أ ب ليزر

سلام العالم · 08-01-2008, 05:45 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>التجويف البصري وانماط التذبدب:

قمة حزمة الضوء نجد ان تزداد في الليزر بسبب المرور المتعدد لموجة الضوء المتشاكه خلال الوسط الفعال. هذه العملية تنجز بالوسط الفعال والذي يوضع زوج من المرايا والتي تكون بمثابة آلية التغذيه المرتده. وخلال كل رحلة ذهاب واياب بين المرايا فان موجات الضوء تضخم في الوسط الفعال وتنقص من قيمة هذه الموجات بواسطة الخسائر الداخلية والليزر الناتج. هناك عدد من التوليفات او الاشكال المختلفة من المرايا ، مثل المرايا المستقيمة والمنحنية ، والتي عادة تستخدم في الليزرات العملية. زوج المرايا هذا بالعادة يرتب محوريا حول حجم التدخل و يسمى "التجويف البصري " او "رنان الليزر ." فقط بعض الترددات من الاشعاعات الكهروضوئية تنشئ موجات واقفة داخل هذا التجويف. وهذه التردداتالمتذبذبة في داخل التجويف يمكن ان تكون اما على شكل النمط الطولي "longitudinal" " او النمط العرضي "axial" من انماط التجويف.

سوف نناقش هنا التجويف البصري لليزر، والربح والخسارة في داخل التجاويف البصري ،واشكال التجويف،الموجات الضوئيه الواقفة في التجاويف ، وأثار كل هذه العوامل على الربح وعمل الليزر.

>>التجويف البصري :

ليزر هو في الاساس مكبرللضوء موضوع بين اثنين من المرايا. الشكل ، والمسافة بين المرايا تحديد التوزيعات المكانيه للمجالات الكهرومغنطيسيه داخل الليزر. التجويف البصري (optical cavity )هو حجم محدد باثنين أو أكثر من السطوح العاكسة. التجويف البصري لنموذج من الليزر هو مبين في الشكل ادناه. المحور البصري (optical axis ) هو خط عمودي على سطوح المرأيا في مركز التجويف البصري. فان الفتحه او التجويف (aperture ) هو عنصر داخل التجويف يحدد حجم الشعاع. وفي معظم الحالات الفتحه توضع في نهايةالوسط الفعال؛ ولكن في بعض اجهزة الليزر ، فتحات اضافية يمكن تركيبها في التجويف للحد من قطر الحزمة الى القطر المرغوب.

>> الخسارة والكسب في تجويف البصري:

ليزر يحتوي وسط مضخم وتجويف بصري. الانبعاث العفوي للفوتونات ، ومنها ما يحدث على طول اتجاه المحور البصري ، تبدأ بتشكيل هيئة شعاع الليزر. الشعاع ينعكس الى الوراء والى الامام بين اثنين من المرايا. وخلال كل رحلة ذهاب وإياب خلال التجويف ، الشعاع يمر خلال الوسط الفعال مرتين وبذلك يتم التضخيم ؛ بعض من ضوء يمر عبر المقرن الخارجي على شكل حزم مخرجة (ليزر)، وبعض من الضوء يتم ازالته من الشعاع بسبب الخسائر في التجويف. اما الجزء المتبقى من الطاقة الضوئيه ينعكس مرة اخرى في التجويف البصري. كل هذه العوامل يجب النظر اليها عند تصميم التجويف البصري لليزر .

>>الخسارة في التجاويف البصريه:

العوامل التالية هي المساهمة في الخسائر داخل التجاويف البصرية لليزر :

** عدم الترصيف او اختلال المرايا: اذا كانت مرايا التجويف ليست مرصفة بشكل سليم مع المحور البصري ، الشعاع لن يكون وارد داخل التجويف ، ولكن سيتحرك في اتجاه اخر الى حافة التجويف بعد كل انعكاس.
**توسخ البصريات: الغبار ، الاوساخ ، والبصمات ، والخدوش على السطوح البصريه تؤدي الى تبعثر ضوء الليزر وتسبب ضرر دائم للسطوح البصرية.

##خسائر الانعكاس : كلما مر الضوء على سطح شفاف ، فان جزء منه ينعكس دائما. نافذة بروستر والسطوح ضد العاكسة والطلائات تقلل كثيرا من هذه الخسارة في الضوء ولكن لا يمكن القضاء عليه تماما.

##خسائر الانحراف :جزء من ضوء الليزر قد يمر من حواف المرأة او الاضراب في حواف الفتحات تؤدي الى ازالة جزء من الحزمة. وهذا هو اكبر عامل الخسارة في العديد من اجهزة الليزر.

عندما يمر شعاع الضوء خلال الفتحة المحددة (limiting aperture)، الامواج على الحافة سوف نرى ان الشعاع أنحن قليلا الى الخارج ، مما يؤدي الى تتباعد الشعاع . وهذه الظاهرة يطلق عليه "الانحراف". عندما ضوء الليزر ينتقل من اليسار الى اليمين (كما موبين في الشكل اعلاه) ، ويحدث الانحراف عند الفتحه ، وسوف نجد ان الشعاع يحيد. عند عودة الشعاع الى الفتحه بعد انعكاسه من المرأة الامامية (HR mirror)، وان قطره قد اصبح اكبر من قطر الفتحه ؛ فان حواف من الشعاع سدت وحجبت من الدخول مرة اخرى. الجزء من الحزمة الذي يمر عبر الفتحه سوف يحيد مرة اخرى وخسارة اضافية سوف تنتج عن المرور الاخر.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 05:52 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

>> حلقه الكسب

حلقه الكسب لليزر هي نسبة قدرة الشعاع في اي نقطة داخل التجويف الى قدرة في نفس النقطة لذهاب واياب لمرة واحدة (دارة او دورة كاملة) في وقت معين خلال تجويف.

قدرة الشعاع عند النقطة 1 في الشكل الاتي ادناه هو p1. عندما يمر الضوء في الوسط الفعال في نقطة 2 فانه سوف يحدث تضخيم الى القدرة التي تساوي ( P2 = GaP1). وبعد الانعكاس من المراة الامامية (HR mirror) فان القدرة سوف تكون هي (P3 = R1GaP1). الضوء الذي يمر عبر الوسط الفعال مرة اخرى فانه سوف يضخيم لتصبح قدرته مساوية (P4= GaR1GaP1). بعد الانعكاس من المقرن الخارجي عند النقطه 5 ، فان القدرة تكون (P5 = R2GaR1GaP1). هذه الداره لجميع الحسابات على التغيرات في الحزمة الاولية ما عدا الخسائر. اذا كانت خسائر الناتجة عن دورة الذهاب والاياب ترمز بالرمز L ، والقدرة المتبقية عند نقطة (1) بعد اكمال دائرة واحدة كاملة داخل التجويف البصري هو ((P6 = P5(1*L) او (P6 = R2GaRlGaPl(1*L)). النقطه 6 متطابق مع النقطه (1) ، وتدل على اكتمال حلقة او دورة واحدة.

لذلك فان كسب الحلقة او كسب الدورة لليزر هو نسبة P6 الى P1 كما موضح في المعادلات الاتية:

اذا مكسب الحلقه لليزر هو أكبر من أحد ، قدرة الليزر الناتجة سوف تزداد. اذا كسب الحلقه اقل من واحد فان ناتج الطاقة سوف يتناقص. اذا مكسب الحلقه هو واحد بالضبط فان ناتج القدرة هو مستقر.

>>كسب الليزر المستمر (CW LASERS):

الشكل الاتي ادناه يتعلق بكسب الداره والقدرة الناتجة لليزر المستمر كدالة للزمن من اللحظة التي اشتغل بها الليزر. فان ميكانيكية الاثاره تبدا العمل في وقت t0. وفي الوقت t1 سوف يكون الانقلاب السكاني قد تم ، وربح التضخيم مساوي للواحد . ومع ذلك ، لا يبدأ اصدار اشعاعات منتظمة (الليزر)-عملية التليزر (lasing)- في الوقت t1 لان الخسائر في التجويف سوف تؤدي الى ان يكون ربح الداره اقل من واحد. وفي الوقت t2 مكسب الحلقه يصل الى الواحد ، ويبدأ باصدار الليزر-عملية التليزر-. كل من كسب الحلقة والقدرة الناتجة سوف تزداد حتى مكسب الداره او الحلقة يصل الحد الأقصى للقيمة عند t3. عند هذه النقطه ، القدرة الناتجة لليزر سوف تزداد الى المعدل الاقصى، وشرط الحد الاقصى لانقلاب السكان ايضا موجود.

عند تواصل عملية التليزر اصدار (اشعاعات الليزر) الى t3 فان الانبعاث المنشط تتحرك الذرات من أعلى مستوى ليزر الى ادنى مستوى ليزر وتكون اسرع من الذرات التي يمكن استبدالها. هذه العملية تقلل من انقلاب السكان؛ وبالتالي سواء كسب التضخيم وكسب الحلقه سوف تنخفض . عند t4 الليزر في حالة توازن مع استقرار القدرة الناتجة وكسب الحلقة الواحدة.

كسب الحلقه لليزر المستمر حالة ثبات التشغيل دائما واحد. ربح التضخيم يمكن حسابه عن طريق الاستعاضه عن هذه القيمه لكسب الداره في المعادله (1) وحلها على اساس ربح التضخيم سوف تتنتج المعالة الاتية:

إذا قدرة الية الاثاره زادت، فان قدرة الليزر الخارجة سوف تزداد ؛ ولكن قيمة جديدة لشرط حالة الاستقرار بحيث يجب التوصل الى مكسب الداره يساوي واحد. ربح التضخيم هي القيمه التي تؤدي الى ان يكون مكسب الداره يساوي واحد.

"عملية التليزر (Lasing Action)" تسمى "اشارة الكسب الصغيرة (small signal gain)" الذي هو مكسب الوسط الفعال للاشارات الضوئيه التي هي صغيرة جدا بحيث حتى التضخيم منها لا تقلل الى حد كبير انقلاب السكان. ربح التضخيم الفعلي لليزر المستمر أقل من إشارة الكسب الصغيرة لان القدرة ازيلت من قبل شعاع الليزر لتقليل انقلاب السكان. انخفاض القيمة هذا لربح التضخيم يسمى "درجة كسب التشبع (saturated gain)".

>>الكسب في الليزر النبضي (PULSED LASERS):

القدرة اللحضية لالية اثاره الليزر النبضي تتجاوز بكثير تلك في الليزر المستمر.انقلاب التعداد اكبر بكثير وكذلك وقيمة اعلى بكثير بالنسبة لكسب كل ربح التضخيم وربح الحلقه بالنسبة لليزر النبضي. الشكل الاتي يبين اكتساب الحلقه والقدرة الخارجة التي يتمتع بها الليزر النبضي كدالة للزمن. عند زمن t1 ، كسب الحلقه يصل الى قيمة واحد ، وتكون عملية التليزر قد بدأت. كسب الحلقه فى تزايد مستمر الى القيمه القصوى في t2 ، وارتفاع قيمة الناتج تبعا لذلك.

عند زمن t3 فان كسب الحلقة ينخفض الى قيمة اقل من واحد وكذلك القدرة سوف تبدأ بالهبوط . الحزمة داخل الوسط الفعال اكثر شدة ومكثف بحيث انه يستنزف انقلاب التعداد تماما حالما عملية التليزر تتوقف عند t4 ، من تلك النقطه فان كسب الداره او كسب الحلقة سوف يعاود الارتفاع. عند t5 ،مكسب الداره يساوي واحد مرة اخرى ،وعملية التليزر (lasing) تبدأ مرة أخرى. هذه العملية تتكرر عدة مرات خلال نبضة واحدة من الية الاثاره ، مما يسفر عن مئات او آلاف من النتواءات الحادة-على شكل مسامير- (spikes) في نبضة الناتج .

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 05:54 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

>> اشكال التجويف:

الشكل الاتي يعرض سبعة اشكال للتجويف يشيع استخدامها في اجهزة الليزر. في كل رسم بياني ، المنطقة المظلله تسمى"حجم النمط(mode volume)" الذي هو الحجم التي تحتلها شعاع الليزر داخل التجويف فعلا . حيث ان الانبعاث المنشط يحدث ضمن هذا المجلد. أجزاء الوسط الفعال خارج هذا الحجم لا يسهم في عملية الفقدان او الخسارة لأنه لا يوجد شعاع لتحفيز انبعاث الفوتونات. اختيار احد اشكال تجويف الليزر يتوقف على العوامل الثلاثة التالية :

##خسارة الانحراف
##حجم النمط.
##سهولة الترصيف.

شكل التجويفالمستوي - الموازي (plane-parallel cavity ) (شكل a) هو تشكيل هام في ليزر الحالة الصلبه النابضي وبعض الليزرات النبضية الاخرى بسبب ارتفاع حجم النمط مما يجعل طريقة الاستخدام الوسط الفعال كفؤة . هذا التجويف يوجد به اعلى خسارة للانحراف اكثر من فقدان اي التشكيلات الاخرى ، ولكن هذه الخسارة يمكن التغلب عليها بسهولة في الليزر النابضي بواسطة الحصول على مربحات اضافية بواسطة ان حجم النمط اكبر. هناك ميزة اضافية وهي عدم تركيز شعاع الليزر داخل الوسط الفعال. التركز الداخلي يمكن ان يسبب الاضرار لقضبان ليزر الحالة الصلبه . لكنالتجويف المستوي - الموازي هو التجويف الاكثر صعوبة في الترصيف ، لأنه المراة المستقيمة لا تركز شعاع الليزر داخل التجويف كما يفعل الآخرون. قليل من الميل لواحدة من المرايا المستقيمة الموازية تسبب للشعاع الى "المشي (walk out)" من التجويف ، وبالتالي احباط عمل الليزر.

التجويف الكروي (spherical cavity) (الشكل b) يمثل الوظيفيه "العكسية" للتجويف المستقيم - المتوازي. حيث نجد سهولة الترصيف، وادنى خسارة للانحراف ، ولها اصغر حجم نمط. ليزر الصباغة المستمر عادة تكون مجهزه بهذا النوع من التجويف لان تركز الحزمة الضروري لكي تسبب كفاءة هذه الانبعاث المنشط لاشعه الليزر. التجويف الكروي لا يشيع استخدامه في اي نوع آخر من الليزر.

تجويف نصف القطر او الشعاع الكبير (large *radius cavity ) (الكل c ) هنا نجد تحسنا في حجم النمط ، ولكن تفعل ذلك على حساب اكثر صعوبة للترصيف وان خسارة الانحراف أكبر قليلا من الخسارة الناتجة تجويف متحد البؤرة (confocal cavity ). هذا النوع من التجويف مناسب لتطبيق اي من الليزر المستمرة، ولكن القليل من الليزرات ادراج كوحدات تجارية من هذا النوع من التجويف.

التجويف متحد البؤرة (confocal cavity ) (الشكل d) هو حل وسط بين التجاويف المستوية -المستقيمة والكرويه . حيث ان تجويف متحد البؤرة يجمع بين سهولة الترصيف وانخفاض فقدان الانحراف للتجويف الكروي مع زيادة حجم النمط للتجويف المستقيم - المتوازي. تجاويف متحد البؤرة يمكن استخدامه مع اغلب الليزرات المستمرة ولكن ليست ذات استخدام شائع.

تجويف نصف كروي (hemispherical cavity ) (الشكل e)هذا التجويف يمثل نصف التجويف الكروي ، وخصائصهما متماثلة. وميزة هذا النوع من التجويف على التجويف كروي هو تكلفة المرايا. فان التجويف نصف كروي يستخدم مع معظم ليزرات الهليوم - نيون المنخفضة الطاقة (low*powerlasers) بسبب صغر خسارة الانحراف وسهولة الترصيف وبتكلفة مخفضه.

تجويف نصف القطر او الشعاع الكبير- النصف كروي (large-radius-hemispherical cavity ) (الشكل f) يجمع بين ميزة التكلفه من التجويف نصف كروي مع تحسين حجم النمط للتجويف نصف القطر الكبير. معظم الليزر المستمر (باستثناء ليزر HeNe المنخفض القدرة) يستخدام هذا النوع من التجويف. وفي معظم الحالات يجب ان يكون (r1> 2l ).

التجويف المقعر - المحدب (concave-convex cavity ) (الشكل g) عادة لا تستخدم إلا مع ليزرات ثاني اكسيد الكربون العالية القدرة (high power CW CO2 lasers) . بشكا عملي قطر المرأة المحدبة هو اصغر من قطر الحزمة. لذلك فان الشعاع الناتج هو الذي يمر في حول المرأة ، وبالتالي ، لديها "حصة" التشكيل. الشعاع يجب ان بمر حول المرأة لان المرايا شأنها ان تحيل الحزمة الى رفيعة عالية القدرة لليزر التي لا يمكن بناؤها.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 05:56 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هنا سوف نقوم بشرح بعض الانواع الفرعية الضمنية لكل نوع من انواع الليزر واعطاء مثال لكل نوع.....

<>ليزر الغاز:

ليزر الغاز يمكن تصنيفه في اربع فئات تبعا لنوع الغاز المستخدم كوسط فعال:

##ليزر غاز الذرة المتعادلة (Neutral-atom gas lasers):حيث تستخدام ذرات غاز متعادلة كهربائيا بوصفها كوسط فعال . ليزر الهليوم - نيون (HeNe laser) هو من اهم ليزر غاز الذرة المتعادلة.

##ليزر الايوان (Ion lasers): تحتوي على جزيئات غاز مؤين تعمل كوسط فعال. من أهم ليزرات هذه المجموعة هي ليزرات غاز الاركون (argon gas lasers ) والكريبتون (krypton gas lasers). بعض أجهزة الليزر ، مثل الهليوم - الكادميوم ((helium-cadmium (HeCd) تحتوي على ايونات معدنية في الغاز.

## الليزر الجزيئي (molecular lasers ):الوسط الفعال لهذا النوع من ليزر الغاز يتكون من جزيئات. ليزر ثاني اكسيد الكربون هو أكثر الليزرات الجزيئية شيوعا ، ولكن العديد من الغازات الجزيئية الاخرى تعملن ايضا مثل اول اكسيد الكربون (CO).

##ليزر الاكزايمر (EXCIMER LASERS): كل جزيء من الوسط الفعال لليزر الاكزايمر مكونة من ذرة غاز خامل وذرة غاز هالوجين . من اكثر انواعها تشمل فلوريد الكريبتون (krf) والاكسينون الفلوريد (xef).

---الان سوف نبدأ بشرح بسيط عن كل نوع من الانواع اعلاه:

** ليزر الهليوم - نيون (HELIUM-NEON LASERS)

هذا الليزر متوفره تجاريا و يعمل بطول موجي مساوي 632.8 نانومتر ويمكن الحصول الحالة المستمرة (CW) لهذا الليزر (ليزر الهليوم - نيون المستمر) باخراج يتراوح بين 0.5 ميغاواط الى 50 ميغاواط ، مع القدرة العالية له نظم كثيرا تستخدم في عمل التصوير المجسم . بعض انواع ليزر HeNe قد تكون مجموعات متبادله من المرايا للتشغيل 1.15 مليمتر و 3.39 مليمتير. لمنظومة ليزر HeNe الخصائص التالية :

+حزمة الهليوم -نيون تتميز بانخفاض الانفراجية.
+حزمة الهليوم -نيون تكون عالية التشاكه الزماني/ المكاني (high temporal/spatial coherence).
+حزمة الهليوم -نيون يمكن ان تستخدم في بناء المضمن (modulator).
+انبوب البلازما للهليوم -نيون يمتلك زمن عمر طويل.
+تشييد منظومة ليزر الهليوم -نيون يتسم بالوعورة والصعوبة وايضا تقف الظروف البيئية الخارجية المحيطة بشكل بارز في تصميم المنظومة ويجب الانتباه اليها (مثل درجة الحراره ، والرطوبه ، والصدمات الميكانيكيه).
+ليزر الهليوم -نيون هو رخيص نسبيا.

** ليزرات الاركون والكربتون (ARGON AND KRYPTON LASERS):

ليزرات الغاز المؤين هي عالية التيار (20-30 أمبير) ، ومنخفضة الفولطية (من 200 الى 300 فولط) وهو من الاجهزه التى تستخدم غاز مؤين (قوس البلازما) بوصفه وسط فعال. الاركون ، مع عدد من خطوط التليزر -اطوال موجية (Lasing lines) تكون فى الاجزاء (الزرقاء - الخضراء) من الطيف الكهروضوئي (EM spectrum).
اما الكريبتون فيصدر خطوط تغطي تقريبا كامل الطيف المرئي وهذان الاثنان من اهم ليزرات الغاز المؤين .غاز الاركون يمتلك خطان قويان ( two strong lines ) يكونان عند الطول الموجي 488.0 نانومتر و 514.5 نانومتر . نظم الليزر مع وسط فعال يتكون من الاركون او الكريبتون او مزيج من هذين الغازات يمكن الحصول على ليزر مستمر مع قدرة ناتجة تتراوح بعدة واطات وذات شعاع منخفض الانفراجية وكذلك ذو تشاكه جيد . ليزر الايون النبضي ايضامتوفر ، مع نبضه طاقة في حدود 100 الى 200 مايكروجول في معدل تكرار من 1 الى 120 نبضة / الثانية (pps).

ليزر الايون يستخدام انابيب البلازما المكلفة التي شيدت من الكرافيت او اكسيد البريليوم (BeO). عادة يوضع الملف اللولبي حول الانبوب كما في الشكل ادناه. المجال المغناطيسى التى يولده الملف اللولبي "ضغوط (squeezes)" البلازما من اجل زيادة الكثافة التيار(االتيار لكل وحدة مساحة) في الوسط الفعال،لتوفير أكثر كفاءه للاثاره. الكم الكبير من التيار الذي يمر عبر الانبوب يتطلب نوعا معينا من نظام التبريد. عادة ، اما المياه او الجريان القوي للهواء يوفر صيانة و درجات الحراره تشغيل مستقرة .

صابورة الخزان توفر مصدرا للغاز (تربط لانبوب البلازما بواسطة صمام) للحفاظ على الانبوب في حالة ضغط تشغيل امثل. نظم (الاركون / كريبتون) عادة مزودة بجهاز معروف باسم "موشور مختار للطول الموجي (prism wavelength selector)" والذي توضع بين مرأة ذات انعكاس عالي (high-reflectance mirror ) وانبوب البلازما (plasma tube). مختارات الطول الموجي تجعل خسائر التجويف عالية ، ما عدا في الطول الموجي واحد ، بواسطة آمالة الموشور في زاوية تتعلق بمحور انبوب البلازما . وبالتالي فان الليزر يمكن"ضبطه او تنغيمه (tuned) " ليتذبذب مع خط واحد من خطوط الفقدان المتاحة للغاز او لخليط الغاز المستخدم. ليزر ايون الاركون والكريبتون هي قيمة في كثير من التطبيقات ، مثل التصور الهولوكرامي والطيفي ، حيث ان هذه التطبيقات تحتاج الى مصدر متشاكه يمكن ضبطه وتنغيمه حسب المطلوب.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 05:59 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

**ليزر الهليوم - الكادميوم الليزر (HELIUM-CADMIUM LASERS):

ليزر الهليوم - الكادميوم (HeCd) هو واحد من عدد كبير من ليزر الغاز المؤين يستخدم بخار المعدن المؤين (ionized ****l vapor ) (الكادميوم فى هذه الحاله) باعتباره وسطا فعالا. ليزر Hecd ذو نمط تشغيل ليزر مستمر وباخراج يتراوح بحدود 10-20 ميكاواط فى 441.6 نانومتر (يصدر طول موجي ازرق اللون) و 2-3 ميكاواط في 325 نانومتر في الطيف القريب للمدى من التحت البنفسجية (near ultraviolet). وهنا ايضا يمكن اختيار الأطوال الموجية الناتجة من خلال تغيير الكساء او الصبغ العازل للمرايا. الخط فوق البنفسجية للهذا الليزر هو مفيد مع الاجهزه البصريه تستخدم لتخزين البيانات والتلاعب

** ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون:

بالرغم من ان عدد ليزر الغاز الجزيئي التي يجري تصنيعها وتسويقها آخذ فى التزايد ، إلا نظم ليزر ثاني اوكسيد الكربون نجد تطبيقها على نطاق واسع الى حد ما فى الصناعة والبحوث. هذه النظم هي مفيدة للغاية في بعض عمليات معالجة المواد مثل الثقب والحفر واللحام . ليزر ثاني اكسيد الكربون يستخدم في رصد التلوث الجوي والطيفي كذلك.

نظم ثاني اكسيد الكربون التجاري المتاحة ذات التشغيل النمط المستمر ذات ناتج 5-10،000 واط ، و ذات وحدات تكرار نابضي (repetitively pulsed units ) تصل ذروه القدرة العليا الى عدة كيلوواط في نبضه التكرار ذات تردد (-103 هرتز). عملية ضبط عامل النوعية عن طريق استخدام تناوب او تدوير موشور يمكن ان يؤدي الى ذروه قدرة تصل الى حوالى 1-100 كيلوواط.

ليزر ثاني اكسيد الكربون ذو النمط المستمر يهيج عادة بواسطة الفولطية العالية تصل الى حدود (5-10 KV) والتيار المنخفض الذي يكون بحدود (5-30 ملي امبير ) اي بواسطة التفريغ الكهربائي. الضوء المتشاكه الناتج يكون متاح في عدد كبير من الأطوال موجية ضمن مدى الاشعه تحت الحمراء وتتمركز عند 9،6 مليمتر و 10،6مليمتر. ليزر ثاني اكسيد الكربون عادة ما يحتوي على خليط من غازات ثاني اكسيد الكربون CO2 والنتروجين N2 وايضا الهليوم He. القدرة الناتجة التي حصل عليها تتناسب مع حجم الغاز المستخدم (حوالى 70 واط / لتر). نسب مختلفة من الثلاثة المكونة من خليط الغاز عادة تستخدم. الى حد ما النسبة الضغط الجزئي تكون على النحو التالي :

PHE : PN2 : PCO2 = 8 : 3 : 1

جزيئات النيتروجين يتم ضخها من المستوى الارضي الى المستوى المتهيج (المستوى العلوي للفقدان لثاني اكسيد الكربون "the upper losing level for CO2") بواسطة التفريغ الكهربائي. جزيئات ثاني اكسيد الكربون يتم ضخها بعد ذلك من المستوى الارضي الى المستوى الأعلى عن طريقال اصطدام مع جزيئات النتروجين مما يؤدي الى الانتقال الرنيني للطاقة مما يؤدي الى ضخ جزيئات ثنائي اوكسيد الكاربون الى المستوى العلوي.بعد الخسارة فان الاصطدامات بين ذرات النتروجين وجزيئات ثاني اكسيد الكربون تؤدي في عودة جزيئات ثاني اوكسيد الكربون من ادنى مستوى للفقدان (lower losing level ) الى المستوى الارضي حيث ان ضخها يمكن ان يتكرر.

معظم نظم ثاني اكسيد الكربون تهيج بواسطة التفريغ الكهربائي على طول انبوب محور البلازما او المحور البصرياي باتجاه تدفق التيار خلال انبوب البلازما وهو نفس اتجاه الضوء المتشاكه الناتج . نظم ثاني اكسيد الكربون متوفرة باشكال مختلفة مثل الانابيب المختومة او ما يسمى (sealed-off tubes ) أو أنابيب الغاز المتدفقة (flowing-gas ). مع وحده تدفق الغاز حيث انه كلما زاد معدل تدفق الغاز عبر الانبوب كلما زادت قدرة الليزر الناتجة.الشكل ادناه هو شكل تخطيطي يمثيل نظام الليزر ثاني اكسيد الكربون ذو نمط مستمر وذو قدرو اخراج تقدر ب(250 واط) . انابيب البلازما هي ذات جدران مزدوجة ومزودة بالمياه المبردة من اجل تبديد الحرارة وازالتها من النظام.

ثمة نوع آخر من ليزر ثاني اكسيد الكربون ذو اهمية كبيرة وهو ما يسمى "TEA" ليزر وهو اختصار للعبارة (Transversely Excited at Atmospheric pressure "التهيج بشكل مستعرض عند الضغط الجوي") فيهذا النوع من ليزر ثاني اكسيد الكربون فان اتجاه التفريغ الكهربائي عمودي على المحور البصري كما مبين في الشكل ادناه.

مخهز القدرة ذو الفولطية العالية (-50 كيلو فولط) يستخدم لشحن المتسعة.عندما غلق المفتاح الكهربائي فان الغاز داخل انبوبة البلازما سوف يهيج عن طريق سلسلة من عمليات التفريغ القصيرة والمستعرضة . وبما انه القدرة الخارجة لكل وحدة حجم تتناسب طرديا مع ضغط الغاز فأن "TEA" ليزر يمكن ايصال النبضات الى ذروة قدرة هي اكبر بكثير من نظم ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون التي تهيج محوريا (والتي تعمل على بالضغوط المنخفضة). هذا النوع من الليزر متوافر مع ذروه اخراج تصل الى عدة ميكاوات وذات عرض نبضة تقدر بعدة مئات من النانو ثانية ومعدلات تكرار النبضة يمكن أن تتغير من جزء بسيط من نبضه / ثانية (pps) الى عدة مئات من pps

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 06:01 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

** ليزر النتروجين (NITROGEN LASERS):

الليزر الغاز الجزيئي الآخر التي ينبغي ذكره هو ليزر النيتروجين (superradiant ) اي النظام عالي الاشعاع. يصدر اشعاعات الليزر فى القريب للاشعه فوق البنفسجية ( near UV ) عند الطول الموجي 337،1 نانومتر. في نمط تكرار النابضة فان غاز النيتروجين الليزر يمكن ان يصدر الى حد كبير ذروة قدرة (<100 كيلوواط) عند معدلات تكرار نبضة المرتفعة بحدود (<100 هرتز). ان نظام ليزر النتروجين يستخدم في المقام الاول باعتباره وسيلة فعالة للضخ الضوئي لليزر الصبغة السائل المنتاغم (optically pumping tunable dye lasers).

** ليزر الاكزايمر (EXCIMER LASERS):

ليزر الاكزايمر الذي يستخدم سبعة جزيئات مختلفة كوسط فعال يمكن ان يشييد. الجزيئات تتكون من ذرة غاز خامل و ذرة الغاز هالوجيني ذات الفعالية العالية . الجدول الاتي يبين بعض انواع ليزر الاكزايمر والأطوال الموجية الناتجة التي تكون ضمن النانومتر. هذه الليزرات تنتج نبضة ضمن حدود من 10 إلى 40 نانو ثانية مع طاقات نبضة تتراوح الى 100 جول . النماذج المتاحة تجاريا تبعث عادة بضع عشرات من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة (few tens of millijoules per pulse ) مع معدلات تكرار تعد باجزاء قليلة من هرتز.

ليزر الاكزايمر يهيج بواسطة تيار المتدفق خلال خليط الغاز التي تتضمن كل من ذرات الغاز الخامل وذرات الغاز الهلوجيني . الكثافة العالية للتيار يمكن تحققها باستخدام تفريغ ذو مدة بقاء قصيرة (short-duration discharges ) او حزم الالكترون (electron beams). جزيئات الاكزايمر يتم انشاؤها في احد المستويات المتهيجة اثناء التفريغ. ليزر الاكزايمر ذو اهمية كبيرة في مجالات عديدة من البحث بسبب ارتفاع ذروة القدرة الى (100 ميكا واط) وفي اطوال موجات ضمن مدى الاشعة فوق البنفسجية.

<>ليزر الصلبه:

ليزر الحالة الصلبة ويضخ بالعادة ضوئيا, حيث ان هناك عدد كبير لأنواع مختلفة من أجهزة ليزر الحالة الصلبة قد صنعت واكتشفت وانه يمكن تمييزها عن بعضها البعض عن طريق المادة المضيفة (host material) وايضا عن طريق الايونات النشطة التي تشوب (doped) مع المادة المضيفة وايضا بحسب مميزات التي تتميزت بها الحزمة الناتجة. وبالطبع هناك انواع لليزرات الصلبة كثيرة ولكن ليزر الياقوت الاحمر (ruby) وليزر الندينيوم-ياك (Nd:YAG) والندينيوم-زجاج (Nd- glass) هي اكثر نظم ليزر الحالة الصلبة اهمية في مجال الصناعة والمختبرات. نظم الليزر البلوري او الليزر الصلب هي مفيدة بوجه خاص لمجموعة من التطبيقات المعروفة مثل معالجة المواد والتي تشمل الحفر واللحام والقطع .

**ليزر الياقوت الاحمر:

هذا النوع من الليزر يعمل عادة كنمط ليزر نابضي ، على الرغم من ان نمط العمل الليزر المستمر ممكن تحقق. الطاقة لكل نبضة تتغير من بضعة جزء من ألف جزء من الجول (10-3 الجول) الى عدة عشرات من الجولات وفي حالات استثناءيه عدة مئات من الجولات لكل نبضة يمكن تتحقق. وعمل هذا الليزر عادة ذو معدل تكرار منخفض نسبيا (كحد اقصى من حوالي 3 نبضة / ثانية).

الروبي ليزر يستخدم لحفر ثقوب فى الماس والنحاس في عرض ثقب صغير جدا يصل الى الاحجام القياسية لعرض سلك. مثل هذا النظام ذو الانتاج طاقة تصل الى 2-4 جول ، وذو عرض نبضة حوالى 0،5 ملي ثانية ومعدل تكرار نبضة تكون في حدود 1 نبضة في الثانية الواحدة (pps). وفي تطبيق آخر مثلا رقيقة من اسلاك النحاس يمكن لحمها مع نظام ليزر الياقوت الاحمر ذو ذروة طتقة في حدود 100 كيلوواط وفي معدلات تكرار النبضة في حوالي اقل من 1 pps و ذو عرض نبضة تكون في حدود 0.2-5 ملي ثانية. الاستخدامات الاخرى للنظام هذا الليزر تشمل

(1) التصوير المجسم (holography ) حيث ان هذا النوع من الليزر ذو طول حزمة متشاكهة طويل نوعا ما بعد تصل الى (1-2 متر) لتسجيل الصور المجسمة

(2) في عمليات معين المدى (rangefinding).

ليزر الياقوت الاحمر يمكن تطبيق عمليات ضبط عامل النوعية (Q-switched ) معه بواسطة تناوب او تدوير الموشور او بواسطة استخدام اجهزه الكهربائيه - البصريه (electro-optic devices). ويكون ذو نواتج بذروة اخراج تصل بحدود 100-200 ميكاواط ، وعرض نبضة تصل بحدود 3-30 نانو ثانية ، ومعدلات تكرار نبضة 1-6 من جزء في المليون. طريقة قفل النمط (Mode-locked ) قادر على التشغيل وبشكل روتيني وتكون نواتج الاخراج ذات ذروة قدرة تصل بحدود كيكاواط (10 مرفوعة للقوة 9 واط) مع مدة نبضة تتراوح بحدود بيكو ثانية.

المصباح الومضي (flashlamps) ويكون ذو تصميم اما خطي او حلزوني تستخدم في ضخ هذا النوع من الليزر. إن مقدرا كبيرا من الحراره سوف تتولد في هذه النظام يتطلب المياه "water" و / او تبريد بواسطة الهواء القسري (ضخ الهواء بضغط عالٍ)"forced-air " لمنع وقوع اضرار لقضيب الليزر بالاضافة الى المكونات الأخرى للمنظومة بسبب الحرارة الزائدة.

الشكل ادناه يوضح كلا من الكريستال الليزر والمصباح الومضي وهي مبردة بواسطة المياه. لاحظ ان التجويف في كثير من الاحيان هو مطلي بالفضة لأن الفضة ذات الانعكاسة عالية في ضخ حزم لقضيب الياقوت الاحمر.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 06:03 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

** ليزر الندينيوم-ياك:

مجموعة واسعة ومختلفة من ليزرات الندينيوم-ياك (Nd:YAG lasers ) الصناعية تصنع في الوقت الحاضر. فائدة ومرونة هذا النوع من النظام يعزي الى حقيقة ان مثل هذا الليزر يمكن تشغيله في مختلفات انماط التشغيل لليزر، بما في ذلك ما يلي :

- ليزر الموجة المستمرة او الليزر المستمر (CW).

-يضخ بشكل مستمر,ويعامل بضبط عامل النوعية (CW pumped, repetitively Q-switched).

-يضخ نبضيًا، ويعامل بضبط عامل النوعية (Pulse pumped, repetitively Q-switched).

-طريقة قفل الانماط (Mode-locked).

نظم الندينيوم-ياك المضخة بشكل مستمر ومعامل بطريقة الصوتية-الضوئية لضبط عامل النوعية (Acousto-optically (A-O) Q-switched) متوفرة مع معدلات تكرار النبضة مرتفعة تصل الى اكبر من (100 كيلو هرتز) مع سيطرة او تنظيم جيدة لعرض النبضة ويكون بحدود (50-700 نانو ثانية)وهذان العاملان الاثنان هما من العوامل الهامة في الصناعة او المعاملة المعدنية ومعالجتها كذلك وايضا هامان في عملية مقاومة التشذيب والكتابة بالليزر. وقد تصل ذروة القدرة الى مقادير نوعية تصل الى حدود من (5 كيلوواط الى 50 كيلوواط) وايضا يصل متوسط قدرة الندينيوم-ياك المستمر الى حدود ذات مدى يتغير بين (1 - 200 واط) . الشكل ادناه يوضح هذا النوع من الندينيوم-ياك . طريقة تنظيم او اختيار الانماط المستعرضة (transverse mode selector ) موضحة بالشكل حيث يمكن استعمال حاجز قزحي (iris diaphragm) أو الفتحة مسار المحور او فتحة المحور (pinhole aperture) توضع بين قطب الليزر ومرأة الاخراج. ووجود مثل هذه الفتحة يمكن اجبار التجويف الى التذبذب في مختلف الانماط المستعرضة (transverse modes) ، بالاضافة الى النمط الصفري (TEM00). هذه الميزه مفيدة في بعض طرق وتطبيقات معالجة المواد .

من اجل زيادة كفاءة طاقة واقتران الضخ لقضب الليزر فانه يمكن استعمال التجاويف البصرية الاهليلجية الشكل في كثير من الاحيان وكثيرا ما تستخدم مع القضيب و المصباح الومضي "flashlamp" (مصباح الضخ المستمر "CW pumping lamp") وتوضع عند بؤرة الشكل البيضوي. التجويف الاهليلجي المزدوج (double-elliptical cavity ) موضح بالشكل ادناه وكثيرا ما يستخدم في الضخ المستمر لليزر الندينيوم-ياك (CW pumped, Nd:YAG systems) و في هذه الحالة فان الضخ يتم مع اثنين من مصابيح الكربتون القوسية (krypton arclamps) ذات القدرة المرتفة (1-5 كيلوواط) . جزء كبير من الاشعاع الطيفي الخارج من المصباح هو ضمن مدى حزمة ضخ النيوديميوم الثلاثي الايونات (triplyionized neodymium). ليزرات الندينيوم المستمرة ذات قدرة ناتجة منخفضة تكون بحدود (0.25-5 واط وغالبا ما يتم ضخها بواسطة مصابيح التنكستن الشعيرة (tungsten-filament lamps ) المملوءة بغاز مثل اليود لكي يعوق عملية اكسدة الشعيرة او الفتيلة (filament oxidation) . هذه المصابيح بالعادة ذات اخراج (800-1500 واط) وبالعادة تكون ذات استعمال شائع في كثير من المجالات وبكثافة ضوء عالية ، على سبيل المثال تستعمل في استوديوهات التلفزيون (TV studios). معظم عاكسات تجاويف ضخ الليزر (laser cavity pump reflectors ) هي من صفائح الذهب لتوفير الانعكاس السطحي عالي حيث تعكس الضوء المضخ من جدران التجويف الى كريستالة الليزر . بالعادة نظم ليزر الندينيوم-ياك المضخ بشكل مستمر كثيرا ما يستخدم مياه للتبريد لكل من القضيب ولمصباح الضخ مماثلة لتلك الموجودة في نظام ليزر الياقوت الاحمر في الموضوع السابق .

نوع ليزر ذو الضخ بواسطة المصباح الومضي (Flashlamp-pumped) والمعمل بواسطة عملية ضبط عامل النوعية (repetitively Q-switched Nd:YAG lasers) قد تكون ذروة الاخراج ذات مدى يكون ضمن حدود بين (5 - 200 ميكاواط) وذات مدة نبضة تكون بحدود (10-300 مايكرو ثانية) وذات معدل تكرار النبضة تصل الى حدود (60 بيكو ثانيةpps). عرض النبضة الطبيعية ، أو ذات تشغيل حر (free-running) لنظم الياك النبضي تكون حوالي (200-800 مايكرو ثانية) طاقات نبضة في حدود (0.1-10 جول) وذات معدل تكرار نبضة تصل الى 30 جزءا في المليون (30 ppm). كما هو الحال فيليزر الياقوت الاحمر فان ليزر الندينيوم-ياك المقفل الانماط (mode-locked Nd:YAG lasers) فان ذروة الاخراج قد تصل الى عدة كيكا واط وذات زمن يتألف من سلسلة من النبضات القصير جدا ، لكل مدة عدة عشرات في البيكو ثانية.

صناعة بلورات الندينيوم المشوبة بالياك وعملية النمو الى كرستالة كبيرة وذات جود ضوئية كافية هي عملية صعبة. قص وتعديل وتنعيم قضبان متوافرة في عدد من الاحجام من حوالي(3) ملي متر في العرض ( 25 ) ملي متر في طولها الى ( 6 ) ملي متر في العرض الى ( 100) ملي متر في الطول. وحيث ان كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في قطب ليزر يتناسب مع حجمه لذلك يقع على عاتقها كمية الطاقة التي يمكن الحصول عليها في نبضة واحدة من ليزر الندينيوم-ياك.

ومن ناحية اخرى ، من اجل التطبيقات التي تستهلك طاقة عالية ندينيوم الشوب بقضبان الزجاج ذات الخصائص البصرية الممتازة يمكن صنعها في أحجام كبيرة الى حد ما (7.5 سانتي متر في العرض الى 100 سم في الطول)

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 06:07 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

** ليزر الندينيوم-زجاج (Nd: GLASS LASERS):

نظم ليزر الندينيوم-زجاج والقادرة على انتاج طاقة اخراج ذات نبضة عالية تصل الى اكبر من ( 103 جول) تم تشييد. ولكن عند معاملة الليزر بطريقة ضبط عامل النوعية (تسمى في بعض الاحيان طريقة التحويل) اوطريقة اغلاق النمط فان ذروه انتاج القدرة سوف تصل عدة كيكاواط و بهذا انتاج نبضات قصير جدا (ultrashort pulses).

كذلك يمكن الحصول على ذروة قدرة قد تصل الى حدود او اكبر من (1 تيراواط = 10 مرفوعة للاس 12 واط) يمكن الحصول عليها باستخدام مذبذبات لليزر (laser oscillator ) وايضا على عدة مراحل (انماط او نسق) للتكبير ( several stages of amplification) كما هو مبين في الشكل ادناه. وطبعا نحتاج الى أنفق جهد كبير للحصول على جودة عالية للحزم في المذبذب وبالتالي في تضخم المذبذب الناتج في النسق اللاحق. اذا كانت عناصر التضجيم (amplifier elements ) ذات تجانس بصري عالي وذات ضخ منتظم فانه يمكن ان تزداد جودة الشعاع الناتج من المذبذب دون حصول خسائر الانحراف.

في الشكل ادناه فان عملية الضخ هي بواسطة المصباح الومضي وبالتالي بعد الضخ سوف تبدأ عملية التذبذب. عملية التضخيم تتم بواسطة التذبذب بين المرايا و بالتالي المرايا تسمى بانماط او نسق التضخيم (amplifier stages ). بعد ضخ قضيب الليزر بواسطة مصباح الزنون الومضي فانه سوف تتم عملية الانقلاب العكسي (انقلاب السكان "population inversion "). تذبذب الشعاع الضخ بين نسق التضخيم ودخوله الى قضيب الليزر فان الانبعاث المحفز سوف ينتج عن شعاع ليزر ذو طول موجي مساوي 1،06 ملم.

والغرض من المذبذبات البصرية هو منع التغذية المرتدة (feedback) بين المذبذب والمضخم او بين اثنين من المضخمات عن طريق السماح بمرور الضوء في اتجاه واحد فقط .

وثمة نوع آخر من نظام الليزر المذبذب / المضخم (laser oscillator/amplifier system ) هو موضح في الشكل ادناه. سلسلة من اقراص الندينيوم-زجاج وبشكل اهليليجي تستخدم كنسق تضخيم "مضخمات" (amplifier stages ) بدلا من قضبان الندينيوم- الزجاج الاسطوانية الشكل . بالعادة فان القرص يوضع في زاويه بروستر للحصول على الحد الاقصى لانتقال ونفاذ الضوء المستقطب ذو خلال المرايا الموازية- المستقيمة وسقوطه بشكل مستقيم خلال تجويف الليزر.

مثل هذه الاقراص المضخمة تستخدم في التجارب للسيطرة على الانصهار والتي تهدف الى اثبات جدوى انتاج الانصهار وردود الفعل من خلال تركيز نبضة ليزر نشيطة للغاية على كرية وقود نووي (nuclear fuel pellet). تصميم هذا القرص هو مفيد أيضا للحصول على تضخيم اضافي للشعاع المتذبذب خلال تجويف الليزر للحصول على قدرة ليزر عالية يعني تستخدم كنظم المذبذب / المضخم الرافعة للقدرة (stages of high-power oscillator/amplifier systems) و كما ان الاقراص ممكن ان تضخ بشكل اكثر تساويا وبسهولة اكثر من القضبان الصلبة. بالعادة تصنع الاقراص بقطر كبير وبالتالي تكون اقل عرضة للكثافة العالية وايضا اضرار الليزر التي تتسبب بها العمليات.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 06:10 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

** ليزر اشباه الموصلات (SEMICONDUCTOR DIODE LASERS):

ليزر الدايود يجري استخدامه في الاتصالات الصوتية ونظم الإنذار والتدخل وإرسال البيانات البصرية وغيرها من التطبيقات. وبالاضافة الى تلك التطبيقات هناك تطبيق مهم اخر حيث يستخدم هذا النوع من الليزر في نطاق مراقبة التضاريس حيث ان استخدام وحدات رادار الليزر باستخدام هذا النوع من الليزر قد تم تصنيعه وكذلك نظم ليزر لاشباه الموصلات الاخرى مثل (celiometers) قد استخدمت في قياس ارتفاع السحاب وفي الكشف عن الضباب فى المطارات. ليزر الحقن (Injection lasers) والتي عادة ما يكون الاخراج في القريب من الاشعة تحت الحمراء (near IR ) بحدود مابين ( 0،8 م - 0،9 م) التي في العادة تعمل كليزر نابضي بالرغم من انه في حالات معينة ممكن يعمل كليزر ذو نمط مستمر وهذا عندما تكون الاجهزه مبرد بدرجة تبريد عالية .

يتميز هذا النوع من الليزر بانه صغير الحجم ومتين ومناسب (حيث يمكن ان يعمل بواسطة تجهيز القدرة له من قبل بطارية) كما انه رخيص الثمن بالاضافة الى انه يمكن تضمينه الى معدل تكرار نبضة يصل الى حدود (1-6 kHz) وبسهولة , كما ويمكن ترتيبه بشكل صفوف من الثنائيات (diode arrays ) لكي نحصل على ذروة قدرة عالية تصل الى حدود مئات الواطات او اكثر.

صناعة ليزر الثنائيات هي عملية التصنيع معقدة .الشكل ادناه يعرض ثلاثة انواع اساسية من وحدات هذا النوع من الليزر. ليزر الثنائيات (ليزر دايود) يتألف من وصاتي ال( pn ) متصلة في كريستالة واحدة من زرنيخيد الكاليوم (GaAs) والتي في الغالب تستخدم في التطبيقات العامة . قد يكون العديد من الثنائيات مكدس الواحد على قمة الاخر في سلسلة متصلة كهربائيا بشكل متوالي مما يؤدي الى الحصول على ذروة قدرة عالية اعلى مما في الثنائيات المفردة (single diodes) كما وانه يمكن الحصول بذلك على حزمة اضيق نسبيا . وأخيرا هناك نوع اخر من الليزر دايود حيث إن عددا من الثنائيات يمكن ترتيبها في طائفةجنبا الى جنب (side-by-side array)، وايضا سلسلة متصلة وبذلك نحصل على جهاز له :

(1) الحصول على ذروة اخراج عالية اعلى مما لو كانت ثنائيات احادية ( single ) او الليزر الصمام الثنائي المكدس

(2) الحصول على نطاق أوسع وشكل افضل لنمط الاشعاع.

ذروات القدرة المختلفة والنموذجية والمعتادة لليزر اشباه الموصلات وبعض المقايس الاخرى موضحة في الجدول ادناه:

الطول الموجي الناتج لليزر الصمام الثنائي يعتمد على المواد التي صنع منها الصمام الثنائي وعلى انواع وكميات كل من الشوائب المستخدمة. والأهم من ذلك ان الطول الموجي المنبعث من الصمام الثنائي هو في غاية الدقه والحساسيه لدرجة حرارة التشغيل. الثنائيات الاحادية (Single diodes) والثنائيات المكدسة (stacked diodes) والثنائيات المصفوفة (arrays) كلها تعمل عند درجة حرارة الغرفة ومع ذلك فان التبريد العالي لصمام الثنائيات المصفوفة التي تحتوي على مئات من الثنائيات ومبرد الى درجة حرارة النتروجين السائل (77k) ايضا متوفرة. هذه الوحدات ليست فقط ذات ذروة اخراج عالية ولكن هي مفيدة في التطبيقات التي تتطلب متوسط قدرة مرتفعة تكون بحدود (20-30 واط). ان كفاءة التشغيل لليزر الثنائيات يعتمد على درجة الحراره. الشكل النموذجي لكفاء وحدات التشغيل في درجة حرارة الغرفة حوالي 4% على الرغم من ان من الصمام الثنائي المصفوفة عالي التبريد قد تصل الى حدود (20-40 ٪).

هناك أشباه موصلات جديدة نسبيا والتي تشكل صمام ثنائى ما يسمى "التجويف- البصري- الكبير" ( ("large-optical-cavity" (LOC ") وليزرالصمام الثنائي الاحادي (single-diode laser). وتصمم ببناء استثانئي معين مما يؤدي الى انتاج ليزر ذو كثافة تيار التشغيل تكون اقل وايضا ذو معدلات تكرار نبضة اعلى تكون في حدود (1 ميكا هرتز) وكذلك ذو درجات حرارة التشغيل اعلى قد تصل الى حدود (100 درجة سليزية) وذات اداء عالي.

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

سلام العالم · 08-01-2008, 06:12 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

** ليزر الصبغة العضوي (ORGANIC DYE LASERS):

ليزر الصبغة العضوي او الليزر السائل هو ليزر ذو اطوال موجية تتراوح من المدى المرئي الى المدى الاشعة التحت الحمراء ويمكن ان يعمل ضمن النمط الليزر المستمر او النمط الليزر النبضي . عدد كبير من الصبغات (DYE) المستخدمة في انتاج الليزر متوفرة. وان الصبغات هذه تحلل عادة في الكحول (الايثانول او الميثانول) او تحلل في المياه (ولكن حاليا هناك مواد سائل تستخدم كصبغ لانتاج الليزر دون تحليلها في الكحول او الماء) وغالبا ما تستخدم كمية صغيرة من المنظفات السائلة حيث تضاف لتعزيز كفاءة الصبغة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر (لحصول عملية التليزر).

##ليزر الصبغة المستمر:

معظم ليزر الصبغة المستمر يتم ضخها ضوئيا بواسطة ليزر الاركون ايون ذو الطول الموجي المساوي ( 514،5 نانومتر) . انها تعطي جزءا كبيرا من مدخلات طاقة الضخ كناتج ويكون بحدود (20-30 ٪) ؛ فعلى سبيل المثال لليزر الصباغة هو استخدام الرودايمن (rhodamine-6G ) حيث يتك ضخها بواسطة ليزر الاركون ( 514،5 نانومتر) ذو قدرة 5 واط فانه سوف يكون الناتج بحوالي 1 واط وطبعا تكون قيمة طاقة الاخراج اكثر لو كان الطول الموجي المستعمل في الضخ هو 590نانومتر . تضاعفت وتيرة الاسلحة الكيمياءيه الثانية : yag الليزر (ل = 533 نيو مكسيكو) كما تستخدم الاسلحة الكيمياءيه على ضخ صباغة الليزر.

الوسط الفعال في مجال ليزر الصبغة المستمر هو عبارة عن انبوب فيه السائل ويوضع في زاوية بروستر بالنسبة الى التجويف البصري كما موضح في الشكل ادناه. ضوء الاركون الضاخ يركز الى الانبوب الحاوي للصبغة بواسطة عدسة او مرأة.

الطول الموجي الناتج من ليزر الصبغة المستمر يمكن ضبطه بواسطة محددات للاطوال الموجي مثل جهاز مزدوج الانكسار. هذه هي اشعه الليزر يمكن تقسيمها وتضبيطها طول مدى الطيف المرئي. الشكل البياني الاتي يبين قدرة الاخراج التي يمكن ان تنتج من ليزر صباغة كدالة الطول الموجي الناتج المشترك لعدة انواع الليزر الصبغة . اكثر من مائة ليزر الأصباغ هي متاحة تجاريا حاليا.

## ليزر الصبغة النبضي:

ليزر الصبغة النبضي ممكن تقسيمه الى فئتين :
1-تلك التي يتم ضخها عن طريق اشعه الليزر

2-او تلك التي يتم ضخها بواسطة المصباح الومضي (flashlamps).

لنفرض ان الصبغة قد ضختبواسطة شعاع من ليزر النيتروجين (النبضي). فان الاشعه فوق البنفسجيه الناتجة من ليزر N2 يتركز الى خلايا الصبغة بواسطة عدسة اسطوانية وبذلك يتم اثارة الخلية على طول المساحة التي يتم توجيه الليزر باتجاها . هذه النظم تنتج مئات من النبضات في الثانية الواحدة مع عدد قليل من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة. كل نبضة لها مدة تقارب مابين (0.4-2.0 ملي ثانية) .ليزر الياقوت الاحمر المضاعف التردد (Frequency-doubled ruby ) ذو الطول الموجي ( 394 نانومتر) وليزر الندينيوم-ياك يمكن استخدامها لضخ ليزر الصبغة النبضي.

كما ان ليزر الصبغة النبضي ممكن ان ضخه بواسطة المصباح الومضي . الخلية يجب ان تحاط بها المياه المبردة وقد تحتوي على نافذة بروستر. هذه الليزر يمكن ضبطها مع مشتتات الانحراف (diffraction gratings)، الموشورات (prisms) ، مرشحات مزدوج الانكسار (birefringent filters) ، أو بواسطة جهاز ضبط الاوتاد (tuning wedges). جهاز مقياس التداخل (Etalons ) يمكن تركيبه في التجويف وذلك من اجل الحصول على النمط المنفرد (single-mode operation) كما ان الاخراج سوف يكون ذو تردد مضاعف (frequency-doubled). وأحدة من هذه المنظومات التجارية يمكن ان تنتج 30 نبضة / ثانية مع عدة من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة (260 ملي جول في بعض الأطوال الموجية) في اي طول موجي ما بين ( 300-800 نانومتر) . ان عملية التنغيم (tunability) لليزر الصبغة هو مفيد في تطبيقات المطياف (spectroscopy)، وبحوث الطب الاحيائي (biomedical ) ، ورصد تلوث الهواء (air-pollution monitoring).

وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أخيكم سلام العالم
يد في يد نعيد مجد الأمة

08-01-2008, 05:45 AM	رقم المشاركة : [11 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>التجويف البصري وانماط التذبدب: قمة حزمة الضوء نجد ان تزداد في الليزر بسبب المرور المتعدد لموجة الضوء المتشاكه خلال الوسط الفعال. هذه العملية تنجز بالوسط الفعال والذي يوضع زوج من المرايا والتي تكون بمثابة آلية التغذيه المرتده. وخلال كل رحلة ذهاب واياب بين المرايا فان موجات الضوء تضخم في الوسط الفعال وتنقص من قيمة هذه الموجات بواسطة الخسائر الداخلية والليزر الناتج. هناك عدد من التوليفات او الاشكال المختلفة من المرايا ، مثل المرايا المستقيمة والمنحنية ، والتي عادة تستخدم في الليزرات العملية. زوج المرايا هذا بالعادة يرتب محوريا حول حجم التدخل و يسمى "التجويف البصري " او "رنان الليزر ." فقط بعض الترددات من الاشعاعات الكهروضوئية تنشئ موجات واقفة داخل هذا التجويف. وهذه التردداتالمتذبذبة في داخل التجويف يمكن ان تكون اما على شكل النمط الطولي "longitudinal" " او النمط العرضي "axial" من انماط التجويف. سوف نناقش هنا التجويف البصري لليزر، والربح والخسارة في داخل التجاويف البصري ،واشكال التجويف،الموجات الضوئيه الواقفة في التجاويف ، وأثار كل هذه العوامل على الربح وعمل الليزر. >>التجويف البصري : ليزر هو في الاساس مكبرللضوء موضوع بين اثنين من المرايا. الشكل ، والمسافة بين المرايا تحديد التوزيعات المكانيه للمجالات الكهرومغنطيسيه داخل الليزر. التجويف البصري (optical cavity )هو حجم محدد باثنين أو أكثر من السطوح العاكسة. التجويف البصري لنموذج من الليزر هو مبين في الشكل ادناه. المحور البصري (optical axis ) هو خط عمودي على سطوح المرأيا في مركز التجويف البصري. فان الفتحه او التجويف (aperture ) هو عنصر داخل التجويف يحدد حجم الشعاع. وفي معظم الحالات الفتحه توضع في نهايةالوسط الفعال؛ ولكن في بعض اجهزة الليزر ، فتحات اضافية يمكن تركيبها في التجويف للحد من قطر الحزمة الى القطر المرغوب. >> الخسارة والكسب في تجويف البصري: ليزر يحتوي وسط مضخم وتجويف بصري. الانبعاث العفوي للفوتونات ، ومنها ما يحدث على طول اتجاه المحور البصري ، تبدأ بتشكيل هيئة شعاع الليزر. الشعاع ينعكس الى الوراء والى الامام بين اثنين من المرايا. وخلال كل رحلة ذهاب وإياب خلال التجويف ، الشعاع يمر خلال الوسط الفعال مرتين وبذلك يتم التضخيم ؛ بعض من ضوء يمر عبر المقرن الخارجي على شكل حزم مخرجة (ليزر)، وبعض من الضوء يتم ازالته من الشعاع بسبب الخسائر في التجويف. اما الجزء المتبقى من الطاقة الضوئيه ينعكس مرة اخرى في التجويف البصري. كل هذه العوامل يجب النظر اليها عند تصميم التجويف البصري لليزر . >>الخسارة في التجاويف البصريه: العوامل التالية هي المساهمة في الخسائر داخل التجاويف البصرية لليزر : عدم الترصيف او اختلال المرايا: اذا كانت مرايا التجويف ليست مرصفة بشكل سليم مع المحور البصري ، الشعاع لن يكون وارد داخل التجويف ، ولكن سيتحرك في اتجاه اخر الى حافة التجويف بعد كل انعكاس. توسخ البصريات: الغبار ، الاوساخ ، والبصمات ، والخدوش على السطوح البصريه تؤدي الى تبعثر ضوء الليزر وتسبب ضرر دائم للسطوح البصرية. ##خسائر الانعكاس : كلما مر الضوء على سطح شفاف ، فان جزء منه ينعكس دائما. نافذة بروستر والسطوح ضد العاكسة والطلائات تقلل كثيرا من هذه الخسارة في الضوء ولكن لا يمكن القضاء عليه تماما. ##خسائر الانحراف :جزء من ضوء الليزر قد يمر من حواف المرأة او الاضراب في حواف الفتحات تؤدي الى ازالة جزء من الحزمة. وهذا هو اكبر عامل الخسارة في العديد من اجهزة الليزر. عندما يمر شعاع الضوء خلال الفتحة المحددة (limiting aperture)، الامواج على الحافة سوف نرى ان الشعاع أنحن قليلا الى الخارج ، مما يؤدي الى تتباعد الشعاع . وهذه الظاهرة يطلق عليه "الانحراف". عندما ضوء الليزر ينتقل من اليسار الى اليمين (كما موبين في الشكل اعلاه) ، ويحدث الانحراف عند الفتحه ، وسوف نجد ان الشعاع يحيد. عند عودة الشعاع الى الفتحه بعد انعكاسه من المرأة الامامية (HR mirror)، وان قطره قد اصبح اكبر من قطر الفتحه ؛ فان حواف من الشعاع سدت وحجبت من الدخول مرة اخرى. الجزء من الحزمة الذي يمر عبر الفتحه سوف يحيد مرة اخرى وخسارة اضافية سوف تنتج عن المرور الاخر. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 05:52 AM	رقم المشاركة : [12 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته >> حلقه الكسب حلقه الكسب لليزر هي نسبة قدرة الشعاع في اي نقطة داخل التجويف الى قدرة في نفس النقطة لذهاب واياب لمرة واحدة (دارة او دورة كاملة) في وقت معين خلال تجويف. قدرة الشعاع عند النقطة 1 في الشكل الاتي ادناه هو p1. عندما يمر الضوء في الوسط الفعال في نقطة 2 فانه سوف يحدث تضخيم الى القدرة التي تساوي ( P2 = GaP1). وبعد الانعكاس من المراة الامامية (HR mirror) فان القدرة سوف تكون هي (P3 = R1GaP1). الضوء الذي يمر عبر الوسط الفعال مرة اخرى فانه سوف يضخيم لتصبح قدرته مساوية (P4= GaR1GaP1). بعد الانعكاس من المقرن الخارجي عند النقطه 5 ، فان القدرة تكون (P5 = R2GaR1GaP1). هذه الداره لجميع الحسابات على التغيرات في الحزمة الاولية ما عدا الخسائر. اذا كانت خسائر الناتجة عن دورة الذهاب والاياب ترمز بالرمز L ، والقدرة المتبقية عند نقطة (1) بعد اكمال دائرة واحدة كاملة داخل التجويف البصري هو *((P6 = P5(1L) او (P6 = R2GaRlGaPl(1L)). النقطه 6 متطابق مع النقطه (1) ، وتدل على اكتمال حلقة او دورة واحدة. لذلك فان كسب الحلقة او كسب الدورة لليزر هو نسبة P6 الى P1 كما موضح في المعادلات الاتية: اذا مكسب الحلقه لليزر هو أكبر من أحد ، قدرة الليزر الناتجة سوف تزداد. اذا كسب الحلقه اقل من واحد فان ناتج الطاقة سوف يتناقص. اذا مكسب الحلقه هو واحد بالضبط فان ناتج القدرة هو مستقر. >>كسب الليزر المستمر (CW LASERS):* الشكل الاتي ادناه يتعلق بكسب الداره والقدرة الناتجة لليزر المستمر كدالة للزمن من اللحظة التي اشتغل بها الليزر. فان ميكانيكية الاثاره تبدا العمل في وقت t0. وفي الوقت t1 سوف يكون الانقلاب السكاني قد تم ، وربح التضخيم مساوي للواحد . ومع ذلك ، لا يبدأ اصدار اشعاعات منتظمة (الليزر)-عملية التليزر (lasing)- في الوقت t1 لان الخسائر في التجويف سوف تؤدي الى ان يكون ربح الداره اقل من واحد. وفي الوقت t2 مكسب الحلقه يصل الى الواحد ، ويبدأ باصدار الليزر-عملية التليزر-. كل من كسب الحلقة والقدرة الناتجة سوف تزداد حتى مكسب الداره او الحلقة يصل الحد الأقصى للقيمة عند t3. عند هذه النقطه ، القدرة الناتجة لليزر سوف تزداد الى المعدل الاقصى، وشرط الحد الاقصى لانقلاب السكان ايضا موجود. عند تواصل عملية التليزر اصدار (اشعاعات الليزر) الى t3 فان الانبعاث المنشط تتحرك الذرات من أعلى مستوى ليزر الى ادنى مستوى ليزر وتكون اسرع من الذرات التي يمكن استبدالها. هذه العملية تقلل من انقلاب السكان؛ وبالتالي سواء كسب التضخيم وكسب الحلقه سوف تنخفض . عند t4 الليزر في حالة توازن مع استقرار القدرة الناتجة وكسب الحلقة الواحدة. كسب الحلقه لليزر المستمر حالة ثبات التشغيل دائما واحد. ربح التضخيم يمكن حسابه عن طريق الاستعاضه عن هذه القيمه لكسب الداره في المعادله (1) وحلها على اساس ربح التضخيم سوف تتنتج المعالة الاتية: إذا قدرة الية الاثاره زادت، فان قدرة الليزر الخارجة سوف تزداد ؛ ولكن قيمة جديدة لشرط حالة الاستقرار بحيث يجب التوصل الى مكسب الداره يساوي واحد. ربح التضخيم هي القيمه التي تؤدي الى ان يكون مكسب الداره يساوي واحد. "عملية التليزر (Lasing Action)" تسمى "اشارة الكسب الصغيرة (small signal gain)" الذي هو مكسب الوسط الفعال للاشارات الضوئيه التي هي صغيرة جدا بحيث حتى التضخيم منها لا تقلل الى حد كبير انقلاب السكان. ربح التضخيم الفعلي لليزر المستمر أقل من إشارة الكسب الصغيرة لان القدرة ازيلت من قبل شعاع الليزر لتقليل انقلاب السكان. انخفاض القيمة هذا لربح التضخيم يسمى "درجة كسب التشبع (saturated gain)". >>الكسب في الليزر النبضي (PULSED LASERS): القدرة اللحضية لالية اثاره الليزر النبضي تتجاوز بكثير تلك في الليزر المستمر.انقلاب التعداد اكبر بكثير وكذلك وقيمة اعلى بكثير بالنسبة لكسب كل ربح التضخيم وربح الحلقه بالنسبة لليزر النبضي. الشكل الاتي يبين اكتساب الحلقه والقدرة الخارجة التي يتمتع بها الليزر النبضي كدالة للزمن. عند زمن t1 ، كسب الحلقه يصل الى قيمة واحد ، وتكون عملية التليزر قد بدأت. كسب الحلقه فى تزايد مستمر الى القيمه القصوى في t2 ، وارتفاع قيمة الناتج تبعا لذلك. عند زمن t3 فان كسب الحلقة ينخفض الى قيمة اقل من واحد وكذلك القدرة سوف تبدأ بالهبوط . الحزمة داخل الوسط الفعال اكثر شدة ومكثف بحيث انه يستنزف انقلاب التعداد تماما حالما عملية التليزر تتوقف عند t4 ، من تلك النقطه فان كسب الداره او كسب الحلقة سوف يعاود الارتفاع. عند t5 ،مكسب الداره يساوي واحد مرة اخرى ،وعملية التليزر (lasing) تبدأ مرة أخرى. هذه العملية تتكرر عدة مرات خلال نبضة واحدة من الية الاثاره ، مما يسفر عن مئات او آلاف من النتواءات الحادة-على شكل مسامير- (spikes) في نبضة الناتج . وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 05:54 AM	رقم المشاركة : [13 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته >> اشكال التجويف: الشكل الاتي يعرض سبعة اشكال للتجويف يشيع استخدامها في اجهزة الليزر. في كل رسم بياني ، المنطقة المظلله تسمى"حجم النمط(mode volume)" الذي هو الحجم التي تحتلها شعاع الليزر داخل التجويف فعلا . حيث ان الانبعاث المنشط يحدث ضمن هذا المجلد. أجزاء الوسط الفعال خارج هذا الحجم لا يسهم في عملية الفقدان او الخسارة لأنه لا يوجد شعاع لتحفيز انبعاث الفوتونات. اختيار احد اشكال تجويف الليزر يتوقف على العوامل الثلاثة التالية : ##خسارة الانحراف ##حجم النمط. ##سهولة الترصيف. شكل التجويفالمستوي - الموازي (plane-parallel cavity ) (شكل a) هو تشكيل هام في ليزر الحالة الصلبه النابضي وبعض الليزرات النبضية الاخرى بسبب ارتفاع حجم النمط مما يجعل طريقة الاستخدام الوسط الفعال كفؤة . هذا التجويف يوجد به اعلى خسارة للانحراف اكثر من فقدان اي التشكيلات الاخرى ، ولكن هذه الخسارة يمكن التغلب عليها بسهولة في الليزر النابضي بواسطة الحصول على مربحات اضافية بواسطة ان حجم النمط اكبر. هناك ميزة اضافية وهي عدم تركيز شعاع الليزر داخل الوسط الفعال. التركز الداخلي يمكن ان يسبب الاضرار لقضبان ليزر الحالة الصلبه . لكنالتجويف المستوي - الموازي هو التجويف الاكثر صعوبة في الترصيف ، لأنه المراة المستقيمة لا تركز شعاع الليزر داخل التجويف كما يفعل الآخرون. قليل من الميل لواحدة من المرايا المستقيمة الموازية تسبب للشعاع الى "المشي (walk out)" من التجويف ، وبالتالي احباط عمل الليزر. التجويف الكروي (spherical cavity) (الشكل b) يمثل الوظيفيه "العكسية" للتجويف المستقيم - المتوازي. حيث نجد سهولة الترصيف، وادنى خسارة للانحراف ، ولها اصغر حجم نمط. ليزر الصباغة المستمر عادة تكون مجهزه بهذا النوع من التجويف لان تركز الحزمة الضروري لكي تسبب كفاءة هذه الانبعاث المنشط لاشعه الليزر. التجويف الكروي لا يشيع استخدامه في اي نوع آخر من الليزر. *تجويف نصف القطر او الشعاع الكبير (large radius cavity ) (الكل c ) هنا نجد تحسنا في حجم النمط ، ولكن تفعل ذلك على حساب اكثر صعوبة للترصيف وان خسارة الانحراف أكبر قليلا من الخسارة الناتجة تجويف متحد البؤرة (confocal cavity ). هذا النوع من التجويف مناسب لتطبيق اي من الليزر المستمرة، ولكن القليل من الليزرات ادراج كوحدات تجارية من هذا النوع من التجويف. التجويف متحد البؤرة (confocal cavity ) (الشكل d) هو حل وسط بين التجاويف المستوية -المستقيمة والكرويه . حيث ان تجويف متحد البؤرة يجمع بين سهولة الترصيف وانخفاض فقدان الانحراف للتجويف الكروي مع زيادة حجم النمط للتجويف المستقيم - المتوازي. تجاويف متحد البؤرة يمكن استخدامه مع اغلب الليزرات المستمرة ولكن ليست ذات استخدام شائع. تجويف نصف كروي (hemispherical cavity )** (الشكل e)هذا التجويف يمثل نصف التجويف الكروي ، وخصائصهما متماثلة. وميزة هذا النوع من التجويف على التجويف كروي هو تكلفة المرايا. فان التجويف نصف كروي يستخدم مع معظم ليزرات الهليوم - نيون المنخفضة الطاقة (lowpowerlasers) بسبب صغر خسارة الانحراف وسهولة الترصيف وبتكلفة مخفضه. تجويف نصف القطر او الشعاع الكبير- النصف كروي (large-radius-hemispherical cavity )* (الشكل f) يجمع بين ميزة التكلفه من التجويف نصف كروي مع تحسين حجم النمط للتجويف نصف القطر الكبير. معظم الليزر المستمر (باستثناء ليزر HeNe المنخفض القدرة) يستخدام هذا النوع من التجويف. وفي معظم الحالات يجب ان يكون (r1> 2l ). التجويف المقعر - المحدب (concave-convex cavity ) (الشكل g) عادة لا تستخدم إلا مع ليزرات ثاني اكسيد الكربون العالية القدرة (high power CW CO2 lasers) . بشكا عملي قطر المرأة المحدبة هو اصغر من قطر الحزمة. لذلك فان الشعاع الناتج هو الذي يمر في حول المرأة ، وبالتالي ، لديها "حصة" التشكيل. الشعاع يجب ان بمر حول المرأة لان المرايا شأنها ان تحيل الحزمة الى رفيعة عالية القدرة لليزر التي لا يمكن بناؤها. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 05:56 AM	رقم المشاركة : [14 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته هنا سوف نقوم بشرح بعض الانواع الفرعية الضمنية لكل نوع من انواع الليزر واعطاء مثال لكل نوع..... <>ليزر الغاز: ليزر الغاز يمكن تصنيفه في اربع فئات تبعا لنوع الغاز المستخدم كوسط فعال: ##ليزر غاز الذرة المتعادلة (Neutral-atom gas lasers):حيث تستخدام ذرات غاز متعادلة كهربائيا بوصفها كوسط فعال . ليزر الهليوم - نيون (HeNe laser) هو من اهم ليزر غاز الذرة المتعادلة. ##ليزر الايوان (Ion lasers): تحتوي على جزيئات غاز مؤين تعمل كوسط فعال. من أهم ليزرات هذه المجموعة هي ليزرات غاز الاركون (argon gas lasers ) والكريبتون (krypton gas lasers). بعض أجهزة الليزر ، مثل الهليوم - الكادميوم ((helium-cadmium (HeCd) تحتوي على ايونات معدنية في الغاز. ## الليزر الجزيئي (molecular lasers ):الوسط الفعال لهذا النوع من ليزر الغاز يتكون من جزيئات. ليزر ثاني اكسيد الكربون هو أكثر الليزرات الجزيئية شيوعا ، ولكن العديد من الغازات الجزيئية الاخرى تعملن ايضا مثل اول اكسيد الكربون (CO). ##ليزر الاكزايمر (EXCIMER LASERS): كل جزيء من الوسط الفعال لليزر الاكزايمر مكونة من ذرة غاز خامل وذرة غاز هالوجين . من اكثر انواعها تشمل فلوريد الكريبتون (krf) والاكسينون الفلوريد (xef). ---الان سوف نبدأ بشرح بسيط عن كل نوع من الانواع اعلاه: ليزر الهليوم - نيون (HELIUM-NEON LASERS) هذا الليزر متوفره تجاريا و يعمل بطول موجي مساوي 632.8 نانومتر ويمكن الحصول الحالة المستمرة (CW) لهذا الليزر (ليزر الهليوم - نيون المستمر) باخراج يتراوح بين 0.5 ميغاواط الى 50 ميغاواط ، مع القدرة العالية له نظم كثيرا تستخدم في عمل التصوير المجسم . بعض انواع ليزر HeNe قد تكون مجموعات متبادله من المرايا للتشغيل 1.15 مليمتر و 3.39 مليمتير. لمنظومة ليزر HeNe الخصائص التالية : +حزمة الهليوم -نيون تتميز بانخفاض الانفراجية. +حزمة الهليوم -نيون تكون عالية التشاكه الزماني/ المكاني (high temporal/spatial coherence). +حزمة الهليوم -نيون يمكن ان تستخدم في بناء المضمن (modulator). +انبوب البلازما للهليوم -نيون يمتلك زمن عمر طويل. +تشييد منظومة ليزر الهليوم -نيون يتسم بالوعورة والصعوبة وايضا تقف الظروف البيئية الخارجية المحيطة بشكل بارز في تصميم المنظومة ويجب الانتباه اليها (مثل درجة الحراره ، والرطوبه ، والصدمات الميكانيكيه). +ليزر الهليوم -نيون هو رخيص نسبيا. ليزرات الاركون والكربتون (ARGON AND KRYPTON LASERS): ليزرات الغاز المؤين هي عالية التيار (20-30 أمبير) ، ومنخفضة الفولطية (من 200 الى 300 فولط) وهو من الاجهزه التى تستخدم غاز مؤين (قوس البلازما) بوصفه وسط فعال. الاركون ، مع عدد من خطوط التليزر -اطوال موجية (Lasing lines) تكون فى الاجزاء (الزرقاء - الخضراء) من الطيف الكهروضوئي (EM spectrum). اما الكريبتون فيصدر خطوط تغطي تقريبا كامل الطيف المرئي وهذان الاثنان من اهم ليزرات الغاز المؤين .غاز الاركون يمتلك خطان قويان ( two strong lines ) يكونان عند الطول الموجي 488.0 نانومتر و 514.5 نانومتر . نظم الليزر مع وسط فعال يتكون من الاركون او الكريبتون او مزيج من هذين الغازات يمكن الحصول على ليزر مستمر مع قدرة ناتجة تتراوح بعدة واطات وذات شعاع منخفض الانفراجية وكذلك ذو تشاكه جيد . ليزر الايون النبضي ايضامتوفر ، مع نبضه طاقة في حدود 100 الى 200 مايكروجول في معدل تكرار من 1 الى 120 نبضة / الثانية (pps). ليزر الايون يستخدام انابيب البلازما المكلفة التي شيدت من الكرافيت او اكسيد البريليوم (BeO). عادة يوضع الملف اللولبي حول الانبوب كما في الشكل ادناه. المجال المغناطيسى التى يولده الملف اللولبي "ضغوط (squeezes)" البلازما من اجل زيادة الكثافة التيار(االتيار لكل وحدة مساحة) في الوسط الفعال،لتوفير أكثر كفاءه للاثاره. الكم الكبير من التيار الذي يمر عبر الانبوب يتطلب نوعا معينا من نظام التبريد. عادة ، اما المياه او الجريان القوي للهواء يوفر صيانة و درجات الحراره تشغيل مستقرة . صابورة الخزان توفر مصدرا للغاز (تربط لانبوب البلازما بواسطة صمام) للحفاظ على الانبوب في حالة ضغط تشغيل امثل. نظم (الاركون / كريبتون) عادة مزودة بجهاز معروف باسم "موشور مختار للطول الموجي (prism wavelength selector)" والذي توضع بين مرأة ذات انعكاس عالي (high-reflectance mirror ) وانبوب البلازما (plasma tube). مختارات الطول الموجي تجعل خسائر التجويف عالية ، ما عدا في الطول الموجي واحد ، بواسطة آمالة الموشور في زاوية تتعلق بمحور انبوب البلازما . وبالتالي فان الليزر يمكن"ضبطه او تنغيمه (tuned) " ليتذبذب مع خط واحد من خطوط الفقدان المتاحة للغاز او لخليط الغاز المستخدم. ليزر ايون الاركون والكريبتون هي قيمة في كثير من التطبيقات ، مثل التصور الهولوكرامي والطيفي ، حيث ان هذه التطبيقات تحتاج الى مصدر متشاكه يمكن ضبطه وتنغيمه حسب المطلوب. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 05:59 AM	رقم المشاركة : [15 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ليزر الهليوم - الكادميوم الليزر (HELIUM-CADMIUM LASERS): ليزر الهليوم - الكادميوم (HeCd) هو واحد من عدد كبير من ليزر الغاز المؤين يستخدم بخار المعدن المؤين (ionized **l vapor ) (الكادميوم فى هذه الحاله) باعتباره وسطا فعالا. ليزر Hecd ذو نمط تشغيل ليزر مستمر وباخراج يتراوح بحدود 10-20 ميكاواط فى 441.6 نانومتر (يصدر طول موجي ازرق اللون) و 2-3 ميكاواط في 325 نانومتر في الطيف القريب للمدى من التحت البنفسجية (near ultraviolet). وهنا ايضا يمكن اختيار الأطوال الموجية الناتجة من خلال تغيير الكساء او الصبغ العازل للمرايا. الخط فوق البنفسجية للهذا الليزر هو مفيد مع الاجهزه البصريه تستخدم لتخزين البيانات والتلاعب ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون: بالرغم من ان عدد ليزر الغاز الجزيئي التي يجري تصنيعها وتسويقها آخذ فى التزايد ، إلا نظم ليزر ثاني اوكسيد الكربون نجد تطبيقها على نطاق واسع الى حد ما فى الصناعة والبحوث. هذه النظم هي مفيدة للغاية في بعض عمليات معالجة المواد مثل الثقب والحفر واللحام . ليزر ثاني اكسيد الكربون يستخدم في رصد التلوث الجوي والطيفي كذلك. نظم ثاني اكسيد الكربون التجاري المتاحة ذات التشغيل النمط المستمر ذات ناتج 5-10،000 واط ، و ذات وحدات تكرار نابضي (repetitively pulsed units ) تصل ذروه القدرة العليا الى عدة كيلوواط في نبضه التكرار ذات تردد (-103 هرتز). عملية ضبط عامل النوعية عن طريق استخدام تناوب او تدوير موشور يمكن ان يؤدي الى ذروه قدرة تصل الى حوالى 1-100 كيلوواط. ليزر ثاني اكسيد الكربون ذو النمط المستمر يهيج عادة بواسطة الفولطية العالية تصل الى حدود (5-10 KV) والتيار المنخفض الذي يكون بحدود (5-30 ملي امبير ) اي بواسطة التفريغ الكهربائي. الضوء المتشاكه الناتج يكون متاح في عدد كبير من الأطوال موجية ضمن مدى الاشعه تحت الحمراء وتتمركز عند 9،6 مليمتر و 10،6مليمتر. ليزر ثاني اكسيد الكربون عادة ما يحتوي على خليط من غازات ثاني اكسيد الكربون CO2 والنتروجين N2 وايضا الهليوم He. القدرة الناتجة التي حصل عليها تتناسب مع حجم الغاز المستخدم (حوالى 70 واط / لتر). نسب مختلفة من الثلاثة المكونة من خليط الغاز عادة تستخدم. الى حد ما النسبة الضغط الجزئي تكون على النحو التالي : PHE : PN2 : PCO2 = 8 : 3 : 1** جزيئات النيتروجين يتم ضخها من المستوى الارضي الى المستوى المتهيج (المستوى العلوي للفقدان لثاني اكسيد الكربون "the upper losing level for CO2") بواسطة التفريغ الكهربائي. جزيئات ثاني اكسيد الكربون يتم ضخها بعد ذلك من المستوى الارضي الى المستوى الأعلى عن طريقال اصطدام مع جزيئات النتروجين مما يؤدي الى الانتقال الرنيني للطاقة مما يؤدي الى ضخ جزيئات ثنائي اوكسيد الكاربون الى المستوى العلوي.بعد الخسارة فان الاصطدامات بين ذرات النتروجين وجزيئات ثاني اكسيد الكربون تؤدي في عودة جزيئات ثاني اوكسيد الكربون من ادنى مستوى للفقدان (lower losing level ) الى المستوى الارضي حيث ان ضخها يمكن ان يتكرر. معظم نظم ثاني اكسيد الكربون تهيج بواسطة التفريغ الكهربائي على طول انبوب محور البلازما او المحور البصرياي باتجاه تدفق التيار خلال انبوب البلازما وهو نفس اتجاه الضوء المتشاكه الناتج . نظم ثاني اكسيد الكربون متوفرة باشكال مختلفة مثل الانابيب المختومة او ما يسمى (sealed-off tubes ) أو أنابيب الغاز المتدفقة (flowing-gas ). مع وحده تدفق الغاز حيث انه كلما زاد معدل تدفق الغاز عبر الانبوب كلما زادت قدرة الليزر الناتجة.الشكل ادناه هو شكل تخطيطي يمثيل نظام الليزر ثاني اكسيد الكربون ذو نمط مستمر وذو قدرو اخراج تقدر ب(250 واط) . انابيب البلازما هي ذات جدران مزدوجة ومزودة بالمياه المبردة من اجل تبديد الحرارة وازالتها من النظام. ثمة نوع آخر من ليزر ثاني اكسيد الكربون ذو اهمية كبيرة وهو ما يسمى "TEA" ليزر وهو اختصار للعبارة (Transversely Excited at Atmospheric pressure "التهيج بشكل مستعرض عند الضغط الجوي") فيهذا النوع من ليزر ثاني اكسيد الكربون فان اتجاه التفريغ الكهربائي عمودي على المحور البصري كما مبين في الشكل ادناه. مخهز القدرة ذو الفولطية العالية (-50 كيلو فولط) يستخدم لشحن المتسعة.عندما غلق المفتاح الكهربائي فان الغاز داخل انبوبة البلازما سوف يهيج عن طريق سلسلة من عمليات التفريغ القصيرة والمستعرضة . وبما انه القدرة الخارجة لكل وحدة حجم تتناسب طرديا مع ضغط الغاز فأن "TEA" ليزر يمكن ايصال النبضات الى ذروة قدرة هي اكبر بكثير من نظم ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون التي تهيج محوريا (والتي تعمل على بالضغوط المنخفضة). هذا النوع من الليزر متوافر مع ذروه اخراج تصل الى عدة ميكاوات وذات عرض نبضة تقدر بعدة مئات من النانو ثانية ومعدلات تكرار النبضة يمكن أن تتغير من جزء بسيط من نبضه / ثانية (pps) الى عدة مئات من pps وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 06:01 AM	رقم المشاركة : [16 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ليزر النتروجين (NITROGEN LASERS): الليزر الغاز الجزيئي الآخر التي ينبغي ذكره هو ليزر النيتروجين (superradiant ) اي النظام عالي الاشعاع. يصدر اشعاعات الليزر فى القريب للاشعه فوق البنفسجية ( near UV ) عند الطول الموجي 337،1 نانومتر. في نمط تكرار النابضة فان غاز النيتروجين الليزر يمكن ان يصدر الى حد كبير ذروة قدرة (<100 كيلوواط) عند معدلات تكرار نبضة المرتفعة بحدود (<100 هرتز). ان نظام ليزر النتروجين يستخدم في المقام الاول باعتباره وسيلة فعالة للضخ الضوئي لليزر الصبغة السائل المنتاغم (optically pumping tunable dye lasers). ليزر الاكزايمر (EXCIMER LASERS): ليزر الاكزايمر الذي يستخدم سبعة جزيئات مختلفة كوسط فعال يمكن ان يشييد. الجزيئات تتكون من ذرة غاز خامل و ذرة الغاز هالوجيني ذات الفعالية العالية . الجدول الاتي يبين بعض انواع ليزر الاكزايمر والأطوال الموجية الناتجة التي تكون ضمن النانومتر. هذه الليزرات تنتج نبضة ضمن حدود من 10 إلى 40 نانو ثانية مع طاقات نبضة تتراوح الى 100 جول . النماذج المتاحة تجاريا تبعث عادة بضع عشرات من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة (few tens of millijoules per pulse ) مع معدلات تكرار تعد باجزاء قليلة من هرتز. ليزر الاكزايمر يهيج بواسطة تيار المتدفق خلال خليط الغاز التي تتضمن كل من ذرات الغاز الخامل وذرات الغاز الهلوجيني . الكثافة العالية للتيار يمكن تحققها باستخدام تفريغ ذو مدة بقاء قصيرة (short-duration discharges ) او حزم الالكترون (electron beams). جزيئات الاكزايمر يتم انشاؤها في احد المستويات المتهيجة اثناء التفريغ. ليزر الاكزايمر ذو اهمية كبيرة في مجالات عديدة من البحث بسبب ارتفاع ذروة القدرة الى (100 ميكا واط) وفي اطوال موجات ضمن مدى الاشعة فوق البنفسجية. <>ليزر الصلبه: ليزر الحالة الصلبة ويضخ بالعادة ضوئيا, حيث ان هناك عدد كبير لأنواع مختلفة من أجهزة ليزر الحالة الصلبة قد صنعت واكتشفت وانه يمكن تمييزها عن بعضها البعض عن طريق المادة المضيفة (host material) وايضا عن طريق الايونات النشطة التي تشوب (doped) مع المادة المضيفة وايضا بحسب مميزات التي تتميزت بها الحزمة الناتجة. وبالطبع هناك انواع لليزرات الصلبة كثيرة ولكن ليزر الياقوت الاحمر (ruby) وليزر الندينيوم-ياك (Nd:YAG) والندينيوم-زجاج (Nd- glass) هي اكثر نظم ليزر الحالة الصلبة اهمية في مجال الصناعة والمختبرات. نظم الليزر البلوري او الليزر الصلب هي مفيدة بوجه خاص لمجموعة من التطبيقات المعروفة مثل معالجة المواد والتي تشمل الحفر واللحام والقطع . **ليزر الياقوت الاحمر: هذا النوع من الليزر يعمل عادة كنمط ليزر نابضي ، على الرغم من ان نمط العمل الليزر المستمر ممكن تحقق. الطاقة لكل نبضة تتغير من بضعة جزء من ألف جزء من الجول (10-3 الجول) الى عدة عشرات من الجولات وفي حالات استثناءيه عدة مئات من الجولات لكل نبضة يمكن تتحقق. وعمل هذا الليزر عادة ذو معدل تكرار منخفض نسبيا (كحد اقصى من حوالي 3 نبضة / ثانية). الروبي ليزر يستخدم لحفر ثقوب فى الماس والنحاس في عرض ثقب صغير جدا يصل الى الاحجام القياسية لعرض سلك. مثل هذا النظام ذو الانتاج طاقة تصل الى 2-4 جول ، وذو عرض نبضة حوالى 0،5 ملي ثانية ومعدل تكرار نبضة تكون في حدود 1 نبضة في الثانية الواحدة (pps). وفي تطبيق آخر مثلا رقيقة من اسلاك النحاس يمكن لحمها مع نظام ليزر الياقوت الاحمر ذو ذروة طتقة في حدود 100 كيلوواط وفي معدلات تكرار النبضة في حوالي اقل من 1 pps و ذو عرض نبضة تكون في حدود 0.2-5 ملي ثانية. الاستخدامات الاخرى للنظام هذا الليزر تشمل (1) التصوير المجسم (holography ) حيث ان هذا النوع من الليزر ذو طول حزمة متشاكهة طويل نوعا ما بعد تصل الى (1-2 متر) لتسجيل الصور المجسمة (2) في عمليات معين المدى (rangefinding). ليزر الياقوت الاحمر يمكن تطبيق عمليات ضبط عامل النوعية (Q-switched ) معه بواسطة تناوب او تدوير الموشور او بواسطة استخدام اجهزه الكهربائيه - البصريه (electro-optic devices). ويكون ذو نواتج بذروة اخراج تصل بحدود 100-200 ميكاواط ، وعرض نبضة تصل بحدود 3-30 نانو ثانية ، ومعدلات تكرار نبضة 1-6 من جزء في المليون. طريقة قفل النمط (Mode-locked ) قادر على التشغيل وبشكل روتيني وتكون نواتج الاخراج ذات ذروة قدرة تصل بحدود كيكاواط (10 مرفوعة للقوة 9 واط) مع مدة نبضة تتراوح بحدود بيكو ثانية. المصباح الومضي (flashlamps) ويكون ذو تصميم اما خطي او حلزوني تستخدم في ضخ هذا النوع من الليزر. إن مقدرا كبيرا من الحراره سوف تتولد في هذه النظام يتطلب المياه "water" و / او تبريد بواسطة الهواء القسري (ضخ الهواء بضغط عالٍ)"forced-air " لمنع وقوع اضرار لقضيب الليزر بالاضافة الى المكونات الأخرى للمنظومة بسبب الحرارة الزائدة. الشكل ادناه يوضح كلا من الكريستال الليزر والمصباح الومضي وهي مبردة بواسطة المياه. لاحظ ان التجويف في كثير من الاحيان هو مطلي بالفضة لأن الفضة ذات الانعكاسة عالية في ضخ حزم لقضيب الياقوت الاحمر. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 06:03 AM	رقم المشاركة : [17 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ** ليزر الندينيوم-ياك: مجموعة واسعة ومختلفة من ليزرات الندينيوم-ياك (Nd:YAG lasers ) الصناعية تصنع في الوقت الحاضر. فائدة ومرونة هذا النوع من النظام يعزي الى حقيقة ان مثل هذا الليزر يمكن تشغيله في مختلفات انماط التشغيل لليزر، بما في ذلك ما يلي : - ليزر الموجة المستمرة او الليزر المستمر (CW). -يضخ بشكل مستمر,ويعامل بضبط عامل النوعية (CW pumped, repetitively Q-switched). -يضخ نبضيًا، ويعامل بضبط عامل النوعية (Pulse pumped, repetitively Q-switched). -طريقة قفل الانماط (Mode-locked). نظم الندينيوم-ياك المضخة بشكل مستمر ومعامل بطريقة الصوتية-الضوئية لضبط عامل النوعية (Acousto-optically (A-O) Q-switched) متوفرة مع معدلات تكرار النبضة مرتفعة تصل الى اكبر من (100 كيلو هرتز) مع سيطرة او تنظيم جيدة لعرض النبضة ويكون بحدود (50-700 نانو ثانية)وهذان العاملان الاثنان هما من العوامل الهامة في الصناعة او المعاملة المعدنية ومعالجتها كذلك وايضا هامان في عملية مقاومة التشذيب والكتابة بالليزر. وقد تصل ذروة القدرة الى مقادير نوعية تصل الى حدود من (5 كيلوواط الى 50 كيلوواط) وايضا يصل متوسط قدرة الندينيوم-ياك المستمر الى حدود ذات مدى يتغير بين (1 - 200 واط) . الشكل ادناه يوضح هذا النوع من الندينيوم-ياك . طريقة تنظيم او اختيار الانماط المستعرضة (transverse mode selector ) موضحة بالشكل حيث يمكن استعمال حاجز قزحي (iris diaphragm) أو الفتحة مسار المحور او فتحة المحور (pinhole aperture) توضع بين قطب الليزر ومرأة الاخراج. ووجود مثل هذه الفتحة يمكن اجبار التجويف الى التذبذب في مختلف الانماط المستعرضة (transverse modes) ، بالاضافة الى النمط الصفري (TEM00). هذه الميزه مفيدة في بعض طرق وتطبيقات معالجة المواد . من اجل زيادة كفاءة طاقة واقتران الضخ لقضب الليزر فانه يمكن استعمال التجاويف البصرية الاهليلجية الشكل في كثير من الاحيان وكثيرا ما تستخدم مع القضيب و المصباح الومضي "flashlamp" (مصباح الضخ المستمر "CW pumping lamp") وتوضع عند بؤرة الشكل البيضوي. التجويف الاهليلجي المزدوج (double-elliptical cavity ) موضح بالشكل ادناه وكثيرا ما يستخدم في الضخ المستمر لليزر الندينيوم-ياك (CW pumped, Nd:YAG systems) و في هذه الحالة فان الضخ يتم مع اثنين من مصابيح الكربتون القوسية (krypton arclamps) ذات القدرة المرتفة (1-5 كيلوواط) . جزء كبير من الاشعاع الطيفي الخارج من المصباح هو ضمن مدى حزمة ضخ النيوديميوم الثلاثي الايونات (triplyionized neodymium). ليزرات الندينيوم المستمرة ذات قدرة ناتجة منخفضة تكون بحدود (0.25-5 واط وغالبا ما يتم ضخها بواسطة مصابيح التنكستن الشعيرة (tungsten-filament lamps ) المملوءة بغاز مثل اليود لكي يعوق عملية اكسدة الشعيرة او الفتيلة (filament oxidation) . هذه المصابيح بالعادة ذات اخراج (800-1500 واط) وبالعادة تكون ذات استعمال شائع في كثير من المجالات وبكثافة ضوء عالية ، على سبيل المثال تستعمل في استوديوهات التلفزيون (TV studios). معظم عاكسات تجاويف ضخ الليزر (laser cavity pump reflectors ) هي من صفائح الذهب لتوفير الانعكاس السطحي عالي حيث تعكس الضوء المضخ من جدران التجويف الى كريستالة الليزر . بالعادة نظم ليزر الندينيوم-ياك المضخ بشكل مستمر كثيرا ما يستخدم مياه للتبريد لكل من القضيب ولمصباح الضخ مماثلة لتلك الموجودة في نظام ليزر الياقوت الاحمر في الموضوع السابق . نوع ليزر ذو الضخ بواسطة المصباح الومضي (Flashlamp-pumped) والمعمل بواسطة عملية ضبط عامل النوعية (repetitively Q-switched Nd:YAG lasers) قد تكون ذروة الاخراج ذات مدى يكون ضمن حدود بين (5 - 200 ميكاواط) وذات مدة نبضة تكون بحدود (10-300 مايكرو ثانية) وذات معدل تكرار النبضة تصل الى حدود (60 بيكو ثانيةpps). عرض النبضة الطبيعية ، أو ذات تشغيل حر (free-running) لنظم الياك النبضي تكون حوالي (200-800 مايكرو ثانية) طاقات نبضة في حدود (0.1-10 جول) وذات معدل تكرار نبضة تصل الى 30 جزءا في المليون (30 ppm). كما هو الحال فيليزر الياقوت الاحمر فان ليزر الندينيوم-ياك المقفل الانماط (mode-locked Nd:YAG lasers) فان ذروة الاخراج قد تصل الى عدة كيكا واط وذات زمن يتألف من سلسلة من النبضات القصير جدا ، لكل مدة عدة عشرات في البيكو ثانية. صناعة بلورات الندينيوم المشوبة بالياك وعملية النمو الى كرستالة كبيرة وذات جود ضوئية كافية هي عملية صعبة. قص وتعديل وتنعيم قضبان متوافرة في عدد من الاحجام من حوالي(3) ملي متر في العرض ( 25 ) ملي متر في طولها الى ( 6 ) ملي متر في العرض الى ( 100) ملي متر في الطول. وحيث ان كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في قطب ليزر يتناسب مع حجمه لذلك يقع على عاتقها كمية الطاقة التي يمكن الحصول عليها في نبضة واحدة من ليزر الندينيوم-ياك. ومن ناحية اخرى ، من اجل التطبيقات التي تستهلك طاقة عالية ندينيوم الشوب بقضبان الزجاج ذات الخصائص البصرية الممتازة يمكن صنعها في أحجام كبيرة الى حد ما (7.5 سانتي متر في العرض الى 100 سم في الطول) وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 06:07 AM	رقم المشاركة : [18 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ** ليزر الندينيوم-زجاج (Nd: GLASS LASERS): نظم ليزر الندينيوم-زجاج والقادرة على انتاج طاقة اخراج ذات نبضة عالية تصل الى اكبر من ( 103 جول) تم تشييد. ولكن عند معاملة الليزر بطريقة ضبط عامل النوعية (تسمى في بعض الاحيان طريقة التحويل) اوطريقة اغلاق النمط فان ذروه انتاج القدرة سوف تصل عدة كيكاواط و بهذا انتاج نبضات قصير جدا (ultrashort pulses). كذلك يمكن الحصول على ذروة قدرة قد تصل الى حدود او اكبر من (1 تيراواط = 10 مرفوعة للاس 12 واط) يمكن الحصول عليها باستخدام مذبذبات لليزر (laser oscillator ) وايضا على عدة مراحل (انماط او نسق) للتكبير ( several stages of amplification) كما هو مبين في الشكل ادناه. وطبعا نحتاج الى أنفق جهد كبير للحصول على جودة عالية للحزم في المذبذب وبالتالي في تضخم المذبذب الناتج في النسق اللاحق. اذا كانت عناصر التضجيم (amplifier elements ) ذات تجانس بصري عالي وذات ضخ منتظم فانه يمكن ان تزداد جودة الشعاع الناتج من المذبذب دون حصول خسائر الانحراف. في الشكل ادناه فان عملية الضخ هي بواسطة المصباح الومضي وبالتالي بعد الضخ سوف تبدأ عملية التذبذب. عملية التضخيم تتم بواسطة التذبذب بين المرايا و بالتالي المرايا تسمى بانماط او نسق التضخيم (amplifier stages ). بعد ضخ قضيب الليزر بواسطة مصباح الزنون الومضي فانه سوف تتم عملية الانقلاب العكسي (انقلاب السكان "population inversion "). تذبذب الشعاع الضخ بين نسق التضخيم ودخوله الى قضيب الليزر فان الانبعاث المحفز سوف ينتج عن شعاع ليزر ذو طول موجي مساوي 1،06 ملم. والغرض من المذبذبات البصرية هو منع التغذية المرتدة (feedback) بين المذبذب والمضخم او بين اثنين من المضخمات عن طريق السماح بمرور الضوء في اتجاه واحد فقط . وثمة نوع آخر من نظام الليزر المذبذب / المضخم (laser oscillator/amplifier system ) هو موضح في الشكل ادناه. سلسلة من اقراص الندينيوم-زجاج وبشكل اهليليجي تستخدم كنسق تضخيم "مضخمات" (amplifier stages ) بدلا من قضبان الندينيوم- الزجاج الاسطوانية الشكل . بالعادة فان القرص يوضع في زاويه بروستر للحصول على الحد الاقصى لانتقال ونفاذ الضوء المستقطب ذو خلال المرايا الموازية- المستقيمة وسقوطه بشكل مستقيم خلال تجويف الليزر. مثل هذه الاقراص المضخمة تستخدم في التجارب للسيطرة على الانصهار والتي تهدف الى اثبات جدوى انتاج الانصهار وردود الفعل من خلال تركيز نبضة ليزر نشيطة للغاية على كرية وقود نووي (nuclear fuel pellet). تصميم هذا القرص هو مفيد أيضا للحصول على تضخيم اضافي للشعاع المتذبذب خلال تجويف الليزر للحصول على قدرة ليزر عالية يعني تستخدم كنظم المذبذب / المضخم الرافعة للقدرة (stages of high-power oscillator/amplifier systems) و كما ان الاقراص ممكن ان تضخ بشكل اكثر تساويا وبسهولة اكثر من القضبان الصلبة. بالعادة تصنع الاقراص بقطر كبير وبالتالي تكون اقل عرضة للكثافة العالية وايضا اضرار الليزر التي تتسبب بها العمليات. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 06:10 AM	رقم المشاركة : [19 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ** ليزر اشباه الموصلات (SEMICONDUCTOR DIODE LASERS): ليزر الدايود يجري استخدامه في الاتصالات الصوتية ونظم الإنذار والتدخل وإرسال البيانات البصرية وغيرها من التطبيقات. وبالاضافة الى تلك التطبيقات هناك تطبيق مهم اخر حيث يستخدم هذا النوع من الليزر في نطاق مراقبة التضاريس حيث ان استخدام وحدات رادار الليزر باستخدام هذا النوع من الليزر قد تم تصنيعه وكذلك نظم ليزر لاشباه الموصلات الاخرى مثل (celiometers) قد استخدمت في قياس ارتفاع السحاب وفي الكشف عن الضباب فى المطارات. ليزر الحقن (Injection lasers) والتي عادة ما يكون الاخراج في القريب من الاشعة تحت الحمراء (near IR ) بحدود مابين ( 0،8 م - 0،9 م) التي في العادة تعمل كليزر نابضي بالرغم من انه في حالات معينة ممكن يعمل كليزر ذو نمط مستمر وهذا عندما تكون الاجهزه مبرد بدرجة تبريد عالية . يتميز هذا النوع من الليزر بانه صغير الحجم ومتين ومناسب (حيث يمكن ان يعمل بواسطة تجهيز القدرة له من قبل بطارية) كما انه رخيص الثمن بالاضافة الى انه يمكن تضمينه الى معدل تكرار نبضة يصل الى حدود (1-6 kHz) وبسهولة , كما ويمكن ترتيبه بشكل صفوف من الثنائيات (diode arrays ) لكي نحصل على ذروة قدرة عالية تصل الى حدود مئات الواطات او اكثر. صناعة ليزر الثنائيات هي عملية التصنيع معقدة .الشكل ادناه يعرض ثلاثة انواع اساسية من وحدات هذا النوع من الليزر. ليزر الثنائيات (ليزر دايود) يتألف من وصاتي ال( pn ) متصلة في كريستالة واحدة من زرنيخيد الكاليوم (GaAs) والتي في الغالب تستخدم في التطبيقات العامة . قد يكون العديد من الثنائيات مكدس الواحد على قمة الاخر في سلسلة متصلة كهربائيا بشكل متوالي مما يؤدي الى الحصول على ذروة قدرة عالية اعلى مما في الثنائيات المفردة (single diodes) كما وانه يمكن الحصول بذلك على حزمة اضيق نسبيا . وأخيرا هناك نوع اخر من الليزر دايود حيث إن عددا من الثنائيات يمكن ترتيبها في طائفةجنبا الى جنب (side-by-side array)، وايضا سلسلة متصلة وبذلك نحصل على جهاز له : (1) الحصول على ذروة اخراج عالية اعلى مما لو كانت ثنائيات احادية ( single ) او الليزر الصمام الثنائي المكدس (2) الحصول على نطاق أوسع وشكل افضل لنمط الاشعاع. ذروات القدرة المختلفة والنموذجية والمعتادة لليزر اشباه الموصلات وبعض المقايس الاخرى موضحة في الجدول ادناه: الطول الموجي الناتج لليزر الصمام الثنائي يعتمد على المواد التي صنع منها الصمام الثنائي وعلى انواع وكميات كل من الشوائب المستخدمة. والأهم من ذلك ان الطول الموجي المنبعث من الصمام الثنائي هو في غاية الدقه والحساسيه لدرجة حرارة التشغيل. الثنائيات الاحادية (Single diodes) والثنائيات المكدسة (stacked diodes) والثنائيات المصفوفة (arrays) كلها تعمل عند درجة حرارة الغرفة ومع ذلك فان التبريد العالي لصمام الثنائيات المصفوفة التي تحتوي على مئات من الثنائيات ومبرد الى درجة حرارة النتروجين السائل (77k) ايضا متوفرة. هذه الوحدات ليست فقط ذات ذروة اخراج عالية ولكن هي مفيدة في التطبيقات التي تتطلب متوسط قدرة مرتفعة تكون بحدود (20-30 واط). ان كفاءة التشغيل لليزر الثنائيات يعتمد على درجة الحراره. الشكل النموذجي لكفاء وحدات التشغيل في درجة حرارة الغرفة حوالي 4% على الرغم من ان من الصمام الثنائي المصفوفة عالي التبريد قد تصل الى حدود (20-40 ٪). هناك أشباه موصلات جديدة نسبيا والتي تشكل صمام ثنائى ما يسمى "التجويف- البصري- الكبير" ( ("large-optical-cavity" (LOC ") وليزرالصمام الثنائي الاحادي (single-diode laser). وتصمم ببناء استثانئي معين مما يؤدي الى انتاج ليزر ذو كثافة تيار التشغيل تكون اقل وايضا ذو معدلات تكرار نبضة اعلى تكون في حدود (1 ميكا هرتز) وكذلك ذو درجات حرارة التشغيل اعلى قد تصل الى حدود (100 درجة سليزية) وذات اداء عالي. وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

08-01-2008, 06:12 AM	رقم المشاركة : [20 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ** ليزر الصبغة العضوي (ORGANIC DYE LASERS): ليزر الصبغة العضوي او الليزر السائل هو ليزر ذو اطوال موجية تتراوح من المدى المرئي الى المدى الاشعة التحت الحمراء ويمكن ان يعمل ضمن النمط الليزر المستمر او النمط الليزر النبضي . عدد كبير من الصبغات (DYE) المستخدمة في انتاج الليزر متوفرة. وان الصبغات هذه تحلل عادة في الكحول (الايثانول او الميثانول) او تحلل في المياه (ولكن حاليا هناك مواد سائل تستخدم كصبغ لانتاج الليزر دون تحليلها في الكحول او الماء) وغالبا ما تستخدم كمية صغيرة من المنظفات السائلة حيث تضاف لتعزيز كفاءة الصبغة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر (لحصول عملية التليزر). ##ليزر الصبغة المستمر: معظم ليزر الصبغة المستمر يتم ضخها ضوئيا بواسطة ليزر الاركون ايون ذو الطول الموجي المساوي ( 514،5 نانومتر) . انها تعطي جزءا كبيرا من مدخلات طاقة الضخ كناتج ويكون بحدود (20-30 ٪) ؛ فعلى سبيل المثال لليزر الصباغة هو استخدام الرودايمن (rhodamine-6G ) حيث يتك ضخها بواسطة ليزر الاركون ( 514،5 نانومتر) ذو قدرة 5 واط فانه سوف يكون الناتج بحوالي 1 واط وطبعا تكون قيمة طاقة الاخراج اكثر لو كان الطول الموجي المستعمل في الضخ هو 590نانومتر . تضاعفت وتيرة الاسلحة الكيمياءيه الثانية : yag الليزر (ل = 533 نيو مكسيكو) كما تستخدم الاسلحة الكيمياءيه على ضخ صباغة الليزر. الوسط الفعال في مجال ليزر الصبغة المستمر هو عبارة عن انبوب فيه السائل ويوضع في زاوية بروستر بالنسبة الى التجويف البصري كما موضح في الشكل ادناه. ضوء الاركون الضاخ يركز الى الانبوب الحاوي للصبغة بواسطة عدسة او مرأة. الطول الموجي الناتج من ليزر الصبغة المستمر يمكن ضبطه بواسطة محددات للاطوال الموجي مثل جهاز مزدوج الانكسار. هذه هي اشعه الليزر يمكن تقسيمها وتضبيطها طول مدى الطيف المرئي. الشكل البياني الاتي يبين قدرة الاخراج التي يمكن ان تنتج من ليزر صباغة كدالة الطول الموجي الناتج المشترك لعدة انواع الليزر الصبغة . اكثر من مائة ليزر الأصباغ هي متاحة تجاريا حاليا. ## ليزر الصبغة النبضي: ليزر الصبغة النبضي ممكن تقسيمه الى فئتين : 1-تلك التي يتم ضخها عن طريق اشعه الليزر 2-او تلك التي يتم ضخها بواسطة المصباح الومضي (flashlamps). لنفرض ان الصبغة قد ضختبواسطة شعاع من ليزر النيتروجين (النبضي). فان الاشعه فوق البنفسجيه الناتجة من ليزر N2 يتركز الى خلايا الصبغة بواسطة عدسة اسطوانية وبذلك يتم اثارة الخلية على طول المساحة التي يتم توجيه الليزر باتجاها . هذه النظم تنتج مئات من النبضات في الثانية الواحدة مع عدد قليل من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة. كل نبضة لها مدة تقارب مابين (0.4-2.0 ملي ثانية) .ليزر الياقوت الاحمر المضاعف التردد (Frequency-doubled ruby ) ذو الطول الموجي ( 394 نانومتر) وليزر الندينيوم-ياك يمكن استخدامها لضخ ليزر الصبغة النبضي. كما ان ليزر الصبغة النبضي ممكن ان ضخه بواسطة المصباح الومضي . الخلية يجب ان تحاط بها المياه المبردة وقد تحتوي على نافذة بروستر. هذه الليزر يمكن ضبطها مع مشتتات الانحراف (diffraction gratings)، الموشورات (prisms) ، مرشحات مزدوج الانكسار (birefringent filters) ، أو بواسطة جهاز ضبط الاوتاد (tuning wedges). جهاز مقياس التداخل (Etalons ) يمكن تركيبه في التجويف وذلك من اجل الحصول على النمط المنفرد (single-mode operation) كما ان الاخراج سوف يكون ذو تردد مضاعف (frequency-doubled). وأحدة من هذه المنظومات التجارية يمكن ان تنتج 30 نبضة / ثانية مع عدة من جزء من ألف جزء من الجول لكل نبضة (260 ملي جول في بعض الأطوال الموجية) في اي طول موجي ما بين ( 300-800 نانومتر) . ان عملية التنغيم (tunability) لليزر الصبغة هو مفيد في تطبيقات المطياف (spectroscopy)، وبحوث الطب الاحيائي (biomedical ) ، ورصد تلوث الهواء (air-pollution monitoring). وجزاكم الله خيراً ووفقنا إلي ما يحبه ويرضاه والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته أخيكم سلام العالم يد في يد نعيد مجد الأمة
سلام العالم عضو متميز جداً	التوقيع: منذ ولدت و أنت تفخر بالاسلام ..... فمتى يفخر الاسلام بك

أدوات الموضوع
مشاهدة صفحة طباعة الموضوع أرسل هذا الموضوع إلى صديق
تقييم هذا الموضوع
تقييم هذا الموضوع:

أ ب ليزر

بإشراف : م. ضياء الدين