لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 5
انواع لیزرها از نظر وارونی جمعیت:
لیزرهای دو ترازی:
نمی توان به کمک دمش نوری در یک سیستم با دو تراز انرژی جمعیت معکوس ایجاد کردحتی با تابش بسیار قوی حداکثر می توان جمعیت ترازهای بالایی و پایینی را برابرنمود.(N1=N2)
لیزرهای سه ترازی :
ماده لیزری به کمک تابش قوی یک لامپ درخش تحت تابش قرارمی گیردو تعداد زیادی از اتمها با جذب تابش با فرکانس ν2 ازتراز پایه به تراز بالایی می رود.از ترازE2 معمولا اتم ها با فرآیند غیر تابشی به تراز E1 فرو می افتند و وقتی جمعیتE1 ازٍE0 بیشتر شد جمعیت معکوس بین ترازهای E1 وE0 ایجاد می شود.لیزر یاقوت یک لیزرسه ترازی است.
لیزرهای چهار ترازی:
عمل دمش اتم ها را تحریک می کند و از حالت پایه به ترازE3 می برد که از آنجا سریعا به تراز شبه پایدارE2 فرو می افتد به طوری که جمعیتN2 به سرعت افزایش می یابدو بدین طریق بین ترازهایE2 وE1جمعیت معکوس ایجاد می شود.لیزرNd-YAG یک لیزر 4ترازی است.
تشدید کننده های نوری :
در بیشتر موارد بهره دمیده شده و یا تحریک شده ماده کاملا کوچک است (در حدود 10% به ازای هر متر) به طوری که تقویت نور عبوری با یک بار عبور از ماده حداقل است.اما شرایط خاصی وجود دارد که تقویت خوبی می توان به دست آورد.در بیشتر حالات تقویت کلی با قرار دادن آیینه های با درصد انعکاس بالا (درصد بازتاب حدود 100%) در هر انتهای ماده افزایش می یابد.پرتوی نوری بیش از حدود یکصد بار بین دو آیینه رفت و برگشت می کنند و بدین طریق طول مؤثر ماده را افزایش می دهد.آیینه ها تشکیل یک کاواک نوری یا تشدیدکننده را می دهند.در بخورد با آینه انتهایی اکثر انرژی به داخل کاواک بر میگردد . این نور تقویت شده مجددا در برخورد با آینه دیگر نیزتقویت می شود و این فرآیند تکرار می شود.
دمش :
برای داشتن محیط تقویت کننده باید وارونی جمعیت داشته باشیم یعنی توزیع آماری بولتزمن را به هم بزنیم.به فرآیندی که وارونی جمعیت را برای رسیدن به حالت نوسان لیزری آماده می کنددمش یا پمپینگ می گویند. چندین راه دمش کردن برای مجموعه ای از اتم هاوجود دارد از قبیل: 1- دمش اپتیکی 2- دمش الکتریکی 3- به کمک آزاد کردن انرژی شیمیایی.
دمش اپتیکی :
از این نوع دمش بیشتر برای لیزرهای حالت جامد مثل یاقوت Nd-YAG, ولیزرهای مایع مثل لیزر Dye استفاده می شود.
دمش الکتریکی :
این نوع روش در مورد لیزرهای گازی ( هلیم- نئون ونیتروژن ودی اکسید کربن وآرگون)و لیزرهای بخار فلزی (مس ونمک مس وطلا)و لیزرهای نیمه رسانا بکار می رود. در این نوع دمش٬ دمش با عبور جریان الکتریکی مناسبی ( پیوسته یا پالسی یا فرکانس رادیویی ) از گاز حاصلمی شود.یون ها و الکترون های بهوجود می آیدو چون این ذرات در اثر میدان الکتریکی شتابدار می شوندانرژی جنبشی اضافی بدست می آورندو می توانند با برخورد با اتمهای خنثی آنها را برانگیخته کنند.در این بر انگیختگی برخوردی معمولا حرکت یون ها درمقابل حرکت الکترون ها کمتر اهمیت دارد.در واقع برای گاز یدر فشار پایین انرژی متوسط الکترونخیلی بیشتر از انرژی متوسط یون است.
بی خطری لیزرها :
شدت نور لیزر از کسری از میلی وات در لیزر ارزان هلیوم – نئون تا چندینکیلو وات در لیزر Co2 تغییر می کند.آسیبهای ناشی از لیزر انگشت شمار بوده اندوخطرات ناشی از آنها محل مباحثات بسیار است.با این همه بزرگترین خطری که لیزرها دارند عبارت است از برخوردمستقیم باریکه لیزر ناواگرا از روی بی توجهی با چشم.باریکه ضعیف ناشی از لیزر دائمی هلیوم –نئون به شدت نیم میلی وات احتمالا کم خطراست زیرا پلکهای چشم در واکنش به تابش نور ناگهانی بسته می شود باریکه های شدید تر و به خصوص باریکه های پالسی می توانند صدمات جدی به جای گذارند که عمدتا به سبب توانایی چشم در کانونی کردن باریکه موازی در یک مساحت کوچک درشبکیه است.
اقدامات ایمنی مناسب در شرایط رودررویی با تابش لیزرهای پرتوان مستلزم استفاده ازشیشه های پالایه و سپر های ایمنی و آگاهی از این نکته است که باریکه لیزر فرودی بر سطح بازتابان آینه میتواند بدون کاهش شدت تغییر جهت بدهد.
لیزر دی اکسید کربن :
لیزر دی اکسید کربن از پر قدرت ترین و کاراترین لیزرهاست.هم چنین از پرتوان ترین لیزرهای پیوسته کار است .و از نظر قابلیت کاربردهای صنعتی در مرتبه ای بالا قرار دارد.اهمیت چنین لیزر پر توانی را می توان به کمک این واقعیت تجربی نشان داد که باریکه متمرکز آن می تواند در ظرف چند ثانیه صفحات الماس و فولاد ضخیم را برش بدهد.
هم می تواند پالسی باشد و هم می تواند پیوسته کار کند.
در لیزر Co2 از مخلوط مناسبی از گازهای CO2,N2,He استفاده می شود مقدار نسبی این گازها به نوع سیستم لیزر بستگی دارد ولی اصولا مقدار گاز ازت و گاز دی اکسید کربن یکسان است و مقدار هلیم از این دو بیشتر است. وجود N2,He بازدهی لیزر را به مقدار خیلی زیادی افزایش می دهد. اضافه کردن هلیم برای کاهش دما می باشدچون هدایت گرمایی بالایی دارد .این گاز با منتقل ساختن گرما به طرف دیواره های لوله تخلیه نقش سرد کردن CO2 را برعهده دارد.هم چنین با کاهش دادن جمعیت ترازهای پایین تر به افزایش کارایی بیشتر کمک می کند.
از ازت هم به این دلیل استفاده می شود که :اولین حالت تحریکی N2 تقریبا حدود 3/0الکترون ولت بالاتر از حالت پایه قرار دارد.N2 پس از تحریک در این حالت قرار می گیرد و قبل از بازگشتن بهحالت پایه از طریق گسیل خود به خودی با انتقال انرژی خود به مولکول دی اکسید کربن آن را تحریک می کند.
چنین لیزرهایی توانایی ایجاد گستره وسیعی از بسامد های فروسرخ را دارند
این باریکه ها در سیستم های مخابراتی نوری و رادارهای اپتیکی نیز کاربرد دارند و برای استفاده در سیستم های زمینی و فرازمینی بسیار مناسبند زیرا پرتو فروسرخ فقط اندکی پراکنده می شود یا جو آن را جذب می کند.
لیزر 50-100w برای جراحی با لیزر تا500w برای حکاکی روی سرامیک ٬برش مواد غیر فلزی وجوشکاری فلزات با ضخامت چند میلی متر استفاده می شود.
طرح های مختلفی بسته به توان وکیفیت باریکه لیزر مورد نیاز ممکن است در ساخت لیزر به کار گرفته شودکه عبارتند از:
1- لیزر با محفظه بسته :
لیزرهای بسته به این معنی لست که در لیزری مانندهلیوم – نئون گازهای تحت تخلیه الکتریکی کاملا در لوله تخلیه قراردارند.مشکلی که برای این لیزرها و مخصوصا لیزر CO2 وجود دارد این است که در جریان تخلیه الکتریکی مولکول های CO2 به CO تبدیل می شوند.این واکنش خیلی سریع است و اگرتمهیداتی به کار گرفته نشود عمل لیزر پس از چند دقیقه متوقف می شود. برای آنکه لیزر به صورت محفظه بسته عمل کند حضور H2O به مقدار 1% در مخلوط گاز به تولید مجدد CO2 توسط واکنش زیر کمک خواهد کرد.
CO* + HO-> CO2*+H
در واقع چون اکسیژن در تخلیه به وجود می آید تنها افزودن هیدروژن به جای H2O به مخلوط گاز کافی خواهد بود.
سرد کردن گاز یکی دیگر از مشکلاتی است که توان کلی خروجی لیزر را به100 w محدود می کند طرح های لوله بسته خیلی مرسوم نیستند.
این لیزرها توانهای تولید 60 w/m را دارند از لیزر محفظه بسته 10 w برای جراحی میکرونی با لیزر استفاده می شود.
2-لیزربا جریان آهسته گاز :
این لیزر اولین نمونه لیزرCO2 است که در سال 1964 با توان کم ساخته شد. این لیزربالوله دوجداره ساخته می شود که در لوله مرکزی مخلوط گاز جریان دارد و در غلاف خارجی آب خنک عبور داده می شود.در لیزرهای پیوسته CO2 برای آنکه از جمعیت تراز پایینی لیزر کاسته شود الزامی است از افزایش جمعیت این ترازها از طریق تحریک حرارتی جلوگیری به عمل آیدبه همین خاطر جریان آب خنک از غلافی در اطراف لوله اصلی تخلیه عبور داده می شود.
دو مشکل تجزیه CO2 و سرد کردن را می توان با حرکت گاز در سرتاسر لوله برطرف نمود.
در این نوع لیزر محدودیت در افزایش توان خروجی وجود دارد و بیشینه توان خروجی این لیزر 50-60 w/m است.در واقع توان بهینه لیزر CO2 طولی با جریان آهسته گاز تنها به طول تخلیه بستگی دارد.
این نوع لیزر در جراحی لیزری برش سرامیک وصفحات برای صنعت الکترونیک بهکار برده می شود.
مقاله در مورد لیزر (2)
