دانلود تحقیق مقدمه ای برای لیزر

لیزر در بر هم کنش با ماده لیزرها به دلیل داشتن مشخصات ویژه ای که دارند می توانند به صورت های مختلف با مواد مختلف بر هم کنش نشان دهند.

به این دلیل در کاربردهایی نیز فرآوری مواد ، پزشکی ، جوش هسته ای ، و غیره از جایگاه خاصی برخوردار شده اند به عبارتی لیزرها ابزار قدرتمندی هستند که می توانند در صنعت برای جوش دادن ، سوراخ کردن ، جوش دادن و به عمل آوری گرمایی به کار روند.

استفاده از لیزر به جای روشهای موسوم در قطع و جوش و سوراخ کردن از مزایایی برخوردار است که می توان به موارد زیر اشاره نمود.

اولاً : نور لیزر یک انرژی تمیز می باشد و ضمن کار هیچگونه ناخالصی وارد نمی کنند.

ثانیاً : انرژی حاصل از نور لیزر را می توان در نقطه ای بسیار کوچک کانونی نمود و گرما را در سطح کوچکی متمرکز کرد.

ثالثاً : مقدار انرژی به سادگی کنترل می گردد و رابعاً : نور لیزر می تواند از مواد شفاف عبور کند و بدون آنکه به محیط انرژی بدهد وارد محیط بعدی یا اعماق داخلی گردد.

البته باید اشاره نمود ، که لیزرها وسایل نوری بسیار گران قیمت اند.

و کار با آن نیز نیاز به تخصص خاص دارد که جنین چیزی در روش های معمول کمتر وجود دارد .

نور لیزر می تواند بر روی مواد مختلف تاثیر گذار باشد.

مواد می توانند از سخت ترین مواد مانند الماس تا نرم ترین آنها مثل پلاستیک ها را شامل شوند.

برای مثال ، از لیزرها می توان در صنایع پلاستیک ، چرم و کاغذ استفاده کرد و سوراخ ها ، برشها با اشکال ظریف بر روی آن ها ایجاد کرد و یا می توان بر روی الماس سوراخ هایی به قطر چند میکرون ایجاد نمود.

از کاربردهای جالب لیزرها می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1 لیزر به عنوان مته : باریکه های لیزر می توانند مانند مته عمل کنند و سوراخ هایی با ابعاد و اندازه های مختلف بر روی اجسام چه نرم و چه سخت ایجاد کنند و در این عمل سوراخ ها کاملاً صاف ، بدون خرده و بدون دندانه ساخته می شود .

سوراخ هایی ریز برای افشانه های آثروسل جهت پراکندگی مایعات و گازها به کار می روند و گاهی قطر روزنه به حدود چند میکرون می رسد.

با لیزرها می توان سوراخ هایی ریز و ظریفی بر یک عدسی تماسی ایجاد کرد تا مایعات آزادانه روی سطح چشم حرکت کنند و ضمناً دیده نیز نشوند.

2 جوش کاری : جوش دادن یا متصل کردن قطعات به یکدیگر از قطعات بسیار کوچک تا صفحات بزرگ در صنعت لازم و حائز اهمیت می باشد و با لیزرها می توان نقاط را به یکدیگر متصل نمود بدون آن که به نقاط مجاور آسیبی وارد شود.

بسیاری از شرکت های اتومبیل سازی ، هواپیما سازی ، با استفاده از جوش لیزری با سرعت بسیار زیاد قطعات را به هم متصل می کنند که با روش های معمول امکان آن وجود ندارد.

3 برش های لیزری : برش اجسام با لیزر با سرعت و دقت بسیار زیاد انجام می شود لیزرها می توانند هر ماده ای را ببرند.

بر خلاف برش هایی که به روش های معمول مثل تیغه های اره یا قوس الکتریکی انجام می شود ، برش های صاف تر و دقیق تر است.

ضمناً به لبه های جدا شده از یکدیگر آسیبی نمی رساند.

از لیزرها می توان در برش مواد سرامیکی برای صنعت الکترونیک استفاده نمود و یا می توان در برش لباس به صورت تولید انبوه استفاده کرد.

مثلاً می توان بیش از چند صد دست لباس را با یک برش دقیق و به طور هم اندازه قطع نمود و در این حالت لبه ها سوزانده شده و نیازی به سر دوخت های بعدی نمی باشد .

از مشخصات برش لیزری می توان به خودکار کردن فرآیند اشاره کرد زیرا به سادگی می توان از یک رایانه استفاده نمود که فرمان های لازم را به پرتو لیزری بدهد و عمل برش بر طبق برنامه تعیین شده انجام گردد.

4 آلیاژ کاری سطحی : می تواند با عملیات حرارتی توسط باریکه لیزری سطوح را پردازش نمود و یا نوع سطح را تغییر داد که در آن ماده دیگری برای سطح جسم اول ذوب شده با سطح نمونه آلیاژی با مشخصات دلخواه تولید می کنند.

عملیات و فرآوری حرارتی لیزری می تواند باعث ایجاد سختی در جسم و آلیاژها گردد که از این خاصیت در ساخت چرخ دنده ها و سیلندرها با صافی و استحکام زیاد استفاده می شود.

5 علامت گذاری و مینیاتوری : از باریکه های پر قدرت لیزری می توان به عنوان ایجاد علامت بر سطح اجسام استفاده نمود و در نتیجه می توان حتی بر سطوح بسیار کوچک و ریز نقش های دلخواه را به وجود آورد.

و یا بر سطح نوشته های ظریف و موئینه حک نمود .

از لیزرها در تولید تراشه های الکترونیکی مانند ترانزیستورها استفاده می شود .

به طوری که امروزه از لیزر در صنعت میکرو الکترونیک بهره های زیادی برده شده است.

کد گذاری لیزری بر روی اجناس مختلف و یا مشابه نیز بسیار مرسوم شده است و به استفاده از نشانه های ثبت شده بر روی جسم و بازخوان آنها توسط یک لیزر می توان مشخصات و قیمت را تعیین کرد.

از لیزرهای مهمی که در صنعت به کار برده می شود می توان به لیزر گازکربنیکCo2 با طول موج 6/10 میکرون و Nd:YAG با طول موج 1.06میکرون اشاره کرد .

این دو لیزر می توانند در حالت پیوسته و یا تیپی انرژی لازم را تامین نمایند.

البته ، باید اشاره کرد که امروزه صدها نوع لیزر ساخته و ممکن است مورد استفاده واقع شوند.

اما ، چون دو لیزر فوق در طول موج مادون قرمز کار می کنند و اثرات حرارتی زیادی از خود بر جای می گذارند بیشتر مورد توجه اند.

لیزر در پزشکی بکارگیری لیزر در پزشکی در دو دهه اخیر گسترش چشمگیری یافته است به طوری که در بعضی از شاخه های پزشکی استفاده از آن کاملاً رایج شده است و در بعضی موارد دیگر امکان بکارگیری آن مورد تحقیق و بررسی است.

امواج الکترومغناطیس شامل امواج رادیویی ، مادون قرمز ، ماوراء بنفش و پرتو X و گاما سالها است که در خدمت پزشکی است.

اما ، لیزرها به دلیل ویژگی های مهمی که دارند امروزه به سرعت مورد بهره برداری در پزشکی قرار گرفته اند.

خاصیت تکافمی لیزر این امکان را فراهم می سازد که با انتخاب طول موج مشخصی که توسط رنگدانه معینی جذب می شود واکنشهای شیمیایی خاصی را تقویت و واکنشهای موجود دیگر را تضعیف نمود و این امر باعث می گردد که فرایند های بیوشیمیایی در جهت دلخواه سوق داده شود.

خواص کانونی پذیری و درخشندگی زیاد باعث می شود که بتوان انرژی زیادی بر سطح بسیار کوچک در حد میکرون متمرکز و دما را بطور موضعی افزایش داد و یا آن که در مقیاس های کوچک حتی در حد سلولی به بررسی دگرگونی های انجام شده پرداخت.

با لیزرها می توان حتی عناصر تشکیل دهنده یک سلول را تجزیه و تحلیل نمود.

بطور کلی ، کاربرد لیزر در پزشکی بر اثرات گرمایی ، یونیزاسیون و نور شیمیایی آنها استوار است.

در حالت اول فوتونهای لیزر توسط رنگدانه بافت جذب و باعث ارتعاشات مولکولی و اتمی می شوند که این حرکت مولکولی منجر به گرم شدن و ازدیاد درجه حرارت سلول و یا بافت می شود.

برای مثال ، پرتو لیزر یون آرگون می تواند توسط رنگدانه های هموگلوبین و ملانین پوست جذب شود و به این دلیل می توان با این لیزر جراحی پلاستیک انجام دهند که در آن بافت های مرده ای که باعث چین و چروک شده اند حذف و بافتهای نیمه مرده به تحرک بیشتر وارد شوند و فعالیت بیشتری از خود نشان دهند.

با لیزر می توان خالها و لکه های رنگی پوستی و زائد را حذف کرد و این به دلیل جذب پرتو لیزر توسط رنگدانه های موضعی می باشد.

از مزایای کاربرد این تکنیک در ضایعات سطحی این است که عروق خونی اطراف برش منعقد می شوند و زمینه عمل بدون خونریزی را فراهم می شود.

علاوه بر لیزر یونی ارگون از لیزرهای گاز کربنیک و Nd:YAGو لیزرهای اگزایمر برای جراحی پلاستیک استفاده می شود و بخصوص قابلیت جذب انرژی پرتو لیزر Co2 در تمام بافت های زنده و در تمام ضایعات سطحی پوستی و مخاطی وجود دارد.

در حالت دوم یعنی اثر یونیزاسیون ، انرژی فوق العاده زیاد پرتو در هدف باعث جدا شدن الکترونهای می شود و مولکولها یونیزه می گردد.

در نتیجه ، حالت چهارم ماده یعنی پلاسما تولید می شود .

حالت پلاسما حالتی بین مایع و گاز است که ماده به صورت مجموعه ای از الکترونها و یونها ظاهر می شود.

این حالت پلاسمای ایجاد شده نیاز به فضای بیشتری دارد و نتیجه عمل یونیزاسیون باعث حجیم شدن و به دنبال آن متلاشی شدن بافت می شود.

در واقع ، دقیقاً مانند یک چاقوی ظریف بافت را باز می کند.

در این حالت نگرانی ، عوارض اعمال جراحی عادی نظیر خونریزی و یا عفونت وجود ندارد.

البته بروز ضایعات حاصل از این پدیده سئوالی است که تاکنون پاسخ داده نشده است و تحت بررسی و تحقیق قرار دارد.

در حالت سوم یعنی اثر فوتو شیمیایی ، با تابش پرتو پر انرژی ماوراء بنفش بر روی بافت ، ارتباط و باندهای قوی بین مولکولی شکسته شده و ذرات مولکولی تبخیر می شوند و برش دقیق از نظر وسعت و عمق حاصل می شود.

از کاربردهای مهم لیرز درمان بیماریها و معایب شکستی چشم است.

مثلاً با استفاده از لیزر می توان خونریزی شبکیه چشم را کنترل نمود و یا سلول های بینایی از کار افتاده را ترمیم نمود و یا می توان با لیزرها برش بسیار دقیق از نظر جهت ، وسعت ، شکل و عمق در اندازه چند میکرون بر روی قرینه ایجاد کرد و نسبت به درمان معایب شکستی چشم نظیر نزدیک بینی و یا دوربینی اقدام نمود.

در این حالت نیازی به استفاده از عینک وجود ندارد ضمناً چون تغییرات بسیار کوچک می باشد از نظر ظاهری برای فرد مشکلی ایجاد نیم کند و قرینه چشم به حالت طبیعی خود دیده می شود.

از لیزر در جراحی اعصاب و اورولژی ، جراحی قلب و عروق نیز استفاده می شود.

در اورولژی می توان با تیپ های لیزر Nd:YAG به آسانی سنگ کلیه را متلاشی نمود یا در جراحی قلب و عروق می توان انسداد شریان را با شلیک اشعه لیزری که انرژی گرمایی کمی دارد باز نمود .

این تکنیک را انرژیو پلاستی کورنری لیزری نامیده اند.

از لیزرها در جراحی گوش حلق و بینی نیز استفاده می شود.

لیزرهای Co2 و گاز یونی ارگون برای این منظور مناسبند.

از لیزر در دندانپزشکی نیز استفاده می شود.

با پرتو لیزر می توان قسمت های پوسیده و کرم خورده دندانها را از بین برد و در این عمل به نقاط سالم و مجاور آسیبی وارد نمی شود.

از آنجا که هر تیپ لیزری فقط چند هزارم ثانیه طول می کشد ، بیمار هیچ گونه دردی را احساس نمی کند.

از لیزرها برای پیشگیری از فساد دندانها نیز استفاده می شود.

جدول زیر بعضی از لیزرهای مهم قابل کاربرد در پزشکی را مشخص می کند.

نوع لیزر طول موج نانومتر توان موارد استفاده اگزیمر 248-193 جراحی ، پرش تبخیر ، … بینایی سنجی ، درمان امراض قلبی و مفصلی ارگون یونی 488 10Wپیوسته جوش تبخیر ، جراحی عمومی و انعقاد نوری Nd:YAG 1.06 میکرون مادون قرمز 10Wپیوسته اورولژی ، بینایی سنجی امراض پوستی Co2 1.06 میکرون KW تبخیر سلولی ، جراحی ، بینایی سنجی ، امراض چشم و اورولژی طیف سنجی لیزری طیف سنجی مطالعه اندرکنش نور با ماده است و در نتیجه این اندرکنش می توان اطلاعات فراوانی از ترازهای انرژی اتم ها یا مولکولهای تشکیل دهنده جسم به دست آورد.

در طیف سنجی جذبی ، نورهای تک رنگ وارد محیط شده و میزان عبور به صورت تابعی از طول موج اندازه گیری می شود.

بیشترین جذب هنگامی است که انرژی فوتون تابشی با تفاوت دو تراز انرژی اتم یا مولکول ماده برابری داشته باشند و لذا با بررسی خطوط جذب می توان وضعیت ترازها را مشخص کرد.

یکی از روشهای معمول برای به دست آوردن نور تک رنگ استفاده از منابع با پهنای بیناب زیاد (مانند لامپ پرفشار جیوه) و استفاده از پالایه ها است.

اما پالایه باعث کم شدن شدید شدت نور شده و ضمناً خود دارای یک پهنای باند عبوری هستند و در واقع نور خروجی تک رنگ کامل نیست.

لیزرها منابع تک رنگ اند و علاوه بر این لیزرها می توانند کوک شده و در طول موجهای مختلفی تولید نور نمایند و لذا ، با ساخته شدن لیزرها که منابع پر انرژی تک رنگ هستند .

مطالعه بیناب اجسام ساده تر و دقیق تر گردیده است.

امروزه با استفاده از لیزرهای بسیار تک رنگ می توان حتی بیناب های مختلف ایزوتوپهای یک جسم را تشکیل داد و اثر نوترون اضافی موجود درهسته ایزوتوپهای عناصر را بر ترازهای انرژی بررسی نمود.

البته ، طیف سنجی جذبی به دلیل اثر پهن شدگی دوپلری در دماهای معمولی کاری دقیق نیست و لذا اغلب به خصوص در گازها در دماهای پایین عمل طیف سنجی انجام می شود.

با به کارگیری لیزر در طیف سنجی و ابداع روشهای جدیدتری از جمله طیف سنجی پرتو مولکولی ، طیف سنجی اشباعی و طیف سنجی دو فوتونی بسیاری از اشکالات طیف سنجی جذبی بر طرف شده است.

در طیف سنجی مولکولی ، اتمها با مولکولها به صورت باریکه أی کانونی شده منتشر می شود و پرتوهای لیزری به صورت عمود بر آن ها تابیده می شود ، واضح است که ذرات در جهت پرتو مولفه سرعتی بسیار کوچک دارند و در نتیجه پهن شدگی دوپلری کاهش می یابد.

در روش اشباعی پرتو لیزر به دو قسمت تقسیم می شود.

این دو پرتو در دو جهت مخالف وارد محیط می گردند .

یکی از پرتو ها به نام پرتو اشباعی بسیار شدیدتری از پرتو دوم یا پرتو نشانه است.

هنگامی که بسامد پرتو اشباعی با یکی از حالت های گذار ماده برابری کند فوتون جذب ماده شده و حالت برانگیختگی بوجود می آید و این امر سبب می شود که پرتو نشانه از محیط عبور کند.

البته ، این حالت وقتی روی می دهد که سرعت مولکول در جهت پرتو صفر باشد.

تحت این شرایط پرتو نشانه مدوله دامنه نیز می گردد.

هنگامی که پرتو لیزر تغییر بسامد می دهد و از حالت اولیه مرکزی خارج می شود پرتو نشانه نمی تواند با مولکولها برهم کنش نماید و لذا مدوله دامنه از بین می رود و به این ترتیب می توان تراز انرژی را مشخص نمود.

در روش طیف سنجی دو فوتونی بر خلاف حالت قبل اندازه دو پرتو اشباعی نشانه هم شدت انتخاب می شوند .

در این حالت بسامد پرتوها به دلیل پدیده دوپلری با دو بسامد : و که در آن Vr مولفه سرعت مولکول در جهت پرتوهاست نمایان می شود.

اگر مولکول بتواند فوتونی را از دو پرتو به طور همزمان جذب کند ، در این صورت انرژی سیستم به اندازه 2hv که مستقل از Vr است ، تغییر می کند.

وجود چنین جذبی با بررسی میزان جذب در یکی از پرتوها و یا با مطالعه حالت فلوئورسانی ایجاد شده قابل تعیین است.

و که در آن Vr مولفه سرعت مولکول در جهت پرتوهاست نمایان می شود.

علاوه بر روشهای فوق می توان با لیزر طیف سنجی رامان را نیز انجام داد.

در این روش لیزر با بسامد V به محیط می تابد و بخشی از نور پراکنده شده و بسامد نور پراکنده به می رسد که مربوط به بعضی از گذارهای محیط است.

در این حالت انرژی فوتون تابشی یا کاهش و یا افزایش می یابد.

هنگامی که انرژی کاهش می یابد.

یعنی بسامد است خط طیفی ایجاد شده را خط استوکس می نامند و زمانی که انرژی افزایش می یابد خط را پاد استوکس گویند.

از روشهای طیف سنجی رامان بیشتر برای مطالعه ارتعاشات و چرخش های مولکولی استفاده می شود.

از لیزرهایی که برای این نوع طیف سنجی استفاده می شود ، می توان به لیزرهای آرگون GaAs,Nd:YAG اشاره کرد.

کاربرد تسلیحاتی لیزرها یکی از مهمترین کاربردهای لیزر کاربردهای نظامی آن است و در این نوع کاربرد می توان به فاصله یابی با لیزر ، علامت گذاری و سلاحهای هدایت شونده و متلاشی کننده اشاره کرد.

در فاصله یابی با لیزر تحت عنوان (لیدار مشابه رادار است.

در رادار از تپ های میکرو موجی استفاده می شود اما در لیدار از تپ های لیزری) تپ های کوتاه پر انرژی و اغلب غیر قابل مشاهده به سمت مانع ارسال می گردد و نور پراکنده برگشتی دریافت و آشکار می گردد با تجزیه و تحلیل امواج برگشتی فاصله مشخص می گردد.

از لیزرهای تپی Nd:YAG و گازکربنیک (Co2 ) برای این منظور استفاده می شود.

در کاربرد علامت گذاری یک تپ لیزری به سمت جسم ارسال می گردد و آنرا نورانی می نماید تا با استفاده از سلاح های بعدی مانند موشک هدف قرار گیرد و بالاخره ، در سلاحهای هدایت شونده پرتو لیزری با توان بسیار زیاد به صورت تیپهای پرانرژی به هدف مانند هواپیما یا موشک برخورد و آنرا منفجر می نماید.

آنچه تحت عنوان جنگ ستارگان شناخته شده است مبتنی بر چنین کاربردی است.

باید توجه داشت که لیزر با این نوع کاربر بسیار گران بوده و فقط در دسترس چند کشور که صنعت ساخت آن را دارند قرار دارد.

لیزرهایی که برای کاربرد تسلیحات و متلاشی کردن استفاده می شود اغلب ، لیزرهایی هستند که معمولاً در پایگاههای فضایی نصب و پرتو آنها از بالا به سمت هدف نشانه گیری می شود و از جمله لیزرهایی که امکان قرارگرفتن آنها در فضا وجود دارد ، می توان به لیزرهای Xef,DF,HF و الکترون آزاد اشاره کرد.

لیزر در گداخت گرما هسته ای استفاده از منابع بسیار عظیم انرژی حاصل از تلاشی و یا جوش هسته از هدفهای مهم بشر بوده است و با ساختن نیروگاههای برق و یا سلاحهای اتمی به آن دست یافته است.

انرژی که از خورشید این منبع لایزال الهی به زمین می رسد نیز یک گداخت گرمازا است که در آن در اثر دمای بسیار زیاد درون هسته خورشید ایزوتوپهای سنگین هیدروژن مانند دوتریم D و تریتیوم T باهم جوش خورده و نتیجه آن تولید هسته سنگین تر He و مقدار زیادی انرژی است.

به دلیل توانایی کانونی کردن لیزر در سطح بسیار کوچک ، می توان چنین فعل و انفعالات را در سطح زمین نیز ایجاد کرد.

روش پیشنهادی در این حالت آن است که دوتریوم و تریتیوم مایع در محفظه های کروی بسیار کوچکی به بزرگی کسری از میلی متر مربع ریخته شود و سپس این کره های کوچک از نقطه ای رها و در زمان مناسبی توسط یک پرتو لیزری هدف قرار گیرد.

در این حالت محفظه سوخته و مایع در فضا قرار می گیرد .

البته در اثر گرمای زیاد ، مخلوط متراکم نیز می گردد و چگالی مخلوط به شدت زیاد می شود.

در همین لحظه مخلوط هدف یک لیزر بسیار قوی قرار گرفته و دمای آن به حدی که بتواند جوش انجام شود می رسد و در نتیجه انرژی نسبتاً زیادی آزاد می گردد.

شکل (7-2) نمایش طرح وار یک راکتور گداخته هسته ای است.

البته ، ساخت این گونه راکتورهای گداخت لیزری در مراحل اولیه قرار دارند ولی گزارش های غیر محرمانه نشان می دهد که در کارهای آزمایشگاهی به نتایجی دست یافته اند و در آن از لیزر پرقدرت نئودمیم شیشه و لیزرهای از نوع نوا و شیوا استفاده گردیده است.

لیزر در غنی سازی در بسیاری از کاربردهای هسته ای از جمله در ساخت نیروگاههای برق و نیز در تسلیحات هسته ای باید از مواد اورانیوم غنی شده استفاده شود.

در طبیعت اورانیوم استخراج شده ، فقط حاوی 0.07% اورانیوم 235فعال بوده و مورد استفاده می باشد وجود دارد ، این در حالی است که برای کاربردهای فوق باید میزان اورانیوم 235 در مخلوط ایزوتوپهای آن به حدود 3% برسد.

روش های معمول که در آن از تبخیر ، یونیزاسیون و جداسازی در میدانهای مغناطیسی قوی استفاده می شود بسیار گران و پر هزینه است و تکنولوژی آن فقط در اختیار چند کشور جهان قرار دارد.

در غنی سازی لیزری که روشی بسیار ارزانتر می باشد یونیزاسیون ایزوتوپهای اورانیوم با لیزر انجام می شود .

لیزرهای تک رنگ هستند و می توان لیزری ساخت که پهنای بیناب آن در حدود و یا کمتر از اختلاف در تفاوت ترازهای انرژی ایزوتوپهای مختلف اورانیوم باشد.

اختلاف بین ترازهای انرژی ایزوتوپهای اورانیوم در حدود 4-2 آنگستروم است.

در نتیجه ، می توان انرژی لیزر را طوری تنظیم نمود که از میان ایزوتوپهای مختلف فقط اورانیوم 235 هدف قرار گیرد و همین اتم یونیزه گردد.

و به این ترتیب ، بعد از عمل تبخیر یون اورانیوم در یک میدان الکتروستاتیکی از سایر ایزوتوپها جدا می شود.

از لیزرهای اگزایمر و نیز لیزر مواد رنگ که توسط لیزر مس و طلا پمپاژ شود می توان برای این منظور استفاده کرد.

اگرچه گفته می شود که تنها با جذب یک فوتون از لیزر اگزایمر ، یونیزاسیون انجام می شود.

اما ، در حقیقت عمل یونیزاسیون یک عمل سه و یا حتی چهار مرحله ای است.

لیزر در ارتباطات اندازه شناسی و بازرسی استفاده از نور در ، هم خط سازی ، زاویه سنجی و سطح سنجی از زمانهای قدیم در صنعت اندازه شناسی و بازرسی مرسوم بوده است.

اما ، با ساخته شدن لیزر ، این کاربرد رونق بیشتری یافته است و با سادگی و دقت بیشتری انجام می شود .

البته ، علاوه بر کاربردهای فوق از لیزر در تعیین سرعت جامدات و مایعات ، چرخش تعیین ضرایب و مکانیکی و هندسی اجسام ، میزان انحراف ، ارتعاش ، استرین و استرس وارد بر سطوح نیز استفاده می شود.

هم محور سازی : یکی از معمولترین استفاده های صنعتی لیزر هم محور کردن است ، برای این که یک خط مرجع مستقیم برای هم محور کردن ماشین آلات در صنایع و از جمله هواپیما سازی و نیز در مهندسی سازه برای ساخت بناها ، پلها ، تونلها داشته باشیم از لیزرها استفاده می شود.

حتی در ساخت لیزرها و موازی سازی آینه در کاواک لیزری نیز از لیزر می توان استفاده نمود .

از لیزرهای He-Ne که نوری مرئی تولید می کنند ، می توان برای هم خط سازی استفاده نمود.

لیزرهای از این نوع با توان 1-5میلی وات برای مسافت های چند صد متر بکار می روند.

این لیزرها اغلب در مد TEM00 که در آن توزیع شدت از تابع گاوسی پیروی می کند به کار می روند .

دقت هم خط سازی به بازشدگی تفرقی پرتو محدود می گردد که ، مقدار آن در حد رادیان است.

یک روش بسیار دقیق در هم خط سازی استفاده از چهار آشکار ساز می باشد.

در این حالت ، از چهار آشکار ساز که سطح هر کدام در حدود است و با فاصله حـدود 0.1 میلیمتر از یکدیگر جدا شده اند ، استفاده می گردد.

مقدار شدت جریان یا پتانسیل ایجاد شده در دو راستای y,x این مکان را به وجود می آورد که مکان دقیق لکه لیزر بررسی و تعیین گردد.

لیزر در مسافت سنجی از لیزر برای اندازه گیری مسافت هم استفاده می شود.

روش استفاده از لیزر بستگی به بزرگی طول مورد نظر و دقت اندازه گیری دارد.

در مسافت های کوتاه از روشهای تداخل سنجی و در مسافت های تا حدود چند کیلومتر از روش تله متری و برای مسافت های طولانی تر از زمان در راه بودن تپ نوری استفاده می گردد.

در روش تداخل سنجی پرتو لیزر به دو قسمت تقسیم می گردد و یک قسمت به عنوان پرتو مرجع مستقیماً به محل تداخل می رسد و پرتو دوم پس از انعکاس از جسم که هدف تعیین فاصله آن است به محل تداخل می رسد.

این دو پرتو تداخل می نمایند و نوارهای تاریک و روشن بنام فریز بوجود می آورند و با بررسی تغییرات شدت یا دامنه در محل تداخل فاصله جسم و تغییرات آن با دقت نسبتاً زیادی تعیین می گردد.

البته ، ممکن است فریزهای تداخلی با یک سیستم الکترونیکی رویت و تغییرات آنها نیز با همین سیستم آشکار شود.

علاوه بر این ، روش تداخل سنجی می توان صافی و زبری و نیز مسطح بودن را با دقت حدود تعیین کرد.

یکی از روش های ایجاد فریز تداخلی ، استفاده از تداخل سنج مایکلسن است.

فرآوری اطلاعات امروزه تهیه ، به عمل رسانی ، ثبت و آشکارسازی اطلاعات امری مهم و پیچیده است.

ضمناً سرعت انجام این امر بسیار با اهمیت است.

تصور کنید که در دنیا و در هر ثانیه زمانی چه حجم عظیمی از نوشته ها و گفتگوها و تصاویر جابجا می شود و یا در حافظه ماشینها ثبت می گردد.

انجام چنین کاری به علم اطلاعات و فرآوری اطلاعات نیازمند است.

تاکنون برای انتقال این حجم عظیم اطلاعات از مخابرات ماهواره أی ، رادیویی ، کابلهای هم محور و موجبر های هادی مثل سیمهای مسی استفاده می شود که طول موج آنها نسبتاً بلند و بسامد آنها نسبتاً کم است .

برای مثال هنگامی که از ماکروویو با طول موجهای 6-3 سانتی متر استفاده می شود .

بسامد موج بین 10-5 جیگا هرتز (GHz ) تغییر می کند.

اگر بخواهیم در یک ارتباط تلفنی امواج صوتی با بسامد 4000-200 هرتز را ارسال نماییم باید این امواج را به امواج ماکروویو مدوله کنیم و سپس در هوای آزاد و یا در موجبرهای هادی انتقال دهیم .

برای آن که هم زمان چند مکالمه انجام شود لازم است که هر مکالمه بر موج خاصی که بسامد آن در محدود ، امواج ماکروویو است مدوله شود و برای پرهیز از برهم پوشی لازم است بین خطوط نیز فاصله ای ایجاد شود .

اگر فاصله بسامدی دو خط 4MHz فرض شود ، در فاصله ذکر شده می توان تنها از حدود هزار خط ارتباطی استفاده نمود .

به دلایل مختلف از جمله کوچکی پهنای بسامدی امواج ماکروویو امروزه سعی می شود که از امواج نوری مانند لیزرها در انتقال استفاده شود .

هنگامی که از نور برای مدوله سازی و انتقال استفاده می شود با توجه به این که بسامد نور بسیار بزرگ است .

و به حدود هرتز می رسد می توان بیش از 40000 خط ارتباطی را که فاصله بین هر خط تا خط بعدی بجای 4 MHz مقدار 10 GHz باشد ارسال نمود .

در مخابرات نوری از رشته ها یا کابل های نوری برای انتقال استفاده می شود .

رشته های نوری به الیاف شیشه ای اطلاق می شود که ضخامت آن در حدود ضخامت موی سر انسان است .

با توسعه و رشد در ساخت تارهای شیشه شفاف ، نور می تواند چند صد کیلومتر در آن طی طریق کند بدون آن که به مقدار زیادی از شدتش کاسته شود .

یک کابل نوری مجموعه ای از چند رشته نوری است ( حدود 12 تا 144 رشته ) که در جمع می تواند چند صد هزار خط ارتباطی را در آن واحد از خود عبور دهد.

سیستم ارتباطات رشته های نوری نوعاً شامل یک چشمه نور ( اغلب لیزر نیم رسانا) یک ترویج کننده ی نوری برای تزریق نور به رشته و یک کابل نوری و در انتها یک آشکار ساز (فوتودیود) است در ارتباطات طویل از تکرار کننده شامل یک گیرنده و یک فرستنده جدید نیز می توان استفاده کرد.

ولی در ارتباطات کوتاه نیازی به چنین تکرار کننده هایی نیست.

در مسافت کوتاه مثلاً در داخل یک ساختمان یا داخل یک اتومبیل یا هواپیما و حتی در ارتباط بین کامپیوترهای یک مرکز می توان بجای لیزر از دیودهای نور گسیل ناهمدوس نیز استفاده کرد.

لازم به ذکر است که در ارتباطات نوری از فضای باز مانند آنچه در ارتباطات ماکروویو وجود دارد ، کمتر یا اصلاً استفاده نمی شود زیرا امواج نوری در فضای باز به شدت تضعیف می گردد.

ذخیره سازی نوری نه تنها از لیزر در ارتباطات و مخابرات استفاده می شود .

بلکه از لیزرها میتوان در حافظه ها و ذخیره سازی نیز استفاده نمود.

در این نوع ذخیره سازی نوری سیگنالها بر نور لیزر مدوله شده و حاصل به روشهای مختلف بر روی صفحات حساس به نور ثبت می گردد.

در یکی از روشها از دیسکهایی استفاده می شود که نور لیزر ضمن حرکت بر روی سطح آن و سوختگی موضعی آن حفره هایی به بزرگی و عمق چند میکرون ایجاد می کند.

شکل (7-11) تصویری بزرگ شده از سطح یک دیسک که حفره بر روی آن است.

در عمل برگردان ، نور لیزر ضمن عبور از سطح تغییرات متناسب با طول و عمق حفره به خود می گیرد و به این ترتیب اطلاعات ثبت شده به صورت تپ های کوتاه مدت برگردان می شود.

در نوع دوم نور لیزر دمای سطح دیسک را به نقطه کوری می رساند.

در این نقطه مغناطش صفر است و در اثر ایجاد میدان ضعیف حاصل از هد ، اطلاعات به صورت بیت های مغناطیسی ثبت می گردد.

شکل (7-12) نحوه ثبت یک بیت را نشان می دهد.

برگردان نیز با نور لیزر انجام می شود هنگامی که پرتو لیزری قطبیده شده از سطح دیسک انعکاس می یابد سطح قطبش چرخیده و این چرخش باعث می شود که شدت نور عبور کرده از تحلیلگر متناسب با مغناطیسش سطح تغییر کند.

در جدیدترین روش که در آن نیازی به هد نمی باشد از دیسکهای حساس به میدان مغناطیسی نور لیزر استفاده می شود.

در این حالت پرتو نور مستقیماً هم باعث گرم شدن موضعی دیسک و رسیدن دما به نقطه کوری می شود و هم میدان مغناطیسی آن باعث تغییر در مغناطیسش می شود.

به این ترتیب چگالی ثبت و ذخیره سازی بسیار بالا می رود.

منابع و مآخذ : مقدمه ای بر لیزر ـ دکتر ابراهیم عطاران کاخکی ـ انتشارات دانشگاه فردوسی ـ زمستان 83 نوع لیزرطول موج نانومترتـوانموارد استفادهاگزیمر248-193جراحی ، پرش تبخیر ، … بینایی سنجی ، درمان امراض قلبی و مفصلیارگون یونی48810Wپیوستهجوش تبخیر ، جراحی عمومی و انعقاد نوریNd:YAG1.06 میکرون مادون قرمز10Wپیوستهاورولژی ، بینایی سنجی امراض پوستیCo21.06 میکرونKWتبخیر سلولی ، جراحی ، بینایی سنجی ، امراض چشم و اورولژی