اجزای اصلی لیزر چیست؟

از اسکنرهای بارکد در کاونترهای سوپرمارکت تا چاقوهای جراحی دقیق در بیمارستان ها،از چراغ های درخشان روی صحنه ها تا جرقه هایی که در حال پرواز هستند در حالی که صفحات فولادی ضخیم در کارخانه ها برش داده می شوندو همه ی این ها از یک دستگاه که می تواند نور را تحریک کرده و آن را به یک منبع انرژی قدرتمند متمرکز کند، سرچشمه گرفته است.
I. منبع انرژی: منبع پمپ
منبع پمپ "محرک" لیزر است. عملکرد اصلی آن این است که انرژی را به ماده کار، ایجاد پایه برای تولید لیزر.درست مثل يه پمپ آب که آب رو از سطح پايين به سطح بالاتري مياره، منبع پمپ اتم ها یا مولکول ها را از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر "پمپ" می کند و یک معکوس تعداد ذرات ایجاد می کند (این شرط کلیدی برای تولید لیزر است).
انواع رایج منابع پمپ عبارتند از:
پمپاژ نوری: استفاده از نور از یک منبع نور قدرتمند (مانند یک لامپ زینون، یک لامپ کریپتون) یا لیزر دیگر (مانند دیود لیزر) برای تابش ماده کار.این رایج ترین روش مورد استفاده در لیزرهای جامد (مانند لیزر YAG) است..
الکتروپمپ: استفاده مستقیم از جریان الکتریکی بر روی ماده کار، ایجاد تحریک ذرات از طریق برخورد الکترون.این روش پمپاژ اصلی برای لیزرهای نیمه هادی (دیود لیزر) و لیزرهای گازی (مانند لیزر CO2) است..
پمپاژ شیمیایی: استفاده از انرژی آزاد شده توسط واکنش های شیمیایی برای تحریک ذرات، که معمولا در برخی از لیزرهای گاز با قدرت بالا استفاده می شود.
عملکرد منبع پمپاژ مستقیماً کارایی و قدرت خروجی لیزر را تعیین می کند. این اولین مرحله در تولید لیزر است و یک مرحله حیاتی است.
II. بدن روشن: متوسط افزایش/ ماده عامل
رسانه ی افزایش، که به عنوان ماده ی فعال نیز شناخته می شود، "مرحله ی اصلی" لیزر است و جایی است که لیزر در واقع از آن سرچشمه می گیرد.مانند طول موج خروجی (رنگ) و قدرت بالقوه.
بر اساس وضعیت ماده، آنها عمدتا به چهار دسته تقسیم می شوند:
رسانه های گازی: مانند دی اکسید کربن (CO2) ، هلیوم-نیون (He-Ne) ، یون های آرگون (Ar +) و غیره. آنها می توانند پرتوهای لیزری مداوم و با کیفیت بالا تولید کنند و به طور گسترده ای در برش استفاده می شوند.درمان پزشکی و تحقیقات علمی.
محیط مایع: مانند حلال های آلی که با رنگ ها تزریق شده اند. این ویژگی توانایی تنظیم طول موج خروجی را به طور مداوم در محدوده ای خاص دارد.و معمولا در تحقیقات طیف شناسی استفاده می شود..
رسانه های جامد: مانند گارنت آلومینیوم یتریوم دوپ نیودیوم (Nd: YAG) ، کریستال های یاقوت یا شیشه نیودیوم. آنها دارای ساختار محکم هستند و می توانند پالس های لیزری با قدرت بالا و انرژی بالا تولید کنند.که باعث می شود آنها انتخاب مورد علاقه در پردازش صنعتی و کاربردهای نظامی باشند..
مواد نیمه هادی: مانند آرسنیید گالیوم (GaAs) و سایر ترکیبات. آنها دارای اندازه کوچک، بهره وری بالا و آسان برای پمپ شدن الکتریکی هستند.آنها قدرت اصلی مطلق در زمینه هایی مانند ارتباطات نوری هستند، خواندن دیسک نوری و چاپ لیزر.
هنگامی که ذرات موجود در محیط افزایش توسط منبع پمپ تحریک می شوند، آنها از فرآیند انتشار تحریک شده رنج می برند و فوتون های جدیدی را آزاد می کنند که دقیقاً مشابه فوتون های حادثه هستند،در نتیجه به تقویت نوری دست می یابیم.
III. روح رژاندر: رژاندر نوری
رزوناتور نوری "ماشین تراش کیفیت" لیزر است. این دستگاه جهت گیری و تک رنگ بودن لیزر را تعیین می کند.معمولاً از دو آینه منعکس کننده با دقت قرار داده شده و به هم مقابل هستندیکی آینه بازتاب کامل (با نرخ بازتاب نزدیک به 100٪) و دیگری آینه بازتاب جزئی (آینه اتصال خروجی، با نرخ بازتاب حدود 90٪ - 99٪) است.
وظایف اصلی آن سه است:
بازخورد مثبت: باعث می شود فوتون های تولید شده توسط انتشار تحریک شده به طور مکرر بین دو آینه منعکس شوند و به طور مداوم یک واکنش زنجیره ای مانند انتشار تحریک شده ایجاد کنند.که منجر به افزایش نمایی در شدت نور می شود.
انتخاب حالت: فقط طول موج های خاص نور که در امتداد جهت محوری گسترش می یابند می توانند به طور پایدار نوسان کنند و در داخل حفره به شدت تقویت شوند،که به طور قابل توجهی تک رنگ بودن لیزر را بهبود می بخشد.
خروجی هدایت شده: در نهایت، بخشی از لیزر بسیار شدید از طریق بازتاب دهنده جزئی منتقل می شود و یک پرتو لیزر بسیار متقابل و باریک را تشکیل می دهد.
بدون یک رزوناتور نوری، ماده عامل فقط فلورسنت معمولی جهت تصادفی و طول موج های مختلف را منتشر می کند.ما ليزري درست و خالص ساخته ايم که مي بينيم.
IV. آخرین کار: سیستم خنک کننده و کنترل
برای اکثر دستگاه های لیزری (به ویژه دستگاه های متوسط تا بالا) ، یک سیستم خنک کننده ضروری است.باعث می شود دمای محیط افزایشی به شدت افزایش یابدیک سیستم خنک کننده کارآمد (مانند خنک کننده آب، خنک کننده هوا،یا خنک سازی نیمه هادی TEC) می تواند عملکرد پایدار و مداوم لیزر را تضمین کند..
در همین حال، سیستم کنترل هسته ی لیزر است. از مدارها و نرم افزار های دقیق برای تنظیم جریان منبع پمپ، کنترل عملکرد سیستم خنک کننده،و ممکن است اجزای مانند Q-switches و modulators را برای دستیابی به کنترل دقیق خروجی لیزر (مانند عرض پالس و فرکانس) ادغام کند.، به منظور پاسخگویی به الزامات سناریوهای مختلف کاربرد.
خلاصه، منبع پمپ انرژی را فراهم می کند، رسانه ی افزایش برای تقویت نور مسئول است، رزوناتور نوری کیفیت لیزر را شکل می دهد،و سیستم های خنک کننده و کنترل عملکرد پایدار آن را تضمین می کننداین چهار جزء اصلی مانند یک تیم بسیار هماهنگ هستند که برای یکدیگر ضروری هستند.دقیقاً همکاری بی نقص بین آنهاست که نور معمولی را به ابزاری قدرتمند تبدیل می کند که قادر به تغییر جهان است، به طور مداوم باعث پیشرفت انقلابی در فناوری و صنعت می شود.