میتواند لامپ درخش یا یک لیزر دیگر باشد. در حالت اول از یک لامپ درخش خطی در درون یک محفظهﻯ بیضی که رنگینهﻯ لیزر در آن جریان میﻴابد استفاده میشود. لامپﻫای درخش پالسیﺍند. به گونهﺍی که میتوانند نور کافی برای تحریک مولکولﻫای رنگینه را بیرون دهند. از طرفی از لیزر دیگری به نام لیزر دمش نیز میتوان برای تحریک رنگینه استفاده کرد. این لیزر معمولا لیزر نیتروژنی پالسی یا لیزر یون آرگون پیوسته است. هنگامی که از لیزر یون آرگون پیوسته استفاده میشود، محلول رنگینه به سرعت از یک شیار جریان میﻴابد تا ورقهﻯ نازکی از رنگینه به ضخامت کمتر از ۰۲/۰ سانتی متر به دست آید.

باریکهﻯ لیزر دمش در نقطهﺍی به اندازهﻯ ۰۰۳/۰ سانتی متر در نوارهﻯ رنگینه متمرکز میشود و بعضی از آینهﻫای لیزر انحنا میﻴابند تا باریکهﻯ لیزر رنگینهﺍی را با همان اندازه متمرکز کنند. این نوع لیزر میتواند پالسﻫای بسیار کوتاهی ایجاد کند که دانشمندان از آنﻫﺍ برای بررسی پدیدهﻫای بسیار سریع در طبیعت استفاده میکنند. لیزرهای رنگینهﺍی به اندازهﻯ لیزرهای حالت جامد

یا لیزرهای گازی از نظر انرژی موثر نیستند، به گونهﺍی که نمیتوانند توانﻫای خروجی میانگین به آن زیادی ایجاد کنند. با وجود این تنظیم پذیریشان آنﻫا را برای بسیاری از کاربردﻫای لیزر ضروری ساخته است.

۷- لیزرﻫای اکسایمر: لیزرهای اکسایمر یکی از انواع لیزرهای گازی است که به عنوان پرتوانترین چشمهﻫای نور همدوس (لیزری) در ناحیهﻯ ماورابنفش محسوب میشود. مخلوط گاز آن شامل یک یا چند نوع گاز نادر و یک هالوژن دهنده که متداولترین آنﻫا HCl و NF3 و F2 میﺒاشند. دمش این لیزرها با استفاده از تخلیهﻯ الکتریکی پالسی یا بارگیری الکترونی پالسی و یا فرکانس رادیویی امکان پذیر است. این لیزرها قابلیت عملکرد با آهنگ تکرار پالس بالا را دارا هستند. آنﻫﺍ قابلیت کانونی شدن در نقاط بسیار کوچک و نیز تولید پالسیﻫای بسیار کوتاه با قله توان بالا و بازدهی نسبتاٴ خوب این لیزرها را کاربردپذیر ساخته است.

۸- اصول لیزر الکترون آزاد با همه لیزرهایی که تاکنون ملاحظه کردیم کاملا متفاوت است. منبع انرژی اصلی پرتوهای الکترونی نسبی است. (یعنی الکترونﻫایی که با سرعت خیلی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند.)

۹- لیزر بخار مس از مدتﻫا قبل شناخته شده است لیکن اهمیت اخیر آن به دلیل پیشرفتﻫایی است که در توان خروجی و در زمان عمر آن حاصل شده است. مادهﻯ فعال آن بخار مس است و برای به دست آوردن غلظت کافی مس در لولهﻯ تخلیه لازم است در دمای خیلی بالا نگه داشته شود.

۱۰- لیزرهای اکسید کربن از مهمترین لیزرها در نوع خود میﺒاشند و از نظر کاربردهای منفی میتوان آن را در زمرهﻯ مهمترین لیزرها قرار داد. این لیزر با کارایی بالا (تا ۳۰%) و توان بسیار زیاد و توان خروجی پیوسته حدود چندین کیلووات ساخته شده است. کاربردهایی از قبیل جوشکاری و برش استیل، الگوبرداری، نظامی و جوش هستهﺍی برای لیزر ممکن است.

۱۱- لیزرهای بسته بدین معنی است که در لیزری مانند هلیم نئون گازهای تحت تخلیه الکتریکی کاملا در لولهﻯ تخلیه قرار داده شدهﺍند. مشکلی که برای این لیزرها مشخصاً دی اکسید کربن وجود دارد این است که در جریان تخلیهﻯ الکتریکی مولکولﻫای CO2 به CO تبدیل میشود و این واکنش هم خیلی سریع رخ میﺩهد.

 

لیزر طول موج کار nm میانگین توان خروجی w
آرگون فلورید nm193 پالسی W 25

کریپتون فلورید nm248 پالسی W 50
گزنون کلرید nm 308 پالسی W 25
نیتروژن nm 337 پالسی W 5
گزنون فلورید nm 351 پالسی W 15
یون آرگون nm 488 پیوسته W5

بخار مس nm 511 پالسی W 30
یون آرگون nm 514 پیوسته W 5
بخار مس nm 578 پالسی W 30
بخار طلا nm 628 پالسی W 10
هلیوم نئون nm8/632 پیوسته W 001/0
یون کریپتون nm 647 پیوسته W 5

فصل دوم:
کاربردهای لیزر

کاربرد لیزر در صنعت
از جمله کاربردهای مهم لیزر به کارگیری آن در صنعت است که علت اصلی پیشرفتﻫای بشر در بسیاری از زمینهﻫاست.
پرتو لیزر با توجه به ویژگیﻫای منحصر خود که شامل تکﺮنگی، همدرسی، شدت بالا و واگرایی کم است، نشان داد که با به کارگیری آن میتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلکه تحول کیفی محصولات آن امید فراوانی پیدا نمود. به دنبال ساخت اولین لیزر گاز کربنیک در سال ۱۹۶۴ این امکان فراهم شد که بتوان با حداقل امکانات لیزرهای پرقدرتی در ناحیه حرارتی مادون قرمز، همان منطقهﺍی که مورد نیاز صنعت است تهیه و به بازار عرض

ه نمود. اینک وسیلهﺍی پا به عرصه وجود گذاشته بود که امکان فراهم نمودن یک منبع حرارتی قابل کنترل و در عین حال بسیار باریک به راحتی در دسترس کاربران قرار میگرفت. با یک نگاه گذرا اما عمیق به نقش لیزر در صنعت میتوان به این نکته واقف شد که لیزر تحولی بی سابقه در این عرصه ایجاد کرده است که دامنه رشد آن هر روز گسترش می یابد. امروز اگر شاهد محصولاتی باشیم که به جهت کیفی و مرغوبیت در کمترین زمان به بازار عرضه میشود، متوجه نقش و اهمیت لیزر در صنعت خواهیم بود.
موارد استفاده از لیزر در صنعت عبارتند از:
• ایجاد سوراخ در تمامی وسایل مانند: پستانک بطری نوزاد، کاغذ، الماس (به وسیله لیزر یاقوتی)، عدسیﻫا و غیره. با تمرکز باریکهﻯ لیزر میتوان سوراخﻫایی به ابعاد چند میکرون در مدت زمان ۱۰¯³الی ۱۰¯ ثانیه در سرامیک، شیشه و پلاستیک ایجاد کرد.
• جوش دادن یا متصل کردن دو فلز به یکدیگر، خواه کوچکترین سیمﻫا و خواه صفحهﻫای فولادی عظیم که انجام این عمل با لیزر دو مزیت دارد:۱- جوشﻫای ایجاد شده با لیزر محکمتر از جوشﻫای معمولی است. ۲- به علت دقیق بودن باریکهﻯ لیزر کمترین تغییر شکل دراثر گرما در فلز مورد نظر پدید می آید. لیزر در کنار یک CNC یک سیستم کاملا˝ پیشرفته را برای جوش دادن ایجاد میکند که صنعت گران قادرند با سرعت زیاد، دقت بالا و هزینه کمتر از آن استفاده کنند. مثل جوشکاری چرخ دندهﻫایی که برای هم زمان کردن ساز و کار انتقال در اتومبیل به کار میﺮوند.
• بریدن یا حک کردن حروف روی سختترین فلزات با استفاده از لیزر دیﺍکسیدکربن که این کار با متمرکز کردن لیزر با عدسی بر روی فلز و ایجاد حرارت بیش از C˚۴۰۰۰ است. اما با استفاده از دو آینه میتوان لیزر را هدایت و هر شکل مورد نظر را در لحظهﺍی بسیار کوتاه به دست آورد. نمونه بارز این عمل دستگاه حکاک لیزری است که چندی پیش به وسیلهﻯ محققان کشورمان ساخته شد. به این ترتیب که ابتدا طرح دلخواه به کامپیوتر داده میشود و سپس لیزر طرح مورد نظر را د

ر زمانی بسیار کوتاه حک میکند. از جمله کاربردهای آن برای کشیدن هویه بر روی سنگ است.
محاسن برش با لیزر: ۱- مواد کاملا متنوعی را میتوان با لیزر برش داد. ۲- برش بسیار دقیق و ظریف است. ۳- تغییر شکل و صدمه ﺩیدگی در قطعه بسیار کم است. ۴- سیستم قابلیت خودکار شدن دارد و لذا در تولید قطعات صنعتی سرعت قابل ملاحظهﺍی دارد.
فلزات را میتوان با لیزر CO2 و باریکهﻯ گاز اکسیژن برش داد که این کار چند مزیت دارد: ۱-از انرژی با واکنش گرمازایی بین فلز و اکسیژن فراهم میشود. ۲- قطعات بریده شده کیفیت بسیار خوبی

دارند زیرا باریکهﻯ اکسیژن موجب خارج شدن مواد ذوب شده میشود. ۳- موجب سرد شدن محل برش میشود.
• آلیاژکاری سطحی که روشی است برای پردازش ماده که ماده سطحی را با ماده داخلی دیگری با عملیات حرارتی به وسیلهﻯ باریکهﻯ لیزری به هم وصل میکنند. آلیاژکاری سطحی میتواند مقاومت موادی را که در شرایط کششی زیادی قرار دارند، افزایش دهد. مثلا˝ مقاومت تیغهﻯ ارهﺍی معمولی را با آلیاژکاری سطحی میتوان مستحکمتر کرد.
• عملیات گرمایی فلزات برای سختی بخشیدن به آنﻫا در تولید اتومبیل، هواپیما و کشتیﻫا حائز اهمیت است. روی محفظهﻯ فلزی واحدهای هیدرولیکی کامیونﻫای جنرال موتور با لیزرهای گران قیمت کار میشود. چرخ دندهﻫا و سطوحی که سیلندرهای موتور اتومبیلﻫا را می پوشانند با گرما عمل می آورند. زیرا به علت گرما و تماس پیاپی با سایر سطوح تحت کشش هستند.
• حک کردن آرم خاصی با دقت بالا بر روی محصولات جهت جلوگیری از سوء استفاده از آن و ساخت محصولات تقلبی و متمایز کردن آنﻫا از محصولات تقلبی، به وسیلهﻯ لیزری در ابعادی حدود ۵۰ میکرون و در مدت چند ثانیه که به کمک در اسکز مکانیکی انجام می شود. امروز حک کردن ۳۰۰ حرف در یک ثانیه توسط لیزر امری کاملا˝ عادی است. انجام تمامی مراحل با کامپیوتر دقت را به حداکثر میﺮساند. در ضمن انجام حکاکی با لیزر هیچ محدودیتی را به سبب نوع جنس فراهم نمیکند و با قیمت نازلی در دسترس کاربران قرار میگیرد.

مینیاتوری
باریکهﻯ لیزری که از موی انسان نازکترند، میتوانند سیمﻫایی به کوچکی mm1/0 را به هم جوش دهند. سیمﻫای سربی را میتوان با دقت به عناصر الکترونیکی که از سر سوزن کوچکترند وصل کرد. ریزتراشهﻫایی که از کوچکی توسط مورچه قابل حملﺍند را میتوان با استفاده از لیزر در کسری از ثانیه به هم جوش داد.
رایجترین نوع لیزر، دیود نیمه رسانای لیزری است، که بسیار کوچک میﺒاشد. این ماده در میکروچیتﻫای کامپیوتر استفاده میشود، به گونهﺍی که میتوان بر روی تراشهﻯ بسیار ظریف سیلیسیم تاباند و با تراش دادن آن نقشی از میلیونﻫا مدار بسیار کوچک میکروسکوپی و اجزای الکترونی را در آن ایجاد کرد.

همچنین در دستگاﻩهای صوتی CD و درایوهای CD و ویدیو دیسک دار و چاپگرهای لیزری و اسکنرهای تصویر به کار میﺮود.
دو نوع لیزری که در طرح اقتصادی به کار میﺮوند عبارتند از لیزرهای پرتوان بخار مس و لیزرهای رنگینهﺍی. کاربردهای دیگر عبارتند از خالصﺳازی مواد برای تولید نیم رساناﻫا و چشمهﻫای پرتو ایکس که امکان ساخت ریزتراشهﻫایی که دسترسی تصادفی مستقیم به حافضه را فراهم میﺁورند. این ریزتزاشهﻫا قابلیت ذخیرهﺍی دارند که ظرفیت حافظه آنﻫا را به جیگابیت

میﺮساند. (۱ جیگا مساوی ۱۰ است.)

تمامنگاری (هولوگرافی)
طول موجﻫای نورها متفاوت است و نورها با هم اختلاف فاز دارند. مﺜلاً نور سبز یک طول موج و نور نارنجی یک طول موج دارد. موج الکترومغناطیسی را میتوان به صورت موج سینوسی نمایش داد، یعنی موجی که با زمان یک چنین رابطهﺍی دارد و دامنه آن اینگونه است. (مطابق شکل) دامنه یک موج ممکن است به صورت شکل‹الف› و یا به صورت شکل‹ ب› باشد.
حال اگر دو موج با هم ترکیب شوند شکل ‹پ› به دست میﺁید که دو موج با هم اختلاف فاز دارند، یعنی وقتی دامنه یک موج حداکثر است، دامنهﻯ موج دیگر صفر است و وقتی فیلم این نور را مشاهده کنیم میﺒینیم که دارای یک طرح تداخلی است و نواحی روشن تاریک در آن وجود دارد.
نقش تداخلی، ثبت خطوط روشن و تاریک است. خطوط روشن در جاهایی به وجود میﺁیند که همﻔاز و همگام باشند. برای مشاهدهﻯ تصویر تمامنگارگری شئ، باریکهﻯ لیزر را به نقش تداخلی روی تمامنگار میتابانیم. نقش تداخلی امواج باریکهﻯ لیزر را وادار میﺩارد تصویر سه بعدی را بازسازی کند.
یک دستگاه هولوگرافی، مانند هر وسیلهﺍی که نور را به دو قسمت تقسیم میکند، از چند وسیله (یک آینه، یک لیزر و فیلم) تشکیل شدهﺍست که طرز کار آن به صورت زیر است:
لیزر تابیده میشود و نور آن به دو قسمت تقسیم میشود و یک قسمت از این نور به سمت شئ رفته و در اثر برخورد با جسم از بخشﻫای مختلف بازتاب شده و به فیلم برخورد میکند. قسمت دیگر نیز به کمک یک آینه به فیلم برخورد میکند و نقش تداخلی گفته شده به وجود میﺁید که اگر فیلم را ظاهر کنیم قسمتﻫای سیاه و سفید مختلفی را میﺒینیم که مانند ترکیب آن دو موج به ترتیب سیاه و سفید نیست زیرا آن جسم تابش منظم ندارد. حال مرحلهﻯ ساخته شدن هولوگرافی به پایان رسیده است.
برای ساختن هولوگرام ۳ شرط اصلی لازم است:۱٫ مشخص بودن درجهﻯ همدوسی لیزر ۲٫ لیزر، جسم و صفحه باید بر روی یک میز بدون لرزش ثبت شود ۳٫ قدرت تفکیک فیلم عکاسی بالا باشد.
بر اساس معادلات ریاضی میتوانیم اثبات کنیم که اگر جسم و پرتویی که بر جسم تابیده میشود برداشته شود و پرتو لیزر به فیلم تابیده شود میتوانیم تصویر همان جسم را ببینیم که دارای بعد است.
طرح تصویر سه بعدی را پروفسور نابود ارائه داد و امت لیت در سال ۱۹۶۰ اولین تمامنگارگر را ساخت.
امروزه استفادهﻫای بسیاری از تمامنگاریﻫا در زمینهﻫای مختلف علمی میشود:
۱٫ استفاده از تمامنگاریﻫا در زمینهﻫای غیر تصویری در تکنولوژی کاربرد فراوان یافت

هﺍند که میتوان آن را در تداخل سنجی تمامنگاری نام برد که با سه طریق مختلف (۱بار، ۲بار و ۳بار نوردهی) انجام میشود. در روش اول تنها یک تمامنگار از شئ ثبت میکنند که اگر شئ را روی تمامنگارگرش قرار دهیم، کاملاً روی یکدیگر قرار میگیرند. حال اگر شئ را که روی تصویر قرار میﺩهیم ایرادی پیدا کرده باشد، کاملاً مشخص میشود. در روش دوم نیز تقریباً مانند روش اول است با این تفاوت که دو هولوگرام از شئ تهیه میکنند. روش سوم برای جسمﻫای مرتعش است مثل پروانهﻯ کشتی.
۲٫ ترکیب گرافیک کامپیوتری با روشﻫای تمامنگاری که حاصل آن به وجود آمدن یک تصویر سه بعدی و فضایی از بیرون و داخل ساختمان. همچنین مهندسان میتوانند مسائل غیر قابل پیشﺒینی را قبل از احداث ساختمان تصحیح نمایند.
۳٫ ایجاد مناظر سه بعدی از سلولﻫای زنده و ساختار میکروسکوپی درون سلولﻫا به کمک تمامنگارگر پرتوX در مدت زمان کمتر از ۵۰ پیکو ثانیه.
۴٫ استفاده از آرم تمامنگار در کارتﻫای اعتباری برای جلوگیری از جعل آن ( زیرا آرم تمامنگارهای با کیفیت را نمیتوان به آسانی جعل کرد.)
۵٫ استفاده در موشکﻫای تمام خودکار. به طوری که مناظر و تانکﻫای دشمن را به حافظهﻯ موشی میﺩهند و موشک با انداختن لیزر بر روی زمین تصویر آن را با تصویری که در حافظه دارد مقایسه کرده و عمل میکنند.
۶٫ کمک به خلبان برای داشتن فرودی بیﺨطر در تمامی شرایط جوی. به طوری که دستگاه نشانﺩهندهﻯ وضعیت مسیر، تصاویری سه بعدی از مناظر بیرون بر روی یک صفحهﻯ شفاف، که درست در جلو دید خلبان است، ایجاد میکند.
۷٫ یکی از بهترین روشﻫا برای ذخیرهﻯ اطلاعات، هولوگرافی است. به طوری که میتوان تا ۳۰ میلیون بایت اطلاعات کامپیوتری را بر روی یک میکروفیش ۴ در ۶ اینچ ذخیره کرد.
۸٫ ذخیرهﻯ اطلاعات در لاﺒهﻻی بلور جامد. مثلاً تمام اطلاعات در کتابخانهﻯ کنگرهﻯ آمریکا را میتوان در یک حبه قند ذخیره کرد.
یکی از مزیتﻫای تمامنگارگری نیز همین است که با وجود از بین رفتن ۹/۰ اطلاعات ذخیره شده، ۱/۰ باقیمانده کاملاً سالم باقی میماند. زیرا تمامنگاری برگرفته از تمام قسمتﻫای شئ است.
بعضی از دانشمندان مشغول بررسی مغز انسان هستند که چگونه اطلاعات را ذخیره میکند. آنﻫﺍ دریافتهﺍند که ذهن انسان همانند تمامنگار است. اطلاعات را نه در یک نقطهﻯ مش

خص، بلکه در منطقهﻯ وسیعی پخش میکنند.

ثبت با لیزر
دیسکﻫای فشرده یا CD (compact disk) روشﻫای جدید انقلابی ذخیرهﺳازی و انتقال صدا، تصاویر و اطلاعاتند در این تکنولوژی از باریکهﻫای لیزر هم برای ثبت یا رمزگذاری اطلاعات روی CD و هم جهت خواندن اطلاعات ذخیره شده استفاده میشود.
CD در حقیقت یک هولوگراف است. لیزر نیمه رسانای موج پیوسته با قطر ۷/۱ میکرون بر روی CD که دارای میلیونﻫا حفرهﻯ میکروسکوپی که در حقیقت همان بیتﻫای حمل ذخیرهﺳازی اطلاعات هستند، میتابد به طوری که از لایهﻯ شفاف و نازک محافظ عبور کرده و به لایهﻯ آلمینیومی برخورد میکند و از قسمتﻫای صاف بازتابش مینماید. این پرتوهای بازتابش شده به سمت منشور حرکت کرده و به وسیلهﻯ تقسیم کنندهﻯ منشوری باریکه به آشکارساز نوری برخورد میکند. این آشکارساز نوری به نور حساس است و پرتوی حاوی اطلاعات را به علائم الکتریکی تبدیل میکند. با چرخش CD (1800 دور در دقیقه) نور لیزر از تمامی قسمتﻫای CD بازتابش میشود.
پرتوی لیزر از قسمت پایین به CD میتابد و باید کاملاً بر دیسک عمود باشد، زیرا در صورتی که کاملاً عمود نباشد، باریکهﻯ لیزر به صورت کج حرکت کرده و در نتیجه CD کیفیت صدایی خوبی نخواهد داشت. کج رفتن گاهی ناشی از این است که دیسک با جذب رطوبت تاب برمیﺩارد. به این دلیل CDها با مادهﺍی که در مقابل رطوبت کمتر آسیب پذیر باشد به طور تزریقی ریخته میشوند.

ساختمان سازی و کشاورزی
لیزرها به عنوان راهنما در کارهای ساختمانی و کشاورزی استفاده میشوند. مثلا˝ برای کنترل دقیق حرکت روی زمین باریکهﻯ لیزری را میﻔرستند و گیرنده بولدوزر آن را دریافت میکند و جعبهﻯ کنترل اطلاعات وسیهﻯ نقلیه را به طور خودکار کنترل میکند.
علاوه بر اینﻫا از لیزر برای هم خط کردن کامل لولهﻫای زهکش، آب یا دستگاهﻫای فاضلاب کار گذاشته شده به کار میﺮود.
چون لیزرهای تکﺮنگ واگرایی ندارند، برای هر امتداد دهی در کارهای نقشه برداریﻫای زیر زمینی نظیر مترو و در رسیدن به نقطهﻯ Break through که از هر طرف حفاری میشود تا به هم برسند کاملا˝ کاربرد دارند. توان و شدت جریان پرتوهای لیزر گازی بسیار کم است و در اصابت با بدن نقشه بردار ایجاد صدمه نمیکند و با استفاده از آن میتوان تونلﻫا را بدون کوچ

کترین انحرافی حفر کرد. برای این کار لیزری را در انتهای تونل میگذارند که باریکهﻯ آن در اثر برخورد با دریافت کنندهﻯ ماشین حفاری مسیر را نشان میﺩهد.
در کشاورزی لیزرها حتی میتوانند کشاورزان نسبتا˝ بی تجربه را راهنمایی کنند تا زمین را برای کشت کاملا˝ ترازیابی و آن را برای آبیاری محصولﻫای غذایی آماده کشت کنند. در بسیاری از کشورهای در حال توسعه که محصولات غلات در منابع عمدهﻯ حیاتی است، از این نوع لیزر استفاده میشود. دستگاهﻫای لیزر زمان آمادهﺳازی خاک در زمینﻫای بزرگ و سطح اراضی کشاورزی را به نصف زمان لازم در روشﻫای عادی تقلیل میﺩهند.

سایر کاربردها
لیزرها و اجرای قانون
لیزرها در اجرای قانون نیز استفادهﻫایی دارند. یکی از آنﻫا شناسایی سرعتﻫای غیر مجاز است به علاوه لیزرها میتوانند برای شناسایی اثر انگشتﻫایی به کار روند که قبلا˝ روی اشیایی مثل چرم، سلاحﻫای چرب یا دست انسان اثرشان قابل تشخیص نبوده است. با استفاده از لیزر میتوان سرعت اجسام متحرک را با دقت بسیار بالا اندازه گرفت.
اگر برای شناسایی سرعت غیر مجاز به جای باریکهﻯ میکروموج از تفنگ لیزری استفاده کنیم دو مزیت دارد:
۱- در فاصلهﻯ کمتری پخش میشود.
۲- برخلاف باریکهﻯ میکوموج که نشان میﺩاد خودرو مورد نظر از چند ماشین تندتر حرکت میکند سرعت هر وسیلهﻯ نقلیه را در کسری از ثانیه نشان میﺩهد که مساوی تغییر فاصلهﻯ مستقیم بر زمان طی شده بین دو قرائت است.

اندازه گیری فاصلهﻫا با لیزر
لیزرها را برای اندازه گیری دقیق از خواص کوچک زیر میکروسکوپی تا فوقﺍلعاده بزرگ به کار میﺒرند. مثلا˝ باریکهﻯ لیزری که از لیزر گازی هلیم- نئون تولید میشود، میتواند تغییر مکانی به کوچکی ۲۵ میلیونیم سانتیمتر را اندازه بگیرد. این کار با وسیلهﺍی به نام تداخلﺳنج انجام میشود. همچنین فاﺼلهﻯ بین زمین تا ماه را به وﺴیلهﻯ لیزر گازی آرگون میتوان اندازه گیری کرد. این عمل را با تعیین زمان رفت و برگشت و مشخص بودن سرعت نور این فاصله را با دقت کمتر از۱۰ سانتی متر اندازه میگیرند.

زلزله نگاری
ماهوارهﻫایی که بازتاب باریکهﻫای لیزر را به زمین برمیگرداند میتوانند حرکت قارهﻫا را نیز آشکار کنند. وقتی که صفحهﻫای زمین به هم برخورد میکنند، ممکن است جزایری به وجود آیند، آتشفشانﻫا فوران کنند یا بخشﻫایی از زمین به لرزه درآیند. لیزرها برای اندازه گیری حرکت پوﺴتهﻯ زمین در گسل سان آندریس در کالیفرنیا، مورد استفاده قرار گرفتهﺍند. این منطقه عمدهﻯ زمین لرزه در امریکای شمالی است که دارای جمعیت زیاد و تکنولوژیﻫای پیشرفته است. برای بررسی حرکت پوستهﻯ زمین سازمان ناسا ماهوارهﻫای لاژئوس (ماهواره

های ژئودینامیک لیزری) را با استفاده از موشک دلتا پرتاب کرد. این ماهواره باریکهﻯ لیزری را که از سه ایستگاه زمینی در دو طرف گسل فرستاده میشود به زمین باز میگرداند تا هر تغییری را ثبت کنند و بتوانند زمین را لرزه را پیش بینی کنند.
طبق آخرین گزاشات قارهﻫا با سرعت متوسط ۲ تا ۵ سانتیمتر در سال جا به جا میشوند.

صنعت نفت
امروزه نفت در دنیا جایگاه ویژهﺍی دارد به طوری که خیلی از روابط سیاسی به آن وابسته است لیزرها در صنعت نفت کاربرد فراوان دارند از جمله:
۱- برش و جوش دادن لولهﻫای نفت با استفاده از لیزرهای توان بالا.
۲- نشت یابی مخازن نفت.
۳- ارتفاع سنجی مایعات در مخازن نفت.
۴- فشارسنجی و دماسنجی چاهﻫای نفت با استفاده از فیبر نوری.

لیدارها و لیزر
از لیدار برای مطالعهﻯ تودهﻫای غبار و سایر مواد آلوده کننده که از مراکز صنعتی و آتشﻔشانﻫا برمیﺨیزد و همچنین عمق پیمایی جهت محاسبه ارتفاع و چگالی بهره گرفته و مورد مطالعه قرار میگیرد و میزان آلودگی هوا مشخص میشود اکنون سیستمﻫایی به منظور عمق پیمایی ساخته شده است که حاوی یک دستگاه فرستندهﻯ اشعه لیزر و یک دستگاه گیرنده که دامنه و زمان تاخیر رادارهای نوری منعکسه را اندازه گیری میکنند، میﺒاشد. هر قسمت از جو پالسﻫایی با طول موج معین نیاز دارد و فرکانس آن قابل تغییر است و به این دلیل به لیزری نیاز داریم که هر کدام مناسب برای لایهﻯ مخصوصی از جو است.
با افزایش مولکولﻫای سدیم به مادهﻯ فعال لیزر متناوب گازی، لیزر سدیم قادر است امواجی با طول موج متعلق به منطقه زرد در طیف نور را ساطع کند که میتوان با آن چگالی پراکندگی سدیم را در نور مورد آزمایش قرار داد. لیزر امکان کشف هوای توفانی را به وجود می آورد.
بعضی از لیزرها تا ارتفاع حدود km 80 را مورد مطالعه قرار میﺩهند. در انستیتو ماکس پلانک در آلمان دستگاه لیداری که با لیزر اگزیمر کار میکند در کشتی قرار داده شده است تا ترازهای ازن جو بالایی اقیانوسﻫا را بررسی کند.

پاکسازی دیوار نوشتهﻫا به کمک لیزر
“دیوید ماتیو” اولین کسی بود که به فکر استفاده از لیزر برای پاکسازی دیوارها افتاد. اولین بار از یک لیزر آزمایشگاهی برای آزمودن این ایده استفاده کرد. هنوز پیشرفتﻫای حاصل از محصولات جانبی این کاربرد در نیمه راه است. این پیشرفت مدیون گروه متخصصان برنامهﻫای لیزری به سرپرستی “لوید هاکل” میﺒاشد. با پیشرفتﻫای آتی در این زمینه جداسازی لایهﻫای سطحی حساس از سطوح غیر حساس امکان پذیر خواهد بود.
ایدهﻯ استفاده از لیزر جهت پاک کردن حروف چاپی از روی کاغذ سالﻫا پیش به مرحلهﻯ عمل درآمده بود. مشکل عمدهﺍی که با آن مواجهﺍیم هزینهﻫای تلف شده مالیات دهندگان و آثار مخرب محیطی است که پاکسازی رنگﻫا مانند دیوار نوشتهﻫا و رنگﻫای
اصل اساسی استفاده از سیستم لیزر زدایی رنگﻫا کندن رنگ به وسیلهﻯ فشار امواج “فوتواکوستیک” است. هنگامی که اشعهﻯ لیزر از نظر قدرت و پالس تنظیم گشته و به سطح رنگی میتابد انرژی حاصله به صورت گرما و امواج صوتی تغییر شکل میﺩهد. امواج صوتی از میان لایهﻯ رنگ عبور کرده و به سطح محکم زیرین برخورد مینماید و برمیگردد. امواج بازگشتی با امواج ورودی برخورد نموده، تداخل مخربی در لایهﻯ رنگ ایجاد مینماید که در نهایت منجر به انفجار لایهﻯ رنگ و تبدیل آن به پودر میشود.
کاربرد لیزر در مبحث نظامی
امروزه لیزرها در عملیات نظامی کاربرد گستردهﺍی دارند و دامنهﻯ استفاده از آنﻫا روز به روز وسیعتر میشود. پرتوهای لیزر هدف مورد نظر را روشن میکند و در نتیجه حمله به آن آسانتر صورت میگیرد و موشکﻫای هدایت شونده لیزری بدون هیچ خطایی هدف را نابود میکنند.

سلاحﻫای لیزری
خصوصیات مهم سلاحﻫای لیزری عبارتند از: سرعت فوقﺍلعاده زیاد و عدم پراکندگی و فقدان نوری و امکان بهره گیری در جو بالا و عدم پیچیدگی دستگاه لیزر که در درون زمین به منظورهای یاد شده مورد استفاده قرار میگیرد. کاربرد سلاحﻫای لیزری برای از بین بردن کلاهکﻫای اتمی و هستهﺍی موشکﻫای بالستیکی با ایجاد آلودگی کمتر رادیوﺍکتیویته در جو و فضای بالای جو در مقایسه با به کارگیری ضد هواییﻫای مخصوص موشکﻫای بالستیک مجهز به کلاهک هستهﺍی از مزایای بهتری برخوردار است. برای از بین بردن موشک دشمن و جلوگیری از رسیدن آن به هدف میتوان با استفاده از لیزر داخل پوسته یا سکان (هدایت کننده) را سوزاند که با این عمل سیستم کنترل آن از حرکت میﺍفتد و موجب مرتعش شدن موشک و انهدام کامل آن میگردد. سیستم ضد موشک بالستیکی با استفاده از لیزر قادر است علائم برای آگاهیﻫای قبلی را دریافت کند. این علائم شامل اطلاعات در مورد مختصات موشک نزدیک شونده است وایستگاه ردیاب میﺒایستی با اندازه گیری فاصله موشک بالستیکی به وسیلهﻯ رادار به طرف آن نشانه گیری نماید. یک چنین رادار پتیکی میتواند اطلاعات دقیقی از مختصات هدف را تهیه نماید و این اطلاعات برای فعال نمودن سیستم دیگری که حاوی یک لیزر قوی است و برای منهدم کردن هدف طرح ریزی و آماده شده ضمیر میﺒاشد. رادار نوری، لیزر قوی را در زمان مورد نیاز به طرف آسیب پذیرترین نقطه (نقطهﺍی که باید سوزانده شود) موشک بالسیکی متمرکز میکند. بنیانگذار این طرح اعتقاد دارد که پس از استفاده از سلاحﻫای لیزی تعیین هویت جنگنده پس از انهدام غیر ممکن میگردد. در نیروی هوایی امریکا دستگاه مخصوصی جهت راهنمایی بمبﻫای هوایی با استفاده از لیزر ساخته شده است. راهنمای این گونه بمبﻫا با استفاده از لیزر که در اثر برخورد با هدف منعکس میگردد امکان پذیر است. لازم به ذکر است لیزری که هدف را روشن میکند از یک منبع مستقل تغذیه میگردد. بمبﻫایی که به وسیلهﻯ لیزر هدایت میشوند فقط به جای بال معمولی مجهز به بال قابل کنترل به وسیلهﻯ لیزر از روی زمین میﺒاشند. آزمایش در مورد این بمبﻫا نشان داد که احتمال خطا در برخورد با هدف این گونه بمبﻫا در حدود ۱/۰ کمتر از خطایی است که هنگام استفاده از بمبﻫای معمولی استفاده میگردد. لازم به ذکر است که امریکاییﻫا در جنگ ویتنام از بمبﻫای هدایت شونده به وسیلهﻯ لیزر استفاده نمودند. از انرژی پرتو لیزر متمر

کز شده میتوان به عنوان یک اسلحهﻯ مخرب استفاده نمود. اگر نور و گرمای خورشید بر روی یک بطری شیشهﺍی که در گوشهﺍی از یک جنگل افتاده بتابد و سپس روی یک برگ خشکیده متمرکز گردد موجب آتش سوزی می شود. ازیک پرتو لیزر قدرتمند نیز میتوان برای به آتش کشیدن هدفﻫای دشمن نظیر پلﻫا و خطوط راه آهن و تاسیسات استفاده کرد. همچنین به کمک پرتو لیزر میتوان علفزاری را آتش زد و دشمن را از مخفیگاهش بیرون کشید. این پرتوهای لیزر را میتوان از طریق هواپیما، موشک و یک وسیله نقلیه مستقر در خشکی یا حتی از

طریق ماهوارهﺍی در فضا به هدف مورد نظر تاباند. البته استفاده از این سیستم در خشکی ه علت ایجاد اثر شکوفایی گرمایی که در جو رخ میﺩهد، اقتصادی و عملی نیست. به علت ایجاد عمل جذب جو مانند یک عدسی منفی کار میکند و باریکه را واگرا میﺳازد.
تفنگﻫای لیزری سلاحﻫاییﺍند که با استفاده از لیزر یاقوتی کار میکنند که محیط فعال آن باتری است و از فشنگﻫای مخصوص تشکیل شده است که به راحتی قابل تعویض میﺒاشد.
این تفنگﻫا در ارتش امریکا استفاده میشوند و وزن آن حدود kg 3/11 میﺒاشد و میتوانند یک بار در هر ثانیه شلیک شوند و در صورت برخورد به چشم انسان آسیب جدی میﺮسانند و چون زمان پالس (تپ)های آن کوتاه است موجود زنده فرصتی برای دفاع ندارد.

موشکﻫای هدایت شوندهﻯ لیزری
یک موشک به واﺴﻃهﻯ داشتن ژیرسکوپ قادر است بدون آنکه از مسیرش منحرف شود در هوا اوج بگیرد یک مسافت یاب لیزری میتواند ارتفاع موشک از سطح زمین یا فاﺼلهﻯ آن از خطوط مرزی نظیر پلﻫا و ساختمانﻫای بلند را اندازه گیری کند و یک سیستم هدایت کنندﻩﻯ لیزری قادر است موشک را به سمت هدف هدایت کند.

فاصله یابﻫای لیزری
استفاده از فاصله یابﻫای لیزری دو مزیت دارد:
۱- وزن سبک، قیمت و پیچیدگیﻫای آن
۲- قدرت کاری دستگاه در هنگام حرکت یا در بالای سطح آب
طرز کار فاصله یابﻫا به شرح زیر است:
در لﺤﻇهﻯ t₀ تپ لیزری از سیستم به سمت هدف ارسال میشود ودر لﺤﻇهﻯ t₁باز میگردد. با توجه به اینکه سرعت نور C است، در مدت زمان (t₁ – t₀ ) فاصلهﻯ ۲x (رفت و برگشت) را پیموده است، فاصله x بدست می آید.

دوربینﻫای مجهز تپی را برای اندازه گیری فاصله به کار میﺒرند و وقتی با آن هدف را نگاه میکنند یک تپ لیزر نامرئی شلیک میشود. زمانی که طول میکشد تا تپ به فاصله یاب برگردد رااندازه میگیرد و پس از تبدیل الکترونی به فاصله برای خواندن دیده بان آماده می شود. در ارتش در فاصله یابﻫا از لیزر استفاده میشود. یکی از جدیدترین فاصله یابﻫا، فاصله یاب لیزری است که در جیب جا میگیرد. منبع انرژی آن باتری بوده و حدود ۵/۰ کیلوگرم وزن دارد.
لیدار وسیلهﺍی است مشابه رادار که از تپﻫای نور لیزر بهره میگیرد و برای تعیین میزان دوری هدفﻫای دشمن استفاده میشود و از لیدار به عنوان روشی برای مراقبت زمینی نیز استفاده میشود.

کاربرد لیزر در پزشکی
کاربرد لیزر در علم پزشکی و از جمله در بیماریﻫای پوستی از حدود چهل سال پیش شروع شده و با پیشرفت دستگاهﻫای دقیق، منظم، موثر و کم عارضه جایگاه ویژه و وسیعی در درمان بیماریﻫا پیدا کرده است. مکانیسم اثر لیزر جذب نور پرانرژی توسط بافت هدف میﺒاشد. با تابش نور پر انرژی لیزر بافت هدف شدیداً گرم میشود و بعضی سلولﻫا را تخریب میکند در حالی بافت اطراف بدون صدمه سالم میماند و برای هر ضایعه و بیماری خاص باید در انتخاب نوع لیزر دقت فراوانی داشت.

چشم
درمان بیماریﻫای چشم
لیزرها وسایل دقیقی هستند که میتوانند بدون بریدن یا اختلال در سایر قسمتﻫای چشم برای دستیابی به سایر بافتﻫای عمقی داخل چشم به کار روند. کوچکترین چاقوی جراحی معمولا˝ برشﻫایی به پهنای سر سنجاق ایجاد میکند و به بافتﻫای مجاور نیز آسیبی نمی زند. باریکهﻯ لیزری میتواند برشی به اندازه یک سلول ایجاد کند. تپﻫای لیزری چنان سریع عمل میکنند (شاید ۶۰۰۰ بار در ثانیه) به طوری که بیمار فرصتی برای پلک زدن و درد احساس نمیکند.
جراحی چشم
شبکیه لایه بسیار حساس به نور است و در قسمت پسین چشم واقع شده است. بعضی وقتﻫا این لایه از لایهﻯ مشمیه جدا میشود و در نتیجه شخص بینایی خود را از دست میﺩهد، اما امروزه نور سبز لیزر آرگون این امکان را فراهم کرده است که این لایه را به محل جوش بزنیم بدون اینکه کوچکترین آسیبی به چشم وارد شود. در این جراحی لیزرهایی با توان پایین مورد استفاده قرار میگیرد. PRK مخفف کلمات فتوریفراکتیو کراتکومی است ک. همچنین در درمان دوربینی و پیرچشمی میتوان از لیزر بهره جست.
یکی از ناراحتیﻫای جدی چشم، آب مروارید است که موجب تیره شدن عدسی شفاف چشم میشود. در زمانی به فاصلهﻯ یک میلیاردم ثانیه نور فروسرخ شدیدی به داخل چشم از لیزر آلومینیوم گارنت روزنهﺍی در پرده تار پدید میﺁورد دید واضح را بر میگرداند که در نوع پیشرفتهتر آن این سلولﻫای آسیب دیده بخار میشوند. این عمل حتی می تواند سرپایی صورت گیرد و به علت نبودن عصب در پشت عدسی چشم بیمار، دردی احساس نمیشود. برای کسانی که می خواهند عینکشان را بردارند، با استفاده از لیزر یک لایه از سطح قرنیه را برمیﺩارند تا تصویر جسم در جای معین بیفتد.

افرادی که مرض قند دارند، رگﻫای چشم حالت طبیعی خود را ندارند و از جدار آن مایع و پروتئین نشت میکند. با استفاده از لیزر نقاط پردهﻯ چشم را میﺳوزانند تا دید بیمار کم نشود.
در درمان استحالهﻯ لکهﺍی، لایهﻫای عصبی پرده چشم نازک شده در نتیجه رگﻫا به آن نفوذ کرده و دید بیمار را کم میکنند، با لیزر میتوان این رگﻫا را از بین برد.

پوست
درمان سرطان پوست با لیزر
لیزر درمانی یا نتودینامیک از روشﻫای نسبتا˝ نوین است که در حال حاضر در درمان سرطانﻫا به کار میﺮود. در این روش مواد حساس به نور که در سلولﻫای تومور آن جمع شدهﺍند توسط یک منبع نوری که عمدتا˝ از لیزر استفاده میشود، تحریک شده و در نهایت منجر به مرگ سلول می گردد. این نوع درمان در دنیا سابقه طولانی ندارد و حدود دو سال است که رایج شده است. در کشور ما هم این کار از مدتی پیش شروع شده است. لیزر به کار رفته در این روش بخار طلا می باشد واز لیزرهای دیویدی و بخار مس هم میتوان برای درمان این نوع سرطان استفاده کرد.

کاربرد لیزر در بیماریﻫای پوستی و زیبایی
انواع مختلف لیزر در درمان بیماریﻫای پوستی و زیبایی کاربرد دارد که به طور اختصار شامل :
• درمان ضایعات و خالﻫای عروقی که رنگشان معمولا˝ قرمز میﺒاشد که شامل: رگﻫای واریسی، رگﻫای قرمز زیر پوست که معمولا˝ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و یا به دلیلی که پوست نازک شده باشد به وجود میﺁیند، ماه گرفتگی، آنژیم عنکبوتی، گرانولوم بیوژنیکوم و غیره. در این بیماریﻫا نقطه هدف پرتو لیزر هموگلوبین میﺒاشد که در گلبولﻫای قرمز وجود دارد.
• درمان انواع ضایعات رنگی و رنگدانهﺍی پوست که شامل: خال و خالکوبی، در اینجا نقطه هدف پرتو لیزر ملانین و رنگﻫای خالکوبی میﺒاشد.
• درمان و کاهش موهای زاید و ناخواسته. در اینجا نیز نقطه نظر ملانین است که در ساقه و ریشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روشن و سفید که فاقد ملانین میﺒاشند با لیزر از بین نمیﺮوند و نیاز به درمانﻫای دیگر مثل الکترولیزر دارند.
• کاهش چین و چروک، فرورفتگیﻫا و جای زخم و جوش.
• درمان بعضی بیماریﻫای پوستی مثل زگیل، کلوئید یا گوشت اضافه، ترکﻫای پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترمیم زخم، پیسی و …

• گاهی از لیزر برای برش بافت و یا برش در مواقع جراحی مشابه تیغ جراحی استفاده میکنند که در این روش خونریزی کمتر است.
• لیزر گاز آرگون نیز برای از بین بردن لکهﻫای قرمز و خالﻫا به کار میﺮود.
• در درمان بیماریﻫای پوستی دو رنگدانه مورد هدف قرار می گیرد. ملانین و هموگلوبین دو نقطه هدف این گونه لیزرهاست و با تاباندن یک نور از یک دستگاه خاص با طول موج مشخص، نور به نقطه هدف برخورد کرده و هدف را با سوزاندن تخریب می کند.

گزارشی از کاربرد لیزر در درمان بیماری آکنه
به گزارش شبکهﻯ تلویزیونی دیسکاوری، پزشکان از طریق لیزر درمانی میتوانند جوشﻫای چرکین موسوم به آکنه را که اغلب در دوران بلوغ جوانان بروز میکند، برطرف کنند. دکتر آنتونی چو، در بیمارستان همر اسمیت لندن گفت: ۴۱ بیمار مبتلا به آکنه تحت لیزر درمانی قرار گرفتهﺍند. وی افزود: از ۴۱ نفر، ۳۱ نفر با اولین جلسهﻯ لیزر درمانی بهبودی قابل توجهی یافتند.
به گفتهﻯ دکتر چو علیﺮغم تاثیر مثبت لیزر درمانی برای درمان آکنه، این روش بیماری آکنه را معالجه نمیکند، بلکه از عوارض آن روی پوست که به صورت جوشﻫای برجسته و چرکین بروز میکند، جلوگیری مینماید. بعد از هر جلسه از لیزر درمانی جوشﻫای آکنه تا سر ماه ناپدید میشوند و بعد از یک دورهﻯ سه ماهه دوباره بر روی پوست صورت، پشت، سینه و گردن یا بازو ظاهر میشود. در این نوع درمان دکتر چو با استفاده از “پالزدای لیزر” سلولﻫای قرمز را هدف قرار میﺩهد و هر جلسه لیزر درمانی در حدود ۱۰ دقیقه به طول میﺍنجامد.

شانه لیزری
شانه لیزری از دیگر محصولات کار بدوی لیزر کمتوان است که جنبه درمانی همراه با زیبایی دارد. یکی از کارهای شانه، تحریک مکانیکی پوست سر است که با کشیدن پوست، باعث افزایش جریان خون و در نتیجه اکسیژن رسانی و خون رسانی بهتر به پوست سر میشود، بنابرین رشد موتقویت خواهد شد. در شانهﻫای لیزری علاوه بر این تحریک مکانیکی، تحریک نوری و فتونی سلولﻫا هم صورت میگیرد و در نتیجه باعث افزایش قطر مو، براق شدن وبالا رفتن قدرت رویش میشود. نمونهﻯ این دستگاه تنها در انحصار یک شرکت امریکایی است. شانه لیزری طراحی شده در کشور با اضافه داشتن امکان تنظیم طول موج و توان و زمان استفاده، مدل بالاتر این شانهﻫا خواهد بود.

دندان پزشکی
با لیزر می توان بافت معیوب را از بین برد. برای از بین بردن این بافت معیوب در لثه در هر ثانیه ۱۰ تا۳۰ تپ شلیک میشود. که هر تپ فقط میلیونم ثانیه دوام دارد و بافت معیوب لثه را بدون آسیب به بافت سالم از بین میﺒرد و به علت کوتاه بودن تپﻫای ل

 

یزری دیگر فرصتی برای واکنش عصبی و به دنبال آن احساس درد در بیمار وجود ندارد. لیزر همچنین زخمﻫای دهان فرنوم که به دندان آسیب میﺮساند، غدهﻫای کوچک غیر سرطانی وغیره را از بین میﺒرد. لیزرها در حال دگرگون کردن روش ساخت روکش دندانﻫا و پل هستند. باریکهﻯ لیزری به اطراف دندان هدایت میشود و دادهﻫای جمع آوری شده را به کامپیوتر میﺩهد، آن گاه کامپیوتر روکش را طراحی و ساخت را کنترل میکند.
– درمان پوسیدگیﻫای پنهان دندان و پوسیدگیﻫای دندانی پریوذتیتﻫای مخاط دهان، اختلالات جویدن و … توسط لیزر امکان پذیر است.
– سفید کردن دندانﻫا.
– استفاده از متهﻯ لیزری دندان پزشکی جهت تراش دادن پوسیدگی دندان.

جراحی
در زمینهﻯ پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است. اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار میﺮود. (استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان، سرعت سنجی برای اندازهگیری سرعت خون، فلوئورسان لیزری، آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه.)
به طور عمده سه نوع لیزر در جراحی کاربرد دارد: ۱- لیزر گاز کربنیک ۲ – لیزر یون آرگون ۳- لیزر ND-YAG
لیزر گاز کربنیک:این لیزر انرژی الکترومغناطیسی همدوس با طول موج ۱۰۶۰۰ نانومتر در طیف مادون قرمز غیر قابل رویت ایجاد میکند و چون غیر قابل رویت است جراح از لیزر هلیوم-نئون برای نشانه گذاری استفاده میکند. لیزر گاز کربنیک توسط آب جذب میشود بنابراین محافظت از چشم بیمار، جراح و سایر کارکنان در اتاق عمل ضروری میﺒاشد.

لیزر یون آرگون: این لیزر یک طول موج ممتد با فرکانس اختصاصی بین ۴۵۱ و ۴/۵۱۴ نانومتر در طیف آبی متمایل به سبز میﺒاشد. لیزر یون آرگون از طریق اجسام شفاف عبور مینماید و توسط رنگدانه جذب میشود و وابسته به سیستم اپتیک اندازهﻯ نورانی آن تا ۱۵/۰ میلیمتر تغییر میکند.
لیزر ND-YAG: این نوع لیزر انرژِی الکترومغناطیسی منسجم با موج مداوم یا منقطع در طیف مادون قرمز غیر قابل رویت به طول موج ۱۰۶۰ نانومتر میﺒاشد.

چاقوی جراحی
شامل باریکهﻯ متمرکز شدهﻯ یک لیزر است که در واقع قطعهﺍی شیشهﺍی است که کار آن تمرکز دادن باریکهﻯ نور میﺒاشد. این چاقو توسط تار نوری به یک سیستم لیزر مناس مرتبط میشود. استفاده از لیزر به عنوان چاقوی جراحی چند مزیت دارد:
• باریکهﻯ لیزر نه تنها عمل برش را انجام میﺩهد بلکه به علت گرماﻯ ایجاد شده موجب جوش خوردن رگﻫای بریده شده و جلوگیری از خونﺮیزی میشود در نتیجه نیازی به انتقال خون نمیﺒاشد.
• چون جراحی بدون تماس است بنابراین کاملا˝ استریلیزه خواهد بود و احتمال عفونت در آن صفر است.
• این نور مرئی نیست و مانع دید پزشک نمیشود.
• بسیار تیزتر از چاقوهای معمولی عمل میکند.

دور نمای پیشرفت جراحی لیزر
امروزه با پیشرفت لیزر سه نوع دستگاه مورد استفاده قرار میگیرد:
۱- دستگاه کوچک برای جراحی میکروسکوپی در مطب و کلینیک که برای جراحیﻫای گوش و حلق و بینی، پوست و دهان و دندان پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. این دستگاه دارای یک لولهﻯ کوچک برای صدور اشعهﻯ لیزر دارد که به آسانی قابل تعویض است. منبع نیرو و واحد خنک کنندهﻯ آن در یک جعبهﻯ کوچک جاسازی شده است که به پایهﻯ میکروسکوپ متصل میشود.
۲- دستگاه متوسط لیزر ایندریک کربنیک (۵/۲-۱ وات) برای اتاق عمل یا کلینیک. این دستگاه که در واقع تغییرات اصلاحی در دستگاه جراحی داده شده است، دکمهﻯ روشن کنندهﻯ مضاعف دارد. میکروسکوپ جدیدی روی دستگاه سوار شده است که عدسیﻫای آن ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلیمتر را عوض میکند و به راحتی قابل انتقال است. به این میکروسکوپ میتوان سیستم فیلمﺒرداری ویدیو وصل کرد.
۳- دستگاه لیزر با چند طول موج مختلف برای اتاق عمل. این دستگاه لیزر توسط GJI طراحی شده است. لولهﻫای صدور اشعهﻯ لیزر آنﻫﺍ به دو نوع است. یکی حاوی لیزر گاز کربنیک برای قطع و برش و دیگری لیزر نئودینیوم (ND-YAG) برای انعقاد خون. نور نشانه گذار به رنگ قرمز، سبز یا آبی میﺒاشد. موارداستفادهﻯ این دستگاه در جراحیﻫای گوشو حلقو بینی و برداشتن تومورهای سرطانی میﺒاشد.

انواع دیگر جراحی
۱- شکستن سنگ کلیه، سوزاندن زخمﻫای معده و اثنی عش

ر و… با استفاده از تار نوری از کاربردهای دیگر لیزر در پزشکی است.
۲- یکی از متداولترین لیزرهایی که در جراحی به کار میﺮود لیزر گازی کربنﺩیﺍکسید است. این لیزر باریکه فروسرخ با طول موج تولید میکند که توسط آب کاملا˝ جذب میشود. بافتی که در مسیر باریکهﻯ لیزر قرار میگیرد در اثر گرمای ایجاد شده، تبخیر میشود یا میﺳوزد. باریکهﻯ لیزر را با دقت میتوان کنترل کرد به طوری که فقط چند سلول سطحی را بردارد و یا بافت عمیقتر را ببرد.
۳- به طور عمده پزشکان متخصص در بیماریﻫای گوش و حلق و بینی برای جراحی از لیزر گاز کربنیک استفاده میکنند.
۴- جراحان دستگاهﻫای عصبی دریافتهﺍند که برای به کار بردن ترکیبی از وسایل جراحی سنتی و لیزر گازیCO2 برای از بین بردن غدهﻫای سرطانی در مجاورت مغز بیمار خطر کمتری دارد. وسایل سنتی برای در دسترس قرار گرفتن محل و لیزر برای برداشتن خودسازه به کار میﺮود. لیزرها همچنین در درمان سردردها و میگرن نیز کاربرد دارند.
۵- در جراحی پلاستیک از لیزر ND-YAG و یاقوت و آرگون برای مقاصد مختلف استفاده میشود.

درمان بیماریﻫا
درمان سرطان با کمک لیزر
پزشکان دو یا سه روز قبل از درمان، رنگینه را به بدن بیمار تزریق میکنند که در بافت سرطانی متمرکز میشود. نور آبی- بنفش لیزر کریپتون از طریق تار نوری به محل رشد خطرناک میﺮود. نور لیزر باعث میشود که غدهﻯ مهتابی روشن شود، به طوری که پزشک به آسانی آن را میﺒیند و تشخیص میﺩهد. آن گاه طول موج دیگری از نور لیزر رنگینه را بر غده بر میﺍنگیزند، که انرژی خود را به مولکولﻫای اکسیژن منتقل میکنند، اکسیژن برانگیخته تک سرطان را منهدم میکند.
استفاده از لیزر در درمان بیماریﻫا
کاربرد در درماتولوژی: درمان سوختگیﻫا و زخمﻫای مقاوم به درمان، درمان آکنه، اگزما، پسوریاسیس، ضایعات واقدامات پیشگیرانه مثل جلوگیری از پیر شدن پوست توﺴط لیزر امکان پذیر شده است.
بیماریﻫای عضلانی-اسکلتی و ارتوپدی: در درمان کشیدگیﻫای تاندونی آرتریت روماتوئید، رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلانی کمردردها و کشیدگیﻫا به کار میﺮود.
بیماریﻫای عروقی: در درمان واریسﻫای وریدی، ضایعات عروقی حاصله از بدو تولد و … از لیزر استفاده میشود.

لیزرهای باهوش
افزون بر اینﻫا از لیزرها برای دوباره باز کردن شریانﻫای مس

دود استفاده می شود که لیزر باهوش در این زمینه توسعه زیادی یافته است. این لیزر به کمک کامپیوتر انواع مختلف بافتﻫا را از روی نور مهتابی آنﻫا تشخیص میﺩهد. لیزر باهوش از یک کامپیوتر، یک لیزر کمتوان برای تشخیص بیماری و یک لیزر پرتوان درمانی و یک تار نوری که انتقال انرژی لیزر به بافتﻫا را بر عهده دارد، تشکیل شده است. تار نوری در داخل شریان مسدود تا محل انسداد کشیده میشود. لیزر کمتوان برای تشخیص شلیک میشود و کامپ

یوتر بافت را به صورت پلاکت خون، لختهﻯ خون یا قسمتی از دیوارهﻯ شریان تحلیل میکند و تشخیص میﺩهد اگر پلاکت یا لختهﻯ خون باشد با استفاده از لیزر درمانی بخار میشود. مزیت لیزر باهوش در این است که به بافت سالم که زیر پلاکت یا لخته قرار دارد آسیب نمیﺮساند.
لیزرهای خانگی

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 70 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد