كاربردهاي ليزر
-
محمد2
-
مهدي بازيان
Re: كاربردهاي ليزر
http://www.major-physics.blogfa.
لیزر و کاربرد های آن
کلمه لیزر از کنار هم گذاشتن حروف کلمات زیر بدست می آید: Light Amplification by Simulated Emission of Radiation لیزر وسیله ای برای تبدیل نور معمولی به پرتوی باریک و متراکم است. دستگاه لیزریک جریان الکتریکی را از ماده ای که می تواند جامد, مایع یا گاز باشد عبور می دهد. بعضی از اتم های ماده انرژی جذب می کنند و کوانتوم (بسته انرژی نورانی که اتم ها ساطع می کنند) این امر موجب می شود که اتم های دیگر نیز کوانتوم ساطع کنند. این کوانتوم ها (بسته های تشعشع) بین آینه هایی به عقب و جلو منعکس می شود و نهایتا بصورت نوری با یک طول موج واحد شلیک می شوند وقتی که نور در دستگاه لیزر توسط کوانتوم ها تولید شد با رفت و برگشت بین آینه ها متمرکز تر می شود.
کاربرد های لیزر:
1- دیسک فشرده : هنگام ضبط دیسک فشرده صوتی هر صدا به یک کد رقمی (دیجیتال) تبدیل می شود. این کد توسط لیزر به صورت میلیون ها حفره میکروسکوپی روی دیسک فشرده حک می شود. وقتی دیسک باز نواخته می شود یک پرتو لیزر در داخل دستگاه روی دیسک حرکت می کند. یک آشکارساز که با سیستم مربوط است. پالس هایی را که نماینده الگوی حفره های حک شده بر روی دیسک است ایجاد می کند. مدارهای الکترونیکی دستگاه دیسک این پالس ها را به نسخه ای از موسیقی اصلی تبدیل می کند.
2- جراحی : دستگاه های لیزر پر توان با موفقیت در معالجه جداشدگی شبکیه به کار رفته است (شبکیه ناحیه حساس به نور در عقب چشم است). شبکیه جدا شده را می توان توسط پرتوی از نور لیزر که حدود یک هزارم ثانیه تابانده می شود "جوش داد. جراحان از پرتو لیزر برای بریدن یا جوش دادن دیگر بخش های بدن بسیار نیز استفاده می کنند. "چاقوی لیزری کاملا استریل است همزمان با برش رگ های ریز خونی را می بندد و بنابراین خون کمتری از دست می رود. از لیزر برای درمان بیماریهای پوست و برداشتن ماه گرفتگی و خالکوبی از روی پوست نیز استفاده می شود.
3- کاربرد های صنعتی : از لیزرهای پر توان می توان برای بریدن, سوراخ کردن, جوش دادن و کنده کاری موادی مانند فولاد, شیشه, پلاستیک و سرامیک استفاده می کنند. هیچگونه تماس فیزیکی با ماده مورد نظر نیست و بنابراین می توان سوراخ های بسیار کوچکی را بدون اثر گذاردن بر مواد پیرامون ایجاد می کنند. لیزر برای نقشه برداری نیز ارزشمند است زیرا پرتو لیزر در خطی کاملا مستقیم حرکت می کند.
4- در فروشگاه ها : از لیزر های کم توان برای خواندن کد میله ای (بار کد) روی کالاها استفاده می شوند. این کد از یک سری خطوط سیاه با ضخامت متغیر تشکیل می شود. نواحی سیاه پرتو لیزر را جذب و نواحی سفید آن را منعکس می کنند. الگوی انعکاس کد گشایی می شود و شماره محصول را می دهد. این شماره هم قسمت محصول را به دست می دهد و هم به یک بانک اطلاعاتی مرکزی می رود که امکان نظارت بر میزان موجودی کالاها را فراهم می سازد.
هولوگرام چیست؟
یک تصویر سه بعدی که با استفاده از لیزر ایجاد می شود یا به عبارت دیگر با استفاده از لیزر می توان تصویری ایجاد کرد که هر گاه به طریق صحیح به آن نور تابانده شود سه بعدی به نظر برسد.
لیزر های نیمه رسانا
نوعی از لیزر که حریان برق را مستقیما به جریان منظمی از فوتون ها تبدیل می کند ( این عمل صرفا با گذر جریان نیرومند و صیقل دادن وجوه انتهایی بلور آرسنید گالیوم به عنوان آینه های لیزر صورت می گیرد). کشف این لیزر تقریبا تصادفی بود چون برخی از فیزیکرانان متوجه شده بودند که از دو قطبی های نیمه رسانا درخشش هایی با طول موجی در حدود 7000 آنگستروم خارج می شود و آن را به گسیل القایی نسبت دادند و بر همین پایه لیزر نیمه رسانا را طراحی کردند.
این لیزر ها از اجسامی که در الکترونیک کاملا شناخته شده است ساخته می شوند و همه این اجسام از دسته اجسام نیمه رساناها هستند مانند آرسنید گالیوم و ژرمانیوم. البته لیزر های نیمه رسانا از موادی چون InP, InAS, PbTe, PbSe نیز ساخته می شوند.
لیزر های نیمه رسانا دارای پیوند گاه p-n می باشند که وجه n به پتانسیل منفی بسته می شود و وحه P نیز به پتانسیل مثبت بسته می شود. عنصرهایی که ناحیه P را تشکیل می دهند الکترون های ظرفیتی کمتری نسبت به ناحیه n و حفره هایی در ناحیه P بوجود می آید.
ولی چه خاصیتی از نیمه رسانا ها آنها را در ساخت لیزر های نیمه رسانا ممتاز می کند؟ نیمه رساناها از نظر مقاومت الکتریکی جایی بین مواد رسانا و مواد نارسانا دارند. در آنها فاصله بین نوار رسانش و نوار ظرفیت در حدود یک الکترون ولت است و این امر اندکی رسانایی الکتریکی را موجب می شود. رسانایی نیمه رساناها بر خلاف رساناها با افزایش دما افزایش می یابد. برای شروع گسیل القایی جریان بسیار بالایی از آن می گذرانند جریان باعث ایجاد گرما می شود. همین گرما منجر به تغییر شکل بلوری این اجسام نسبت به حالت نخستین می شود و حال آنکه اندکی تغییر شکل باعث از کارافتادگی لیزر می گردد. بنابراین باید شیوه ای یافت که لیزر را خنک کند.
شرایط لازم برای عمل این مجموعه بدین ترتیب یافته شد که در دمای زیر 20 درجه کلوین (منفی 253 سانتی گراد) جریانی در حدود 200 آمپر لازم است ولی در دمای نیتروژن مایع این جریان می تواند به 750 آمپر و در 300 درجه کلوین به 50000 آمپر بر سانتی متر مربع برسد. در این هنگام است لیانی یا نور تابی الکتریکی آغاز می شود و لیزر به کار می افتد و تابش هایی با فرکانس های ده به توان ده هرتز تولید می کند.
رسانای بی آلایش مثل ژرمانیوم با ظرفیت 4 و یا اتمی با یک ظرفیت بیشتر مانند فسفر و ایندیوم 5 ظرفیتی آن را آغشته کرده باشد. این عمل را فرآیند آلایش و یا ناخالصی گویند. وقتی که آلایش صورت می گیرد لیزر در ناحیه n دارای الکترون و ناحیه p دارای حفره پیدا می کند و در نتیجه نیمه رسانا آلایشی دارای دو تراز انرژی ناخالصی دهنده و پذیرنده ایجاد می کند.
تنظیم اینگونه لیزر ها نسبت به لیزر های دیگر آسانتر است زیرا با تغییر میدان مغناطیسی یا با اعمال دما و فشار می توان آنها را تنظیم کرد. اما برای تنظیم لیزر های گازی و جامد تنها با تغییر ظریب کیفیت می توان عمل تنظیم را انجام داد اما باید توجه داشت که همه این شرایط باید در اوضاع تنظیم شده ای ویژه انجام پذیرد. اما برتری لیزر های نیمه رسانا بیشتر به خاطر دگر آهنگی (مدوله سازی) بالا و بازدهی بالایی در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهای اندک آن از دیگر مزایای این نوع لیزرهاست.
(سری بحث های نور اپتیک لیزر ادامه خواهد داشت)
استفاده از ليزر در راه اندازي ارتباطات شبكه اي هند
در جاهايي كه نصب كابل و حفر كانال با مشكلات زيادي همراه است، پلهاي ليزري به راحتي عمل ميكنند.
به گزارش بخش خبر شبكه فن آوري اطلاعات ايران ، از ايلنا, يك شركت خدمات مخابراتي هندي به ليزر روي آورده است تا به كمك آن با مشكلات موجود در راه اندازي شبكههاي صوتي و دادهاي در اين كشور غلبه كند.
شركت خدمات مخابراتي تاتا (TATA) از ليزر براي ايجاد ارتباط بين دفاتر مشتريان و شبكه مركزي خود استفاده ميكند.
پلهاي ليزري ميتواند فاصلههاي چهار كيلومتري را به هم وصل كند و راه اندازي آنها به مراتب سريعتر از ارتباطات كابلي است؛ ظرف دوازده ماه اين شركت توانسته است به كمك ليزر شبكههايي را در بيش از 700 محل راه اندازي كند.
آقاي سريدهاران معاون بخش ارتباطات شبكهاي تاتا ميگويد: دركشور هند دريافت مجوز براي حفر كانال و نصب كابل با مشكلات فراواني همراه است و در بعضي نقاط ترافيك زير زميني نصب كابل را غير ممكن ميسازد؛ به همين خاطر ما به ارتباطات ليزري روي آوردهايم كه از كارايي بيشتري برخوردار است و مشكلات موجود در راه اندازي شبكههاي كابلي را حذف ميك
توسعه فیبرنوری، به عنوان زیرساخت اصلی شبکه انتقال کشور
روابط عمومی شرکت مخابرات ایران گزارشی از وضعیت شبکه فیبرنوری کشور در 90 ماهه اخیر به شرح زیر ارائه میدهد: توسعه شبکه فیبرنوری به عنوان زیرساخت اصلی شبکه انتقال کشور، از جمله اقدامات موثری است که شرکت مخابرات ایران در چند سال گذشته در قالب برنامه اول تا سوم توسعه به صورت جدی موردتوجه قرار داده است باتوجه به عملیات اجرایی این شبکه که طراحی، نصب و راهاندازی آن قریب به30 هزار کیلومتر فیبرنوری در اقصی نقاط کشور را در بر گرفته میتوان گفت یکی از طولانیترین شبکههای فیبرنوری درمنطقه به شمار میآید. گفتنی است شبکه مزبور تمامی مراکز استانها و شهرهای اصلی را به یکدیگر مرتبط کرده و شریان اصلی ارتباطی و زیرساخت مخابرات کشور محسوب میشود.
در همین راستا در 90 ماهه گذشته توسعه این شبکه از یکهزار و 759 کیلومتر در ابتدای شهریور ماه سال 76، به 30 هزار کیلومتر درابتدای دی ماه سال جاری افزایش یافت که عملکردی برابر 28 هزار و 241 کیلومتر را با خود به همراه داشت. نتیجه این توسعه افزایش تعداد کانالهای مخابراتی است که امکان حضور شرکتهای بخش خصوصی به ویژه اپراتور دوم را ممکن میسازد.
یادآوری این نکته ضروری است که درسال 1370 نخستین مرحله اجرای فیبرنوری شهری در تهران بزرگ در 42 مرکز، برای تامین توسعه ارتباطات به کار گرفته شد. همچنین نخستین ارتباط بین شهری فیبرنوری از طریق تهران به کرج به طول 52 کیلومتر اجرا شد. در زمینه ارتباطات بین المللی، طی سالیان اخیر ایجاد فیبرنوری بینالمللی TAE را میتوان نام برد که توسط 2 هزار و 200 کیلومتر کابل نوری، آسیا را ا ز طریق ایران به اروپا مرتبط میکند.
لیزر و کاربرد های آن
کلمه لیزر از کنار هم گذاشتن حروف کلمات زیر بدست می آید: Light Amplification by Simulated Emission of Radiation لیزر وسیله ای برای تبدیل نور معمولی به پرتوی باریک و متراکم است. دستگاه لیزریک جریان الکتریکی را از ماده ای که می تواند جامد, مایع یا گاز باشد عبور می دهد. بعضی از اتم های ماده انرژی جذب می کنند و کوانتوم (بسته انرژی نورانی که اتم ها ساطع می کنند) این امر موجب می شود که اتم های دیگر نیز کوانتوم ساطع کنند. این کوانتوم ها (بسته های تشعشع) بین آینه هایی به عقب و جلو منعکس می شود و نهایتا بصورت نوری با یک طول موج واحد شلیک می شوند وقتی که نور در دستگاه لیزر توسط کوانتوم ها تولید شد با رفت و برگشت بین آینه ها متمرکز تر می شود.
کاربرد های لیزر:
1- دیسک فشرده : هنگام ضبط دیسک فشرده صوتی هر صدا به یک کد رقمی (دیجیتال) تبدیل می شود. این کد توسط لیزر به صورت میلیون ها حفره میکروسکوپی روی دیسک فشرده حک می شود. وقتی دیسک باز نواخته می شود یک پرتو لیزر در داخل دستگاه روی دیسک حرکت می کند. یک آشکارساز که با سیستم مربوط است. پالس هایی را که نماینده الگوی حفره های حک شده بر روی دیسک است ایجاد می کند. مدارهای الکترونیکی دستگاه دیسک این پالس ها را به نسخه ای از موسیقی اصلی تبدیل می کند.
2- جراحی : دستگاه های لیزر پر توان با موفقیت در معالجه جداشدگی شبکیه به کار رفته است (شبکیه ناحیه حساس به نور در عقب چشم است). شبکیه جدا شده را می توان توسط پرتوی از نور لیزر که حدود یک هزارم ثانیه تابانده می شود "جوش داد. جراحان از پرتو لیزر برای بریدن یا جوش دادن دیگر بخش های بدن بسیار نیز استفاده می کنند. "چاقوی لیزری کاملا استریل است همزمان با برش رگ های ریز خونی را می بندد و بنابراین خون کمتری از دست می رود. از لیزر برای درمان بیماریهای پوست و برداشتن ماه گرفتگی و خالکوبی از روی پوست نیز استفاده می شود.
3- کاربرد های صنعتی : از لیزرهای پر توان می توان برای بریدن, سوراخ کردن, جوش دادن و کنده کاری موادی مانند فولاد, شیشه, پلاستیک و سرامیک استفاده می کنند. هیچگونه تماس فیزیکی با ماده مورد نظر نیست و بنابراین می توان سوراخ های بسیار کوچکی را بدون اثر گذاردن بر مواد پیرامون ایجاد می کنند. لیزر برای نقشه برداری نیز ارزشمند است زیرا پرتو لیزر در خطی کاملا مستقیم حرکت می کند.
4- در فروشگاه ها : از لیزر های کم توان برای خواندن کد میله ای (بار کد) روی کالاها استفاده می شوند. این کد از یک سری خطوط سیاه با ضخامت متغیر تشکیل می شود. نواحی سیاه پرتو لیزر را جذب و نواحی سفید آن را منعکس می کنند. الگوی انعکاس کد گشایی می شود و شماره محصول را می دهد. این شماره هم قسمت محصول را به دست می دهد و هم به یک بانک اطلاعاتی مرکزی می رود که امکان نظارت بر میزان موجودی کالاها را فراهم می سازد.
هولوگرام چیست؟
یک تصویر سه بعدی که با استفاده از لیزر ایجاد می شود یا به عبارت دیگر با استفاده از لیزر می توان تصویری ایجاد کرد که هر گاه به طریق صحیح به آن نور تابانده شود سه بعدی به نظر برسد.
لیزر های نیمه رسانا
نوعی از لیزر که حریان برق را مستقیما به جریان منظمی از فوتون ها تبدیل می کند ( این عمل صرفا با گذر جریان نیرومند و صیقل دادن وجوه انتهایی بلور آرسنید گالیوم به عنوان آینه های لیزر صورت می گیرد). کشف این لیزر تقریبا تصادفی بود چون برخی از فیزیکرانان متوجه شده بودند که از دو قطبی های نیمه رسانا درخشش هایی با طول موجی در حدود 7000 آنگستروم خارج می شود و آن را به گسیل القایی نسبت دادند و بر همین پایه لیزر نیمه رسانا را طراحی کردند.
این لیزر ها از اجسامی که در الکترونیک کاملا شناخته شده است ساخته می شوند و همه این اجسام از دسته اجسام نیمه رساناها هستند مانند آرسنید گالیوم و ژرمانیوم. البته لیزر های نیمه رسانا از موادی چون InP, InAS, PbTe, PbSe نیز ساخته می شوند.
لیزر های نیمه رسانا دارای پیوند گاه p-n می باشند که وجه n به پتانسیل منفی بسته می شود و وحه P نیز به پتانسیل مثبت بسته می شود. عنصرهایی که ناحیه P را تشکیل می دهند الکترون های ظرفیتی کمتری نسبت به ناحیه n و حفره هایی در ناحیه P بوجود می آید.
ولی چه خاصیتی از نیمه رسانا ها آنها را در ساخت لیزر های نیمه رسانا ممتاز می کند؟ نیمه رساناها از نظر مقاومت الکتریکی جایی بین مواد رسانا و مواد نارسانا دارند. در آنها فاصله بین نوار رسانش و نوار ظرفیت در حدود یک الکترون ولت است و این امر اندکی رسانایی الکتریکی را موجب می شود. رسانایی نیمه رساناها بر خلاف رساناها با افزایش دما افزایش می یابد. برای شروع گسیل القایی جریان بسیار بالایی از آن می گذرانند جریان باعث ایجاد گرما می شود. همین گرما منجر به تغییر شکل بلوری این اجسام نسبت به حالت نخستین می شود و حال آنکه اندکی تغییر شکل باعث از کارافتادگی لیزر می گردد. بنابراین باید شیوه ای یافت که لیزر را خنک کند.
شرایط لازم برای عمل این مجموعه بدین ترتیب یافته شد که در دمای زیر 20 درجه کلوین (منفی 253 سانتی گراد) جریانی در حدود 200 آمپر لازم است ولی در دمای نیتروژن مایع این جریان می تواند به 750 آمپر و در 300 درجه کلوین به 50000 آمپر بر سانتی متر مربع برسد. در این هنگام است لیانی یا نور تابی الکتریکی آغاز می شود و لیزر به کار می افتد و تابش هایی با فرکانس های ده به توان ده هرتز تولید می کند.
رسانای بی آلایش مثل ژرمانیوم با ظرفیت 4 و یا اتمی با یک ظرفیت بیشتر مانند فسفر و ایندیوم 5 ظرفیتی آن را آغشته کرده باشد. این عمل را فرآیند آلایش و یا ناخالصی گویند. وقتی که آلایش صورت می گیرد لیزر در ناحیه n دارای الکترون و ناحیه p دارای حفره پیدا می کند و در نتیجه نیمه رسانا آلایشی دارای دو تراز انرژی ناخالصی دهنده و پذیرنده ایجاد می کند.
تنظیم اینگونه لیزر ها نسبت به لیزر های دیگر آسانتر است زیرا با تغییر میدان مغناطیسی یا با اعمال دما و فشار می توان آنها را تنظیم کرد. اما برای تنظیم لیزر های گازی و جامد تنها با تغییر ظریب کیفیت می توان عمل تنظیم را انجام داد اما باید توجه داشت که همه این شرایط باید در اوضاع تنظیم شده ای ویژه انجام پذیرد. اما برتری لیزر های نیمه رسانا بیشتر به خاطر دگر آهنگی (مدوله سازی) بالا و بازدهی بالایی در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهای اندک آن از دیگر مزایای این نوع لیزرهاست.
(سری بحث های نور اپتیک لیزر ادامه خواهد داشت)
استفاده از ليزر در راه اندازي ارتباطات شبكه اي هند
در جاهايي كه نصب كابل و حفر كانال با مشكلات زيادي همراه است، پلهاي ليزري به راحتي عمل ميكنند.
به گزارش بخش خبر شبكه فن آوري اطلاعات ايران ، از ايلنا, يك شركت خدمات مخابراتي هندي به ليزر روي آورده است تا به كمك آن با مشكلات موجود در راه اندازي شبكههاي صوتي و دادهاي در اين كشور غلبه كند.
شركت خدمات مخابراتي تاتا (TATA) از ليزر براي ايجاد ارتباط بين دفاتر مشتريان و شبكه مركزي خود استفاده ميكند.
پلهاي ليزري ميتواند فاصلههاي چهار كيلومتري را به هم وصل كند و راه اندازي آنها به مراتب سريعتر از ارتباطات كابلي است؛ ظرف دوازده ماه اين شركت توانسته است به كمك ليزر شبكههايي را در بيش از 700 محل راه اندازي كند.
آقاي سريدهاران معاون بخش ارتباطات شبكهاي تاتا ميگويد: دركشور هند دريافت مجوز براي حفر كانال و نصب كابل با مشكلات فراواني همراه است و در بعضي نقاط ترافيك زير زميني نصب كابل را غير ممكن ميسازد؛ به همين خاطر ما به ارتباطات ليزري روي آوردهايم كه از كارايي بيشتري برخوردار است و مشكلات موجود در راه اندازي شبكههاي كابلي را حذف ميك
توسعه فیبرنوری، به عنوان زیرساخت اصلی شبکه انتقال کشور
روابط عمومی شرکت مخابرات ایران گزارشی از وضعیت شبکه فیبرنوری کشور در 90 ماهه اخیر به شرح زیر ارائه میدهد: توسعه شبکه فیبرنوری به عنوان زیرساخت اصلی شبکه انتقال کشور، از جمله اقدامات موثری است که شرکت مخابرات ایران در چند سال گذشته در قالب برنامه اول تا سوم توسعه به صورت جدی موردتوجه قرار داده است باتوجه به عملیات اجرایی این شبکه که طراحی، نصب و راهاندازی آن قریب به30 هزار کیلومتر فیبرنوری در اقصی نقاط کشور را در بر گرفته میتوان گفت یکی از طولانیترین شبکههای فیبرنوری درمنطقه به شمار میآید. گفتنی است شبکه مزبور تمامی مراکز استانها و شهرهای اصلی را به یکدیگر مرتبط کرده و شریان اصلی ارتباطی و زیرساخت مخابرات کشور محسوب میشود.
در همین راستا در 90 ماهه گذشته توسعه این شبکه از یکهزار و 759 کیلومتر در ابتدای شهریور ماه سال 76، به 30 هزار کیلومتر درابتدای دی ماه سال جاری افزایش یافت که عملکردی برابر 28 هزار و 241 کیلومتر را با خود به همراه داشت. نتیجه این توسعه افزایش تعداد کانالهای مخابراتی است که امکان حضور شرکتهای بخش خصوصی به ویژه اپراتور دوم را ممکن میسازد.
یادآوری این نکته ضروری است که درسال 1370 نخستین مرحله اجرای فیبرنوری شهری در تهران بزرگ در 42 مرکز، برای تامین توسعه ارتباطات به کار گرفته شد. همچنین نخستین ارتباط بین شهری فیبرنوری از طریق تهران به کرج به طول 52 کیلومتر اجرا شد. در زمینه ارتباطات بین المللی، طی سالیان اخیر ایجاد فیبرنوری بینالمللی TAE را میتوان نام برد که توسط 2 هزار و 200 کیلومتر کابل نوری، آسیا را ا ز طریق ایران به اروپا مرتبط میکند.
توکل آن است که از هیچ کس غیر از خدا نترسی.
امام رضا(ع)
امام رضا(ع)