hamedof

اصول فیزیک لیزر و طریقه ساخت

امتیاز دادن به این موضوع:

Recommended Posts

[quote name='MOHAMMAD' timestamp='1374835773' post='324106']
بسیار ممنون از مطلب علمی و خوبتون که به زبان ساده و به زیبایی ادامه دادید، می خواستم خواهش کنم در مورد پمپهای انرژی بیشتر توضیح دهید، خصوصا اینکه در لیزرهای شیمیایی پمپ انرژی چگونه کار می کنه؟

جنس فوتون چیه؟
[/quote]

در مورد سوالتون اگر عمری باقی موند در مورد بازم مطلب می نویسم ! چون جواب خلاصه نمی تونه قانعتون کنه !

اما فوتون چیست ؟

فوتون انرژی آزاد شده حاصل از بازگشت الکترون از یک تراز بالایی به تراز پایینی است که به صورت [b]موج[/b] آزاد می شود . پس اینجا فوتون رو موج می دونیم.

اما تعریف دیگه ای هم برای فوتون قائلیم ، فوتون کوچک ترین ذره سازنده امواج الکترومغناطیس است .

قضیه مثل همون اتم کوچکترین ذره سازنده ماده است ... .

حالا یک چیزی داریم به اسم فونون ، فونون داخل کریستال ها و بلور های مواد جامد موجوده که با یک تحریک بیرونی می تونند آزاد بشند ! چیزی که ما در لیزر های حالت جامد استفاده می کنیم !!! و جنسشون هم از همون جنس فوتون یعنی موجه اما به دلیل کاربرد و شیوه تولیدش اسمش رو فونون گذاشتند...
  • Upvote 2

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر
سلام و با تشكر از زحمات شما....

حالا كه ميشه سوال پرسيد ميخواسنم بدونم يه ليزر 40 وات از يه طوله موج با يه ليزر 40 واته ديگه از يه طوله موجه ديگه چه فرقي ميكنه؟؟

و تاثيراتش چه تفاوتي داره؟ ویرایش شده در توسط Babak01

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر
خوب از لحاظ انرژی که همون میزان انرژی رو به ما میده اما ...


1- بسته به طول موج پرتو لیزر قابل دیدن خواهد بود و در نتیجه بحث وسایل دید پیش میاد !

2- اصولا لیزر های شیمیایی در کاربردی کردن اون ها 30 % بازده دارند و بقیه لیزر ها بازده کمتر . خوب الان برای رسیدن به 40 وات شما نیاز به 90 وات انرژی دارید . ولی خوب یک لیزر حالت جامد فرض کنیم 110 وات انرژی بخواد . خوب پس اینجا بحث صرفه انرژی هم پیش میاد ! اما یک مشکل ! لیزر های شیمیایی نیاز دارند تا همیشه در اختیارش سوختی خاص قرار بگیره اما لیزر حالت جامد رو با یک عدد ژنراتور برق کوچیک هم می تونید به راحتی راه بیاندازید !

پس 3- کاربرد ها متفاوت خواهند بود ! برای مثال شما برای نمونه برداری رامان یک ماده به لیزر حالت جامد نیاز دارید تا به طول موج خاص برسید . حالا اومدیم و این توان مورد نیاز 60 میلی وات باشه . ولی آیا میشه از یه لیزر 60 میلی وات دیگه هم برای این کار استفاده کرد ؟!

پس بحث استفاده از طول موج پدید میاد ... یا مثلا طول موج 523 نانومتر آسیب به چشم نمی زنه چون پرتو مریی هست (البته در توان های بسیار پایین میلی وات ) اکا اگه با همون توان ولی با طول موج محوده فرابنفش لیزر به چشم بزنیم ، چشم سرطانی هم میشه ....

پس همه چیز با توجه به نیاز ما تعریف میشه ...
  • Upvote 3

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

ساخت اولین لیزر رنگ سفید جهان در دانشگاه ایالتی آریزونا

 

از زمان اختراع لیزر در سال 1960 تاکنون ، یکی از ویژگی های این پدیده بدون تغییر باقی مانده بود ، رنگ . همیشه پرتوی لیزر در طیف مرئی و در انواع رنگ ها بوده ولی هیچ گاه لیزر در طیف سفید تولید نشده بود.

 

پژوهشگران دانشگاه آریزونا کشف کرده اند که لیزرهای نیمه رسانا توانایی تولید نور در تمامی طیفِ رنگ ها را داشته و در نتیجه نور سفید تولید میشود. آنها نوعی صفحه در ابعاد نانو از جنس مواد نیمه رسانا ساخته اند که ابعاد آن به اندازه یک پنجم قطر × یک هزارم قطر موی انسان است و شامل 3 قسمت موازی مجزا میباشد. هر کدام از بخش های مجزا ، وظیفه تولید یکی از 3 رنگ اصلی و پایه ای در طیف قابل دید یعنی آبی ، سبز ، قرمز و تمامی رنگ های میان آنها را بر عهده دارد.

 

از ترکیب شدن این رنگ ها ، نور سفید یکدست حاصل میشود.

 

پژوهشگر سرپرست این برنامه آقای کان ژِنگ نینگ است و به همراه چند نفر از دانشجویان خود که موضوع پایان نامه دکتری آنها در این زمینه بوده ، موفق به کسب این دستاورد شده اند.

 

او درباره هدف این برنامه میگوید ، فناوری لیزری با سرعت باور نکردنی در حال پیشرفت است و با دستیابی به طیف نور سفید لیزر ، میتوان جایگزین بسیار مناسبی برای لامپ های LED پیدا کرد. لیزرهای پیشرفته درخشان تر و با بهره وری انرژی بالاتر هستند و میتوانند رنگ های دقیق تر و زنده تری برای صفحات نمایش مانند مانیتورهای کامپیوتر و تلویزیون های خانگی فراهم کنند.

 

لیزر ساخته شده به دست این گروه محقق توانسته 70% رنگ های موجود در نمایشگرهای استاندارد کنونی را تولید کند.

 

نقش دیگری که این نوع لیزر میتواند داشته باشد و بر پا کننده انقلابی در صنعت ارتباطات خواهد بود ، سیستم های ارتباطی نور مرئی میباشد. به صورتی که این لیزر میتواند در عین حالی که روشنایی محیط اتاق را تامین میکند ، به عنوان وسیله ارتباطی نیز استفاده شود . این فناوری LI-FI نامیده شده که کوتاه شده عبارت " ارتباط بیسیم نور پایه " میباشد در حالی که سیستم WI-FI از امواج الکترومغناطیس در باند رادیویی استفاده میکند.

 

به گفته سازندگان این لیزر ، سرعت سیستم ارتباط نوری آنها 10 بار سریع تر از سیستم های وای-فای امروزی است و سیستم LI-FI نور سفید ، 10 تا 100 بار سریعتر از همین سیستم بر اساس LED میباشد.

 

تولید نور سفید لیزری در ابتدا بسیار غیر ممکن به نظر میرسید زیرا که لیزرها به طور عمومی شامل یک رنگ خاص از طیف نور مرئی هستند. ولی LEDهای آبی امروزی با یک لایه از مواد فسفری پوشانده میشوند که نور آبی را به رنگ های سبز ، زرد و قرمز تبدیل میکند و ترکیب آنها به نظر چشم انسان سفید می آید.

 

آزمایشگاه ملی سَندیا در سال 2011 موفق شده بود تا لیزر با رنگ سفید را از 4 لیزر مجزا تولید کند . محققان این مرکز نشان دادند که چشم انسان در دیدن نور سفیدِ حاصل از لیزرهای دیودی به همان میزان نور حاصل از LED ها راحت است.

 

مواد نیمه رسانا از عناصر شیمیایی جامد ساخته میشوند که ساختار کریستالی داشته و به عنوان مثال در تراشه های کامپیوتری و واحدهای سازنده نور در سامانه های ارتباط فیبر نوری به کار برده میشوند . این مواد به این دلیل در ساخت لیزر و LED دارای جذابیت هستند زیرا که میتوانند نور در رنگ مشخصی را با گرفتن ولتاژ الکتریکی تولید نمایند. 

 

ماده ساطع کننده نوری که بیشتر مورد ترجیح قرار میگیرد، ایندیوم گالیوم نیترید است ولی مواد دیگر مانند کادمیوم سولفید و کادمیوم سِلِنید نیز مورد استفاده هستند.

 

دشواری اصلی بر سر راه این حوضه این است که ماده نیمه رسانا فقط قادر به تولید یک رنگ خاص در ساختار اتمی و انرژی مشخص میباشد. پایداری شبکه ، نشان دهنده میزان فاصله میان اتم هاست. برای تولید تمامی طول موج های ممکن در طیف مرئی ، به چندین ماده نیمه رسانا نیاز است در بافت ها و انرژی های بسیار متفاوت.

 

هدف پروژه این بود که به یک قطعه واحد از ماده نیمه رسانا با توانایی تولید لیزر در 3 رنگ پایه قرمز ، سبز و آبی دست پیدا کنیم. اینقدر کوچک که چشم انسان به جای دیدن 3 رنگ جدا از هم ، یک رنگ یکپارچه سفید را ببیند.

 

ما قادر نبودیم تا کریستال چندین ماده نیمه رسانا را در کیفیت بالا و با همدیگر بسازیم ، به همین خاطر به فناوری نانو روی آوردیم . زیرا عدم تطبیق پذیری در مقیاس نانو بسیار آسان تر از ابعاد بزرگ تحمل میشود و کریستال هایی با کیفیت بالاتر به دست می آید.

 

به این منظور بیش از 10 سال قبل مواد مختلفی مانند نانو رشته و نانو صفحه را مورد ارزیابی قرار دادند. 6 سال پیش دفتر پژوهشی نیروی زمینی آمریکا موفق به ساخت مواد نانو رشته ای در بازه بزرگی از انرژی شد که توانایی تنظیم و تولید لیزر در بازه نور قرمز تا سبز را داشت ، آن هم فقط در قطعه ای به طول 1 سانتیمتر.

 

مدتی بعد آنها دریافتند که همین نتایج دقیقا با استفاده از نانو صفحات قابل دستیابی است.

 

تولید نور آبی که لازمه ساخت نور سفید است، به دلیل بازه انرژی وسیع و ویژگی های مواد دارای دشواری بیشتری بود. ما حدود 2 سال برای رُشد دادن کریستال مواد تولید کننده نور آبی در مقیاس نانوصفحه ، دست و پنجه نرم کردیم و در نهایت گروه تصمیم گرفت تا ابتدا شکل ماده را ساخته و سپس مواد را به آلیاژ تولید کننده نور آبی تبدیل کنند.

 

به این منظور در فرایند رُشد به نام " فرایند تبادل یونی دوگانه " موفق به ساخت سازه مورد نظر شدیم. به طور عمومی در رُشد مواد ، شکل و ترکیب مواد سازنده به طور همزمان به دست می آید.

 

ولی تا ساخت لیزر نور سفید برای مصارف نور افشانی در زندگی واقعی هنوز راه درازی باقی مانده . زیرا در این نمایش اولیه ، پژوهشگران مجبور بودند تا از نور لیزر به عنوان پمپ الکترون برای تابش نور استفاده کنند. یکی از مهمترین موانع ساخت ، گونه ای است که بتواند با انرژی باتری کار کند.

 

white_laser-f.jpg

 

laser_figure-w.jpg

 

https://asunews.asu.edu/20150728-worlds-first-white-laser

 

 

 

  • Upvote 4

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

سلام

 

میشه در مورد تک فام ، همفاز و هم راستا به صورت پایه ای توضیح بدین

 

از نوشته های شما متوجه شدم منظور از همفاز یعنی فرکانس موجها یکی باشه یا معادلا طول موج یکسانی داشته باشن و از ترازهای یکسانی به ترازدوم منتقل بشن.

 

اگه الکترون از تراز چهارم به تراز مثلا سوم هم منتقل بشه انرژی آزاد میکنه چرا تاکید روی تراز دوم داده اید؟

 

باتوچه به رفتار اتم به نظرم عجیب میرسه بتونن در تمام اتمهای ماده، الکترون رو طوری کنترل کنن همگی در یک تراز حضور داشته باشن

 

امکانش هست که در یک اتم الکترون به ترازهای بالاتر بره و انرژیشو از یک الکترون دیگه که به تراز پایین تر رفته فراهم کنه و مجموع کل انرژی در اینصورت 

 

در تعادل هست ولی همفازی امواج در تعداد کمی از اتمها هم که شده از بین بره (این استدلال درسته؟)

 

ممنون از این بحث قشنگ

ویرایش شده در توسط khashayar1

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

میشه در مورد تک فام ، همفاز و هم راستا به صورت پایه ای توضیح بدین

 

خواهش میکنم . نظر لطف شماست . والا حقیقتا خودم هم نفهمیدم که اینا چه جوری موفق به انجام چنین کاری شده اند ( البته رشته تخصصی بنده هم هیچ ارتباطی به این ماجرا نداره ) . اصلا از نظر اصول بنیادین فیزیک اتمی سازگاری نداره . مگر این که از اساس یا اطلاعات گمراه کننده داده باشند و یا من مطلب رو متوجه نشدم. البته توجه داشته باشید که آزمایشگاه سَندیا که در دنیای فناوری های عجیب و غریب برای خودش یه غول بی شاخ و دُم محسوب میشه ، 4 سال قبل از این گروه موفق به انجام چنین کاری شده بود.

 

استاد بی رقیب و بلامنازع حوزه لیزر ، برادر حامدوف عزیز هستند. ایشون مطلب رو بخونه حتما یه چیزایی دستگیرش میشه و میتونه خیلی بهتر از من راهنمایی کنه.

  • Upvote 1

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

1- تک فام : شما وقتی اتمی رو تحریک می کنید ، الکترون ها بین چندین تراز حرکت می کنند و این باعث میشه تابشی که داره چند رنگ داشته باشه ، پس ما اول کاری می کنیم که الکترون ها بین دو یا سه تراز خاص جابجا شوند (بعضا هم 4 تراز) . تا یک طول موج خاص تولید بشه ، البته نا گفته نماند بر اساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ و این موضوع که تراز ها یک خط نیستند و میشه گفت کمی پهنا دارند طول موج هاتون بین یک بازه خاص میاد بیرون مثلا از 510 تا 520 نانومتر . ولی خوب این تقریبا تک فام یا همون تک رنگه.

 

2- هم فاز : بر اساس تابع موج داریم : E= Acos(wt-phi( که این phi همون فاز هست ، اگر نور های تولید شده فاز یکسان نداشته باشند بر هم نهی مخرب ممکنه انجام بگیره !

 

3- هم راستا: خب مشخصه دیگه تو یک جهت همه پرتو ها حرکت کنند !

 

تاکید روی تراز هایی که فاصله بیشتری با تراز پایینی دارند ! چون اگه فاصله کم باشه ، گرما فقط تولید میشه که تازه باید خنک سازی هم انجام بشه !

 

باتوچه به رفتار اتم به نظرم عجیب میرسه بتونن در تمام اتمهای ماده، الکترون رو طوری کنترل کنن همگی در یک تراز حضور داشته باشن

 

 

اگر وارونگی جمعیت برای کلی الکترون در یک تراز در زمان مشخص انجام نگیره ، کلا پدیده لیزینگ به طوری که میخواهیم انجام نمی گیره ! تابش نباید از نوع خود به خودی باشه ! باید از نوع القایی و در وارونگی جمعیت رخ بده .

 

اینم نفهمیدم ، منظور شما چیه: اگه واضح تر بگید می تونم جوابتون رو بدم .

 

امکانش هست که در یک اتم الکترون به ترازهای بالاتر بره و انرژیشو از یک الکترون دیگه که به تراز پایین تر رفته فراهم کنه و مجموع کل انرژی در اینصورت 

 

در تعادل هست ولی همفازی امواج در تعداد کمی از اتمها هم که شده از بین بره (این استدلال درسته؟)

 

 

اما در مورد :

اصلا از نظر اصول بنیادین فیزیک اتمی سازگاری نداره . مگر این که از اساس یا اطلاعات گمراه کننده داده باشند و یا من مطلب رو متوجه نشدم.

 

 

اول اینکه از مواد مشخصی برای پدیده لیزینگ بهره می گیرند ! دلیلش هم اینه که باید تراز های اتم یا مولکول ما مناسب این پدیده باشه بعد انرژی رو در مقادیر مشخص میدیم به این ماده و باعث میشه الکترون ها بین تراز های مشخص جابجا بشوند ... .

  • Upvote 4

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

ممنون از پاسخ دوستان

 

میخواستم بدونم تو ایران سامانه های لیزری به صورت کاملا بومی توان ساختش هست؟

 

و اگه هست در چه توانهایی میتونن دستگاه مورد نظر رو بسازن؟

 

یک سوال دیگر: اگه لیزر یک موج هست که حالا خاصیت های خاصی داره (مانند همفازی و ...) پس چرا لیزر مثلا از لایه دود نمیتونه رد بشه

 

اما ما میدونم که امواج معمولی مثل امواج رادیویی و مخابراتی و دیگر امواج الکترو مغناطیسی از دیوار و خیلی چیزهای دیگر میتونن رد بشن؟

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

ممنون از پاسخ دوستان

 

میخواستم بدونم تو ایران سامانه های لیزری به صورت کاملا بومی توان ساختش هست؟

 

و اگه هست در چه توانهایی میتونن دستگاه مورد نظر رو بسازن؟

 

یک سوال دیگر: اگه لیزر یک موج هست که حالا خاصیت های خاصی داره (مانند همفازی و ...) پس چرا لیزر مثلا از لایه دود نمیتونه رد بشه

 

اما ما میدونم که امواج معمولی مثل امواج رادیویی و مخابراتی و دیگر امواج الکترو مغناطیسی از دیوار و خیلی چیزهای دیگر میتونن رد بشن؟

 

بومی!؟ نه الکترونیکش بومیه و نه قطعاتش ! ولی خود مونتاژشم علم می خواد ! مدارات فرکانس بالا + کالیبره کردن تجهیزات خیلی سخته .

 

لیزر به شکل ذرات فوتون رفتار می کنه تا موج ! در حالی که جفتش رو داره ولی بیشتر ذره ای رفتار می کنه و به خوبی در دود جذب میشه ... بر هم کنش لیزر خودش یک علمه گسترده است ... . همون موج هم به فلز برخورد می کنه و بازتاب میشه ! لیزر هم به یکسری چیز های بیشتری واکنش نشون میده ... .

  • Upvote 1

به اشتراک گذاشتن این پست


لینک به پست
اشتراک در سایت های دیگر

ایجاد یک حساب کاربری و یا به سیستم وارد شوید برای ارسال نظر

کاربر محترم برای ارسال نظر نیاز به یک حساب کاربری دارید.

ایجاد یک حساب کاربری

ثبت نام برای یک حساب کاربری جدید در انجمن ها بسیار ساده است!

ثبت نام کاربر جدید

ورود به حساب کاربری

در حال حاضر می خواهید به حساب کاربری خود وارد شوید؟ برای ورود کلیک کنید

ورود به سیستم

  • مرور توسط کاربر    0 کاربر

    هیچ کاربر عضوی،در حال مشاهده این صفحه نیست.