دانلود تحقیق لیزر چیست ؟

طیف تشعشع: طیف نوری که از یک جسم ساطع می شود شامل رنگها یا نوارهای رنگی جدا از هم
می باشد.این از طبیعت تولید نور برمیخیزد و نشانه آن است که انرژی نورانی ساطع شده از آن جسم دارای مقداری مشخص میباشد.

انرژی تمام سیستمها کوانتایی می باشد که این انرژی می تواند در بسته های جدا از هم جذب یا آزاد شود.انرژی سیستم پس از آنکه انرژی جذب آن سیستم شود افزایش می یابد و در مرحله بعدی آن انرژی آزاد می شود.

مدتی که این انرژی آزاد می شود راندوم یا اتفاقی بوده که نشر خودبخودی نامیده می شود.

انرژی را می توان توسط جریان الکتریکی، نور از منبع خارجی، واکنش شیمیایی یا گونه های دیگربه سیستم وارد نمود.

بهر حال مشخص شده است که یک موج وارده که دارای انرژی معینی است می تواتد آزاد شدن موجها را ازسیستم بر انگیخته تحریک کند و باعث آزاد نمودن دو موج شود.

به این حالت نشر بر انگیخته می گویند.این موج ها خواص مهمی دارند.

1- همدوس (Coherent ) : موج ها به صورت هماهنگ هستند.
2- تک رنگ (Monochromatic ) : موجها دارای رنگ یکسانی هستند.
3- شدت بالا (High Intensity ): اگر ما به مقدار کافی از این نورهای همدوس (Coherent ) تولید کنیم شدت آن بسیار بالاتر از منابع نور غیر همدوس است.
4- واگرایی کم (Low divergence ) : لیزر را در مقایسه با نور غیر همدوس بوسیله لنزتا قطرهای خیلی کمتری می توان باریک نمود.
5- طبیعت ضربانی (Pulsed nature ) : چون انرژی ورودی را در لیزر می توان کنترل نمود انرژی خروجی نیز به دنبال آن تغییر می یابد.

بنا بر این اگر برانگیختگی لیزر با پالسهای کوچک انجام شود لیزر با پالسهای کوچک تولید خواهد شد.

این خاصیت خیلی مهم است.

قانون توان و انرژی

شدت نور لیزر به حدی است که می تواند باعث تبخیر مواد و ایجاد تغییرات غیر قابل برگشت شود.

اشعه لیزر می تواند به نقطه هایی با اندازه های مختلف تنظیم (فوکوس ) شود و به همین صورت تولید شدت های مختلف نور را می کند.

حفره لیزر : ( Cavity)یک حفره لیزر با مجموعه ای از آینه ها تعریف می شود که امواج نور را در محیط لیزر به جلو و عقب می فرستد.

آینه عقب معمولأ کاملأ منعکس می کند در حالیکه آینه جلو به مقدار کمی از نور لیزر اجازه عبور می دهد.

آینه ها باید دقیقاً تنظیم شده و بطور مطمئنی بسته شوند.

توان یا پاور دنسیتی(power density )یک تشعشع ، توان نور لیزر بر واحد سطح با واحد وات بر سانتی متر مربع ( Watt/ Cm2 ) است.

مساحت نقطه نور و توان لیزر مشخص کننده Power density می باشد.

انرژی : معرف کل انرژی نور می باشد و واحد آن ژول است .

یک ژول برابر با یک وات برای مدت یک ثانیه می باشد.

قدرت لیزر با انرژی تقسیم بر زمان ( یا طول مدت یک پالس ) رابطه دارد.

Fluence سرعت انتقال انرژی را تعیین می کند.

به عنوان مثال ، 100 ژول را می توان در 1 ثانیه با 100 وات و یا در 100 ثانیه با 1 وات منتقل نمود.

 اندازه نقطه لیزر یکی از دو فاکتور کنترل power density می باشد.اندازه نقطه با موارد زیر مشخص می شود.

نوع لیزر از روی حفره لیزر ( laser cavity ) مشخص می شود و نشان دهنده توزیع توان لیزر در یک نقطه می باشد.

واگرایی اشعه(Beam Divergence) اپتیکی و بردار اشعه خارجی تر بیان میشود

واگرایی اشعه(Beam Divergence) اپتیکی و بردار اشعه خارجی تر بیان میشود زاویه با رادیان اندازه گیری می شود (رادیان = 180 درجه ) .

واگرایی اشعه 1 میلی رادیان معادل است باافزایش در قطر یک اشعه به اندازه یک میلی متر در فاصله یک .

نحوه ایجاد پرتو لیزر اولین شرط ایجاد لیزر ، داشتن ماده یا محیطی است که بتواند انرژی را در خود ذخیره کند.

نمونه‌هایی از این مواد عبارتند از: بلورهایی مثل یاقوت ، ایتریوم ، آلومینیوم گارنت یا گازهایی مثل CO2 و He - Ne و ...

و مایعاتی مانند رنگهای رودآمین – 6G می‌‌باشد.

انیشتین در سال 1916 نشان داد که گسیل القایی نور را می‌توان از یک اتم برانگیخته بدست آورد.

شچنانچه اتم و یا مولکول در تراز بالاتر E2 واقع شود و فوتونی با فرکانس‌ v با اتم برانگیخته وارد برهمکنش شود.

بطوری که hv = E2 _ E1 باشد، در این صورت احتمال معینی وجود خواهد داشت که اتم به تراز پایینتر بیافتد.

در نتیجه ، دو فوتون حاصل می‌‌شود، فوتون القا کننده و القا شونده ، که هر دو همفاز هستند.در عین حال ، اگر اتمهایی به تعداد N2 در تراز E1 باشند، می‌توانند با جذب فوتونهای فوق ، برانگیخته شده و به تراز انرژی E2 برسند.

چنانچه هدف به دست آوردن تابش همدوس باشد، باید سعی شود که N2 >> N2 گردد، به عبارت دیگر ، تجمع معکوس رخ دهد.

فرآیندی که طی آن تجمع معکوس صورت می‌‌گیرد، دمش می‌نامند.

وقتی یک سیستم دو ترازی با محیط اطراف خود در حال تعادل گرمایی باشد، جمعیت تراز انرژی بالاتر Nj کمتر از جمعیت تراز Ni خواهد بود.

با استفاده از فرآیند اشباع شدن می‌توان Ni را با Nj مساوی گردانید.

بطوری که مقدار جذب به صفر تنزل یابد.

چنانچه بتوان مقدار Nj را بیشتر از Ni نمود، اکثر اتمهای سیستم که به حالت برانگیخته می‌‌روند، تمایل خواهند داشت که به حالت انرژی کمتر برگردند.

بدیهی است که این تمایل به وسیله کوانتای تابش فرودی تشدید می‌گردد.

بدین معنی که سیستم نه تنها فوتون فرودی را جذب نمی‌کند بلکه فوتون فرودی باعث برانگیختگی سیستم برانگیخته شده که با سقوط به حالت پایینتر دو کوانتا انرژی تابشی از دست می‌دهد (فوتون مربوط به اتم برانگیخته به همراه فوتون فرودی).

تمام این فرآیندها تابش لیزر را بوجود می‌آورند.

قرار دادن محیط تولید لیزر در یک مشدد نوری با انتهای آینه‌ای که تابش را در محیط تولید لیزر به جلو و عقب می‌فرستد، سبب تراکم تابش سطوح بالا در تشدید کننده بوسیله ادامه گسیل القایی می‌شود.

سپس تابش لیزر از طریق آینه‌ای نیمه شفاف ، از یک انتهای کاواک به بیرون گسیل می‌شود.

تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است که عبارتند از: شدت زیاد ، مستقیم بودن ، تکفامی‌و همدوسی.

لیزرها در اشکال گوناگون وجود دارند.

ممکن است تصور شود که پرتو لیزر همانند اشعه ایکس ، گاما ، ماورا بنفش (UV) و مادون قرمز (IR) ، جایگاهی معین در طیف الکترومغناطیسی را داراست، حال آنکه این پرتو می‌تواند هر کدام از فرکانسهای محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت که دارای مشخصاتی از قبیل تکفامی ، همدوسی و شدت زیاد است.

اینکه چگونه می‌توان پرتو لیزری با فرکانسهای دلخواه را تولید نمود، کار دشواری است که عملا با آن روبرو هستیم.

مشکل دیرپا در تابش لیزری ، فقدان پوشش گسترده طول موجی در آن است.

به دلیل اینکه لیزرها به‌خودی ‌خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش کل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد.

نمونه‌هایی از لیزرهای متداول لیزرهای متدوال مادون قرمز (IR (2 _ 10μm: لیزر مونو اکسید کربن (CO) ، لیزر دی اکسید کربن (CO2) و بلورهای هالیدهای قلیایی تابشی در طول موج 1.06 میکرومتر تولید کرده و لیزرهای الکساندریت یا دیودهای مخابراتی قابل تنظیم در IR نزدیک هستند.(طول موج2000) لیزرهای محدوده نامرئی (400 _ 700nm): لیزرهای آرگون _ کریپتون و لیزر هلیوم _ نئون، لیزرهای رنگی و لیزر تیتانیوم_یاقوت کبود.

لیزرهای محدوده ماورای بنفش (200 _ 400nm): لیزرهای اگزایمر (لیزر هالید گاز نادر) ، نیتروژن ، لیزر رنگی با فرکانس دو برابر شده.

طبقه بندی لیزر در حالت کلی لیزر پیوسته کار ، لیزر پالسی هولوگرام 1 -هولوگرام یک تصویر سه بعدی است که با استفاده از لیزر ایجاد می شود .

نور دستگاه لیزر به دو پرتو می شکند .

یکی از پرتوها با انعکاس از روی یک آینه از روی شی به صفحه عکاسی می تابد .

پرتو دیگر به وسیله آینه دیگری بدون برخورد به شی به صفحه عکاسی فرستاده می شود .

صفحه عکاسی در جایی قرار داده می شود که دو پرتو تلاقی می کنند .

سپس صفحه عکاسی ظاهر می شود و ، در صورتی که به طریق صحیح به آن نور تابانده شود ، هولوگرام را پدیدار می کند.

چگونگی ایجاد این دو دسته تا حدود زیادی بستگی به ساختار درونی محیط تولید لیزر ، مکانیزم ایجاد لیزر و پارامترهای دیگر دارد که بررسی آنها خارج از این مقوله است.

از لحاظ کاربردی ، لیزر‌های پالسی با مدت پالس 12-10 ثانیه در دسترس هستند.

چنین لیزرهایی در جهت پژوهش در فرایندهایی که در گازها و مایعات ، با سرعتهای بسیار بسیار سریع رخ می‌‌دهد، بکار برده می‌شوند.

۱-پمپ انرژی یا چشمه انرژی: که ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یاحتی یک لیزر دیگر باشد.

۲- ماده پایه وزفعال که نام گذاری لیزر بواسطه ماده فعال صورت میگیرد ۳- مشدد کننده اپتیکی : شامل دو اینه بازتابنده کلی و جزئی می باشد طرز کار یک لیزر یاقوتی: پمپ انرژی در این لیزر از نوع اپتیکی میباشد ویک لامپ مارپیچی تخلیه است(flash tube) که بدور کریستال یاقوت مدادی شکلی پیچیده شده(ruby) کریستال یاقوت ناخالص است و ماده فعال ان اکسید برم و ماده پایه ان اکسید الومینم است.

بعد از فعال شدن این پمپ انرژی کریستال یا قوت نور باران می شودو بعضی از اتمها رادر اثرجذب القایی-stimulated absorption برانگیخته کرده وبه ترازهای بالاتر می برد.

پدیده جذب القایی: اتم برانگیخته = اتم+فوتون با ادامه تشعشع پمپ تعداد اتمهای برانگیخته بیشتر از اتمهای با انرژی کم میشود به اصطلاح وارونی جمعیت رخ می دهد طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک اتمهای برانگیخته توان نگهداری انرژی زیادتر را نداشته وبه تراز با انرژی کم بر میگردند وانرژی اضافی را به صورت فوتون ازاد می کنند که به این فرایند گسیل خودبخودی گفته می شود ولی از انجایی که پمپ اپتیکی مرتب به اتمها فوتون می تاباند پدیده دیگری زودتر اتفاق می افتد که به ان گسیل القایی-stimulated emission گفته می شود .وقتی یک فوتون به اتم برانگیخته بتابد ان را تحریک کرده و زودتر به حالت پایه خود بر می گرداند.

گسیل القایی: اتم+دو فوتون = اتم برانگیخته+ فوتون این فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگیخته میکنند و واکنش زنجیر وار تکرار می شود.

بخشی از نور ها درون کریستال به حرکت در می ایند که توسط مشددهای اپتیکی درون کریستال برگرداننده می شوند واین نورها در همان راستای نور اولیه هستد بتدرج با افزایش شدت نور لحظه ای می رسد که نور لیزر از جفتگر خروجی با روشنایی زیاد بطور مستقیم خارج می شود لیزر CO2 لیزرهای گازی نوع خاصی از لیزر است که در آن گازی داخل یک لوله ی شفاف مثل لامپ مهتابی می رود.

عبور جریان از این لوله باعث رفت و آمد ِ فوتون می شود.

اولین نوع ِ این لیزرها هلیم نئون بود.

یعنی همین لیزرهای خانگی و مدارس.

این لیزر ِ ایمن توسط یک ایرانی در مؤسسه ی بل به نام دکتر علی جوان اختراع شد.

نوع دیگر لیزر لیزر CO2 است.

البته در محفظه ی آن هلیوم و مقداری نیتروژن هم هست.

کاز نیتروژن انرژی ِ الکترودها را ذخیره می کند.

پس از برخورد مولکولهای نیتروژن به مولکول CO2 این انرژی انتقال می یابد.

مولکولهای CO2 برانگیخته می شوند.

گاز هلیوم به انتقال ِ انرژی کمک می کند.

همچنین کمک می کند تا مولکولهای دی اکسید کربن زودتر به ترازهای انرژی عادی یا حالت عادی خود برگردند.

این لیزرها بازده خوبی دارند.

اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون ابزاری مفید برای بازسازی سه بعدی و بدست آوردن تصاویر سه بعدی با کیفیت بالاست.

خصوصیت کلیدی میکروسکوپی هم کانون توانایی آن در ایجاد تصاویر بدون کدورت از نمونه ها ی ضخیم در عمقهای مختلف است.

اصول این نوع خاص از میکروسکوپی توسط ماروین مینسکی در سال1953 کامل شد اما هنوز سی سال دیگر زمان لازم بود تا لیزر بتواند بعنوان یک منبع نور نقطه‌ای برای میکروسکوپی هم کانون و بعنوان روشی استاندارد در اواخر دههٔ 1980 مورد استفاده قرار بگیرد.

در اسکن میکروسکوپی لیزری هم کانون یک پرتو لیزری از روزنهٔ منبع نوری گذشته و سپس توسط عدسی های شیئی به حجم کانونی کوچکی بر روی یک نمونهٔ فلورسانت متمرکز می‌شود.

سپس مخلوطی از نور فلورسانت تابیده شده و لیزر بازتابیده شده از نقطهٔ مورد تابش قرار گرفته توسط عدسی های شیئی جمع آوری می‌شود.

یک جدا کنندهٔ طیفی مخلوط نور را با گذر انتخابی نور لیزری و بازتاباندن نور فلورسانت به دستگاه جداساز از هم مجزا می‌کند.

پس از گذر این نور، نور فلورسانت توسط یک وسیلهٔ جدا کنندهٔ نور( لولهٔ تشدید کنندهٔ نور و یا دیود بهمن نوری) باعث تغییر سیگنال نوری به یک سیگنال الکترونیکی شده که در مرحلهٔ بعد این سیگنال الکتریکی توسط رایانه قرائت می‌شود.

همانطور که در شکل میبینید روزنهٔ جداساز از ورود نور به اصطلاح تنظیم نشده یعنی نور فلورسانسی که از سطح کانونی عدسی های شیئی منشاء گرفته ممانعت به عمل می‌‌آورد.

پرتوهای نوری از زیرسطح کانونی قبل از رسیدن به جداساز متمرکز می‌گردند و بخش عمده‌ای از آنها بواسطهٔ متمرکز نبودن بر روزنهٔ جداساز حذف می‌گردند و بقیهٔ پرتو ها به جداساز میرسند.

در این روش بخش خارج از کانون قسمت بالا و پایین به میزان زیادی کاهش میابد که نهایتا باعث تشکیل تصویری واضح تر نسبت به روش های میکروسکپی سنتی می‌گردد.

نور جداسازی شده‌ای که از بخش نورانی نمونه منشاء گرفته در تصویر حاصله بشکل یک نقطه نمایش داده می‌شود.

بنابراین تصویر نهایی ردیف به ردیف و نقطه به نقطه تشکیل می‌گردد و درخشش نهایی تصویر حاصله با شدت نور جداسازی شدهٔ فلورسانت مطابقت خواهد داشت.

پرتو سرتاسر نمونه را بشکل صفحه‌های افقی و با استفاده از آینه‌های نوسانگر خود مهار شونده اسکن می‌کند.

این روش اسکن( پویش) کردن معمولا امکان ایجاد واکنشهای نهفتهٔ کمتری دارد و با کم شدن سرعت آن نسبت قابل قبول تری از سیگنال به خطا را نتیجه می‌دهد و نهایتا تباین و کیفیت بالاتری نتیجه می‌دهد.

اطلاعات لازم را می‌توان با صفحه‌های کانونی متعدد و با تغییر سطح میکروسکوپ به سمت بالا و پایین بدست آورد.

رایانه می‌تواند یک تصویر سه بعدی از نمونه را بوسیلهٔ سری ردن تعداد زیادی از تصاویر دو بعدی متوالی ایجاد کند.

بعلاوه میکروسکوپی کانونی پیشرفت زیادی را در کیفیت نهایی و ظرفیت برش نوری سری مناسب فراهم کرده که این امر حتی در نمونه‌های زندهٔ با حداقل آماده سازی قابل مشاهده است.

با توجه به اینکه این روش وابسته به فلورسانس است، نمونه ها معمولا بایستی با رنگهای فلورسانس رنگ آمیزی شوند.

با اینحال بایستی توجه کرد که غلظت مواد خارجی به حدی کم باشد که بر روی ساز و کار طبیعی زیستی تاثیر منفی نگذارد.

برخی ابزار ها حتی قادر به ردیابی یک ملکول خاص فلورسانس نیز میباشند.

همچنین روشهای ترنس ژنیک می‌توانند ارگانیسمهایی را بوجود بیاورند که خودشان ملکول فلورسانس تولید کنند.(مثل پرونئینهای سبز فلورسانت( ارتقاء کیفیت با بکارگیری اصول هم کانونی وقتی روش مورد استفادهٔ ما روش میکروسکوپی لیزری هم کانون باشد روشی که برای توصیف تفکیک پذیری مورد استفاده قرار میگیرد بسادگی قابل مقایسه با دیگر روشهای اسکن همچون اسکن میکروسکوپی تونلی می‌باشد.

این روش با اسکن نوک اتمی بر روی سطح هادی انجام می‌شود و همراه با تونلهای مجزاییست که هر جزء سطح را پایش می‌کند.

اگر نوک اتمی کند شود، یعنی اگر شامل جند اتم شود کیفیت تصویر حاصله کاهش میابد.

در روش LSCM یک نمونه یفلورسانت توسط یک منبع نقطه‌ای لیزر مورد تابش قرار گرفته و کیفیت تصویر هر کدام از اجزا با شدت تابش فلورسانت حاصله متناسب خواهد بود.

در اینجا اندازهٔ نوک اسکن کننده که برای کیفیت پایانی بسیار حیاتی است توسط حد انکسار سیستم نوری تعیین می‌گردد.

این حالت موید این حقیقت است که تصویر منبع نقطه‌ای لیزر اسکن کننده یک نقطهٔ بی نهایت کوچک نیست بلکه از یک الگوی سه بعدی انکساری تبعیت می‌کند.

اندازهٔ الگوی انکسار و اندازهٔ کانونی توسط اندازهٔ روزنهٔ عدسی های شیئی سیستم و طول موج لیزر مورد استفاده تعیین می‌گردد.

این حالت را می‌توان بسادگی در حد تفکیک میکروسکوپهای نوری قدیمی مشاهده کرد که به اصطلاح به آن تابندگی گسترده می‌گویند.

با اینهمه این مشکل با تکنیکهای تابندگی نور به اندازهٔ کوچکی که در هر زمان جداسازی می‌شود قابل بر طرف کردن است.

با اینهمه این بسیار مهم است که حجم موثر نور تولیدی معمولا کمتر از حجم تابندگیست یعنی الگوی انکسار تولید نور قابل جداسازی دقیق تر و البته کوچکتر از الگوی انکسار تابندگیست.

این به آن معناست که حد تفکیک میکروسکوپهای هم کانون نه تنها به احتمال تابندگی بستگی دارد بلکه به احتمال ایجاد فوتونهای قابل جداسازی نیز وابسته اند.

بسته به خصوصیات فلوئورسانس رنگهای بکاررفته پیشرفتهای محدودی می‌تواند در کیفیت جانبی میکروسکوپهای سنتی بوجود آید.

با اینهمه با استفاده از فرایند تولید نور با احتمال کمتر وقوع ایجاد اثرات ثانویه، با تمرکز بر نقطهٔ محدود با بالاترین کیفیت ممکن می‌توان به ارتقاء کیفیت جانبی به اندازه‌ای قابل توجه امید وار بود.

متاسفانه احتمال تولید فوفتونهای قابل جداسازی اثر نامطلوبی بر نسبت سیگنال به خطا دارد.

این مشکل را می‌توان بوسیلهٔ استفاده از فوتو دیتکتورهای بیشتر و یا با افزایش شدت منبع نقطه‌ای لیزر تابیده شده جبران کرد.

افزایش شدت این خطرات باعث بی رنگ شدن و یا آسیب به نمونهٔ مورد نظر می‌شود خصوصا اگر آزمایشاتی برای مقایسهٔ درخشش فلورسانس مورد نیاز باشد.

لیزرها بر اساس طول موج و حداکثر توان خروجیشان در رده‌های زیر طبقه بندی می‌گردند: دستهٔ اول: اساسا بی خطر؛ هیچگونه احتمالی برای آسیب رساندن به چشم در این گروه وجود ندارد.

این امر می‌تواند بدلیل توان خروجی محدود آنها( که حتی در تماسهای طولانی هم خطری را متوجه چشم شخص نمیکنند) باشد و یا به این دلیل باشد که محصور بودن آنها و عدم تماس در شرایط طبیعی کار بطور کلی احتمال خطر تماس را از بین میبرد مثل حالتی که در دستگاه‌های خواندن سی دی وجود دارد.

دستهٔ دوم: واکنش طبیعی یسته شدن چشمها از آسیب جلوگیری خواهد کرد و توان خروجی آنها حدود 1mW می‌باشد.

دستهٔ سوم اولیه: لیزرهایی که در این دسته قرار میگیرند بواسطهٔ بکار گرفته شدن در ابزاری که ممکن است باریکهٔ نور را تغییر دهند خطرناک در نظر گرفته میشوند.

توان خروجی آنها 1-5mW می‌باشد.

اغلب لیزرهای نقطه‌ای در این گروه قرار دارند.

دستهٔ سوم ثانویه: این دسته زمانی خطرناک محسوب میشوند که باریکه نور مربوط به لیزر مستقیما بدرون چشم تابیده ویا منعکس شود.

این گروه مربوط به لیزرهایی می‌شود که قدرتی حدود 5-500mW دارند.

انعکاسهایی که با پراکنده شدن باریکهٔ نوری همراه باشند بعنوان یک خطر جدی در نظر گرفته نمیشوند.

دستهٔ چهارم: لیزرهای این دسته بینهایت خطرناکند.

حتی اگر انعکاس پراکنده شدهٔ آنها هم به پوست و یا چشم تابیده شود هم می‌تواند خطرناک باشد.

لیزرهایی که توان بیش از 500mW و یا توانایی تولی امواج نوری داشته باشند در این دسته قرار میگیرند.

اگرچه که شدت نور خروجی آنها ممکن است تنها چند برابر نور درخشان خورشید باشد ولی بایستی توجه داشت که این نور مستقیما بر نقطهٔ بسیار کوچکی متمرکز می‌گردد.

نیروهایی که برای لیزرهای بالا ذکر شد انواع معمول توانها میباشند.

دسته بندی ما مستقل از طول موج و موجی و یا پیوسته بودن لیزر می‌باشد و تنها بر ایمنی تاکید دارد.

رهنمودها استفاده از پوشش محافظتی برای لیزرهای دستهٔ سوم ثانویه و دستهٔ چهارم قویا توصیه می‌شود و طبق نظر سازمان مدیریت خطرات و ایمنی شغلی ایالات متحده الزامیست.

با اینهمه تحقیقات صورت گرفته نشان داده‌اند که دانشمندان محقق حتی در شرایطی که با لیزرهای گروه چهارم سر و کار دارند معمولا از پوششهای محافظ چشمی استفاده نمیکنند.

مشکل اینجاست که محافظهایی همچون عینکها پس از مدت کوتاهی ناخوشایند و عذاب آور خواهند بود.

برای مثال در طیف سنجی آرایش تجربی دائما تغییر کرده و تنظیم آن مستلزم اینست که شخص مسیر طیف گسیل شده را ببیند.

اینکار به اسانی با چشم غیر مسلح قابل انجام است ولی انجام آن با دوربین به مراتب مشکل تر است.

در این شرایط افراد بیش از آنکه به ایمنی اهمیت دهند به سادگی و راحتی کار اولویت می‌دهند و معمولا قوانین ایمنی را نقض می‌کنند.

گاهی اوقات هم رعایت موازین غیر قابل اجتناب است.

برای مثال زمان کار کردن با لیزر RGB از نظر فنی به استفاده از عینکهای ایمنی کاملا مشکی نیاز است.

با اینکه شاید تمامی افرادی که در این زمینه مشغول به کارند با رهنمودهای زیر موافق نباشند ولی قطعا اکثر دانشمندان این رهنمودها را در عرصهٔ کاری رعایت می‌کنند: هر کسی که با لیزر تماس دارد باید از خطرات آن بطور کامل مطلع باشد.

این آگاهی نباید بسته به زمان تماس باشد بلکه بایستی توجه داشت که کارکرد طولانی با خطرات غیر قابل دیدن(مثل خطرات مربوط به پرتوهای لیزر مادون قرمز) معمولا باعث کاهش هشیاری و سهل انگاری افراد می‌گردند.بسیاری از افرادی که در شرایطی کار می‌کنند که کارشان بر روی میزهای نوری انجام می‌شود و تمامی طیف لیزر در یک سطح افقی حرکت می‌کند و در لبهٔ میز متوقف می‌گردد احساس کاذب ایمنی در برابر لیزر دارند.

این افراد تنها به این امر بسنده می‌کنند که اگر چشمانشان در امتداد طیف افقی لیزر قرار نگیرد کاملا ایمن هستند ولی باید دانست که بشکل تصادفی امکان منعکس شدن این طیف در همه حال وجود دارد.

رهنمودهای زیر ممکن است در کاهش خطراتن نقش زیادی داشته باشد ولی باید دانست که هنوز هم بسیاری از خطرات تنها بدلیل استفاده نکردن عینکهای محافظ است.

در یک تنظیم نوری مهم، اطمینان از اینکه تمامی آینه ها، فیلترها، و عدسی ها کاملا در حالت عمودی قرار گرفته‌اند مشکل است.

این حالت خصوصا زمانی که شرایط کار تغییر می‌کند اهمیت بیشتری میابد.

انعکاسهای اتفاقی رو به بالا ممکن است توسط ساعت و یا جواهرات ایجاد شوند.

حتی اگر استفاده از زیور آلات ممنوع باشد باز هم امکان انعکاس از وسایل و ابزار شخص که وارد محدودهٔ باریکهٔ نور شده‌اند مثلا توسط پیچ گوشتی امکانپذیر است.

بایستی توجه داشت که معمولا انعکاس ها تا زمانی که منجر به آسیب نشده‌اند ناشناخته باقی میمانند.

زمانی که چیزی را از سطح زمین بلند میکنید با بستن پلک چشم نمیتوانید جلوی خطر لیزرهای چند واتی را بگیرید و بایستی از پوشش معمولا کدر چشمی استفاده کنید.

این حالت خصوصا زمانی که لیزرها پرتوهای مادون قرمز باشند بیشتر موضوعیت دارد.

بستن هر دو چشم در زمین زانو زدن می‌تواند بعنوان یک روش طبیعی برای محافظت از چشم برای کارگرانی که در محدوده کار می‌کنند مطرح باشد.

هیچکس نمیتواند بدون استفاده از محافظهای چشمی از تمامی خطرات ذکر شده جلوگیری کند.

خصوصا که در برخی محیطهای کاری از پرتوهای نامرئی مادون قرمز استفاده می‌شود که هیچ نشانهٔ ظاهری هم ندارند.

به این ترتیب کار کردن بدون عینک در چنین شرایطی مترادف با معاوظهٔ سلامتی با راحت طلبییست.

عدم استفاده از عینک با اینکه معمول است ولی در هیچ قانون حرفه‌ای و مستدلی نگاشته نشده است.

محافظ چشمی مناسب برای هر کسی که در اتاق هست الزامیست و نباید فقط برای کسی که مشغول کار است الزامی در نظر گرفته شود.

مسیر پرتوهای با شدت بالا( بالای 200mW) که معمولا تعدیل نمیشوند با یستی به لولهٔ سیاهی هدایت شوند.

این موضوع در خصوص پرتوهای فرابنفش ضعیفتر هم بواسطهٔ احتمال سرطان پوست صدق می‌کند.

زمانی که عمل تعدیل و میزان کردن بر روی پرتو لیزر انجام می‌شود این امکان که انرژی آن تا حد بی خطر کاهش یافته و سپس بطور ناگهانی به حد بسیار شدید برسد وجود دارد.

احتیاط خاصی بایستی در رابطه با وارد کردن و خارج کردن آینه ها در مسیر طیف پرتو انجام پذیرد.

میزان کردن پرتو هم می‌تواند در جای خود خطرناک باشد چرا که ممکن است در این بین پرتو به تیرکهای فلزی محل تابیده و منعکس گردد.

سبکهای بی احتیاط کار کردن ممکن است بواسطهٔ دلایل زیر ایجاد شده و یا تسریع گردد: سخت بودن دسترسی به حفاظهای چشمی مناسب( خصوصا زمانی که کارگران با طول موجهای مختلف کار می‌کنند) ابزارهای محافظ بسیار ناراحت و آزار دهنده ارزیابی غیر منطقی خطرات قوانین ایمنی بسیار سختگیرانه که باعث تشویق کارگران به نقض کردن آنها می‌شود.

بحث در مورد ایمنی لیزر را نمیتوان بدون در نظر گرفتن ایمنی الکتریکی در شکل عمومی کامل دانست.

لیزرها عموما در ولتاژ بالا هستند.

بطور مثال لیزرهای موجی کوچک 5mJ 400 ولت به بالا هستند و این میزان به اندازهٔ چندین کیلوولت برای لیزرهای قوی تر افزوده می‌گردد.

این نیرو در کنار آب پر فشاری که برای خنک کردن لیزرها مورد استفاده قرار میگیرد و یا ابزارهای الکتریکی مربوطه باعث ایجاد خطر بیشتری در خصوص لیزرها می‌گردد.

بطور کلی این کاملا ضروریست که برای جلوگیری از ایجاد شوک الکتریکی در زمان آب گرفتگی احتمالی محل تمام قطعات الکتریکی حداقل 10 اینچ از زمین فاصله داشته باشند.

میز نوری، لیزرها و دیگر تجهیزات بایستی بشکل صحیحی نصب گردند.

کاربردهای لیزر کاربرد لیزر در پزشکی : چاقوی لیزری، مته لیزری و ...

کاربرد لیزر در صنعت : جوشکاری لیزری، برشهای لیزری، برش الماس، مسافت یاب لیزری و ...

کاربردهای نظامی : ردیاب لیزری، تفنگ لیزری و ...

امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده ی فلزات و چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسیار متداول است.

لیزرها سه قسمت اصلی دارند : 1) پمپ انرژی یا چشمه ی انرژی: که ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یا حتی یک لیزر دیگر باشد.

2) ماده ی پایه و فعال: که نام گذاری لیزر بواسطه ی ماده ی فعال صورت می‌‌گیرد.

3) مشدّد کننده ی اپتیکی: که شامل دو آینه ی بازتابنده ی کلی و جزئی می‌‌باشد.

جنس امواج نور امواج نور از نوع امواج الکترومغناطیسی هستند که برای انتشار احتیاجی به محیط مادی ندارند.

یک موج الکترومغناطیسی ترکیبی است از دو میدان عمود بر همِ الکتریکی و مغناطیسی که در شکل زیر به ترتیب با موجهای زرد رنگ و آبی رنگ نشان داده شده اند.

خواص امواج الکترومغناطیسی نور: 1) نور در خلأ دارای سرعت ثابتِ 300000 (سیصد هزار) کیلومتر برساعت (بالاترین سرعت) است.

2) نورهای مختلف دارای طول موج های مختلف و شدت نور متفاوت هستند.

3) سرعت نور در محیط های شفافِ مختلف تغییر می‌‌کند.

کاربردهای لیزر الف) کاربرد لیزر در مصارف نظامی امروزه لیزر کاربردهای بی شماری دارد که همه ی زمینه‌های مختلف علمی و فنی، فیزیک، شیمی، زیست شناسی، الکترونیک و پزشکی را شامل می‌‌شود.

همه ی این کاربردها نتیجه ی مستقیم همان ویژگی های خاص نور لیزر است.

کاربردهای نظامی لیزر همیـشه عمـده ترین کـاربردهای آن بوده است.

مهمترین کاربردهای نظامی لیزر عبارت اند از: الف) فاصله یاب های لیزری ب) علامت گذارهای لیزری ج) سلاح های هدایت انرژی الف) فاصله یاب های لیزری: فاصله یاب لیزری مبتنی بر همان اصولی است که در رادارهای معمولی از آن ها استفاده می‌‌شود.

یک تپ کوتاه لیزری (معمولا با زمان 10 تا 20 نانوثانیه) به سمت هدف نشانه گیری می‌‌شود و تپ پراکنده ی برگشتی بوسیله ی یک دریافت کننده ی مناسب نوری (که شامل آشکارساز نوری است) ثبت می‌‌شود.

فاصله ی مورد نظر با اندازه گیری زمان پرواز این تپ لیزری به دست می‌‌آید.

مزایای اصلی فاصله یاب لیزری را می‌‌توان به صورت های زیر خلاصه کرد: 1) وزن, قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است.

2) توانایی اندازه گیری فاصله حتی برای هنگامی که هدفِ در حال پرواز در ارتفاع بسیار کمی از سطح زمین و یا دریا باشد.

اِشکال عمده ی این نوع رادارها در این است که باریکه ی لیزر در شرایط نامناسبِ رؤیت به شدت در جو تضعیـف می‌‌شود.

هم اکنون چندنوع از فاصله یاب های لیزری با بردی در حدود 15 کیلومتر مورد استفاده اند: 1) فاصله یاب های دستی برای استفاده ی سرباز پیاده (یکی از آخرین مدل های آن در آمریکا ساخته شده؛ این فاصله یاب در جیب جا می‌‌گیرد و وزن آن با باتری حدود 500 گرم است.

) 2) سیستم های فاصله یاب برای استفاده در تانکها 3) سیستم های فاصله یاب مناسب برای دفاع ضد هوایی اولین لیزرهایی که در فاصله یابی از آن ها استفاده شد لیزرهای یاقوتی با سوئیچ Q بودند.

امروزه فاصله یاب های لیزری اغلب بر اساس لیزرهای نئودمیم با سوئیچ Q طراحی شده اند.

اگر چه لیزرهای CO2 نوعTEA در بعضی موارد (مثل فاصله یاب تانک ها) جایگزین جالبی برای لیزرهای نئودمیم است.

ب) علامت گذارهای لیزری: دومین کاربرد نظامی لیزر در علامت گذاری است.

اساس کار علامت گذاری لیزری بسیار ساده است.

لیزری که در یک مکان سوق الجِیشی قرار گرفته است هدف را روشن می‌‌سازد.

به خاطر روشنایی شدید نور, هنگامی که هدف به وسیله ی یک صافی نوری با نوار باریک مشاهده شود به صورت یک نقطه ی روشن به نظر خواهد رسید.

سلاح ممکن است بمب, موشک و یا اسلحهٔ منفجر شونده ی دیگری باشد که به وسیله ی یک سیستم احساسگر مناسب مجهز شده است.

در ساده ترین شکل, این احساسگر می‌‌تواند یک عدسی باشد که تصویر هدف را به یک آشکار ساز نوری ربع دایره‌ای که سیستم فرمان حرکت سلاح را کنترل می‌‌کند انتقال می‌‌دهد و بنابراین می‌‌تواند آن را به سمت هدف هدایت کند.

به این ترتیب هدف گیری با دقت بسیار زیاد امکان‌پذیر است.

معمولا لیزر از نوع ND:YAG است در حالی که لیزرهای CO2 به خاطر پیچیدگی آشکارسازهای نوری (که مستلزم استفاده در دماهای سرد است) نامناسب اند.

علامت گذاری ممکن است از هواپیما, هلی کوپتر و یا از زمین انجام شود.

(مثلا با استفاده از یک علامت گذار دستی) ج) سلاح های هدایت انرژی: اکنون کوشش قابل ملاحظه‌ای در دو کشور آمریکا و روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سلاح های هدایت انرژی به کار می‌‌روند اختصاص یافته است.

در مورد سیستم های قوی لیزری مورد نظر, با توان احتمالاً در حدود مگاوات (حداقل برای چند ده ثانیه) یک سیستم نوری باریکه ی لیزر را به هدف (هواپیما, ماهواره یا موشک) هدایت می‌‌کند تا خسارت غیر قابل جبرانی به وسایل احساسگر آن وارد کند و یا اینکه چنان آسیبی به سطح آن وارد کند که نهایتاً در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود.

سیستم های لیزر مستقر در زمین به خاطر اثر معروف به شکوفایی گرمایی که در جو اتفاق می‌‌افتد فعلاً چندان عملی به نظر نمی‌رسند.

جو زمین توسط باریکه ی لیزر گرم می‌‌شود که این باعث می‌‌شود که جو مانند یک عدسی منفی باریکه را واگرا سازد.

با قرار دادن لیزر در هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع بالا و یا یک سفینهٔ فضایی می‌‌توان از این مساله اجتناب ورزید.

اطلاعات موجود در این زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند؛ اما به نظر می‌‌رسد که این سیستم ها به طور کلی شامل باریکه هایی پیوسته با توان 5 تا 10 مگاوات (برای چند ثانیه) با یک وسیله ی هدایت اپتیکی به قطر 5 تا 10 متر باشند.

مناسب ترین لیزرها برای اینگونه کاربرد ها احتمالاً لیزرهای شیمیایی اند.

لیزرهای شیمیایی به ویژه برای سیستم های مستقر در فضا جالب اند زیرا توسط آن ها می‌‌توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخیره, فشرده, و به شکل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد.