اجزای مختلف لیزر

اجزای مختلف لیزر

23 مهر1399
اجزای مختلف لیزر

اجزای اصلی سورس لیزر
در مقاله قبلی در مورد چگونگی ایجاد نور لیزر صحبت کرده ایم. در ابتدا باید کاری می کردیم الکترون ها از تراز پایین به تراز بالاتر بروند و سپس گسیل القایی سبب تولید نور لیزر می شد. در این مقاله قصد داریم اجزای مختلف یک دستگاه لیزر را بشناسیم. هر لیزر از سه بخش اصلی تشکیل شده است. این سه بخش عبارتند از : محیط فعال، سیستم پمپاژ،کاواک
در ابتدا می خواهیم در مورد محیط فعال بحث کنیم. محیط های فعال می توانند به صورت اتم و یا مولکول باشند. به عنوان مثال ما از عنصر هلیوم و یا نئون می توانیم به عنوان محیط فعال استفاده کنیم که به صورت اتم هستند. همچنین از گاز کربن دی اکسید که به صورت مولکول است نیز می توانیم به عنوان محیط فعال استفاده کنیم.
محیط فعال، محیطی است که در ابتدا الکترونهایش با دریافت انرژی مناسب به تراز بالاتر می روند (وارونگی جمعیت)، سپس با عبور یک فوتون، الکترون ها به تراز پایین تر می آیند و سبب تولید فوتون هایی با انرژی یکسان می شوند (گسیل القایی). محیط های فعال می توانند به صورت جامد، مایع و یا گاز باشند.


جز دوم هر لیزر، سیستم پمپاژ آن می باشد. وظیفه سیستم پمپاژ این است که سبب ایجاد وارونگی جمعیت شود. در واقع سیستم پمپاژ، انرژی را به محیط فعال می دهد. الکترون های محیط فعال با دریافت انرژی به تراز انرژی بالاتر می روند. زمانی که بیشتر الکترون ها تراز پایین را ترک و به تراز بالاتر بروند ، پدیده وارونگی جمعیت رخ داده است.
پمپ کردن انرژی به محیط فعال به دو روش می تواند انجام شود. روش اول تخلیه الکتریکی است و روش دوم روش نوری می باشد. در روش نوری از نور فلاش لامپ (با توان بسیار بالا) استفاده می کنند تا انرژی مورد نیاز را به محیط فعال بدهند. این نوع پمپاژ انرژی (یعنی روش نوری) برای محیط های فعال گازی بسیار مناسب است.
جز سوم هر لیزر، کاواک می باشد. کاواک محیطی است که ماده فعال در آن قرار گرفته است. در دو طرف کاواک دو آینه قرار دارد. آینه اول کاملا بازتاب کننده نور است ولی آینه دوم 99 درصد فوتون ها را به درون کاواک بازتاب می کند و تنها 1 درصد فوتون ها را از خود عبور می دهد. فوتون های گسیل شده با بازتاب مکرر بین دو آینه از آینه دوم خارج می شوند و نور لیزر ایجاد و مورد استفاده قرار می گیرد.
در ادامه قصد داریم سازوکار تولید باریکه لیزر در محیط فعال هلیوم نئون را بررسی کنیم. این لیزر به نام لیزر هیلوم-نئون شناخته می شود.
شکل سمت راست یک لیزر هلیوم-نئون و شکل سمت چپ سازوکار ساده ایجاد باریکه لیزر را در این نوع لیزر نشان می دهد. گاز کم فشاری شامل 15 درصد هلیوم و 85 درصد نئون در لوله شیشه ای قرار دارد. برای ایجاد وارونگی جمعیت از تخلیه الکتریکی با ولتاژ بسیار بالا درون محفظه گازی استفاده می شود. وقتی یک اتم با گسیل خود بخود، فوتونی موازی محور لوله گسیل می کند، فرآیند ایجاد باریکه لیزر آغاز می شود. این فوتون با گسیل القایی باعث می شود تا اتم دیگری دو فوتون موازی با محور لوله گسیل کند. این دو فوتون با گسیل القایی چهار فوتون ایجاد می کنند. از چهار فوتون هشت فوتون ایجاد می شود و به همین ترتیب نوعی بهمن فوتونی ایجاد می شود. برای اینکه فوتون های بیشتر و بیشتری با گسیل القایی به وجود آیند در دو انتهای لوله آینه هایی را قرار می دهند تا فوتون ها در داخل مخلوطی از گاز هلیوم و نئون به جلو و عقب حرکت کنند. ازآنجا که یکی از آینه ها بازتاب کننده کامل نیست، بخشی از فوتون ها از لوله خارج می شود و باریکه لیزر را ایجاد می کند.

 

نظرات
4.5 /5 20 5 1
ارسال نظر