أ ب ليزر

سلام العالم · #1 (**permalink**) 08-01-2008, 05:06 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

مقدمة:

الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة.

ماهية الليزر:

الليزر بالإنجليزية: LASER وهي اختصار لعبارة Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء بإنبعاث الإشعاع المستحث.

عبارة عن حزمة ضوئية ذات فوتونات تشترك في ترددها وتتطابق بحيث تحدث ظاهرة التداخل البناء بين موجاتها لتتحول إلى نبضة ضوئية ذات طاقة عالية نسبيا. الإشعاع المستحث هو انبعاث أشعة ضوئية نتيجة لإقتراب فوتون من ألكترون في مستوى طاقة عالي. يعتبر الليزر نوعاً من الضوء الذي يختلف عن ضوء الشمس أو الضوء الصادر من مصباح كهربائي.

جهاز الليزر هو ضوء ذو تضخم مرتفع واتجاهية عالية جدا ، وان الاشعة ذات ارتفاع كثافه حيث ان اشعه الليزر غالبا ما لديها نقاء جيد في طول الموجة او التردد. الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة. وهي تأتي في احجام تتراوح بين حوالي عشر قطر شعر الانسان الى حجم كبير جدا مبنى في السلطة تتراوح بين 9 الى 10 ~ 1020 م ، وتتراوح اطوال موجات المايكرويف لبنية الاشعه السينيه الطيفيه المناطق المقابلة مع الترددات من العشره الى 1017 هرتز. وان لنبضه الليزر طاقات عالية 104 ي ونبض مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س المنبعثة من ضوء الليزر يختلف نتاجها عن ضوء المصادر الأكثر شيوعا مثل منير المصابيح ، المصابيح الفلوريه ، وارتفاع كثافه قوسية المصابيح. مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س تستطيع بسهولة حفر ثقوب فى معظم دائم للمواد اللحام ويمكن فصل شبكيه العين داخل العين البشريه. فهي عنصر اساسي في بعض من اكثر نظم الاتصالات الحديثة وتشكل "ابرة فونوغراف" لدينا قرص مدمج اللاعبين. وهي تؤدي الحراره يعامل معاملة المواد عالية القوة ، مثل المكابس من محركات السيارات ، وتقدم سكين الجراحيه الخاصة لأنواع كثيرة من الاجراءات الطبية. انها بمثابة هدف المحددون لاسلحه حربية.

خاصائص الليزر:

ببساطة الليزر يمكن فهمه بالنظر الى ضوء شمعة. عادة ، الشمعة المشتعله تشع الضوء في جميع الاتجاهات ، وبالتالي ينير مختلف الاشياء بالتساوي اذا كانت متساوي البعد عن الشمعة. أما ضوء الليزر فيختلف عن الشمعة ولاينبعث في كل الاتجاهات ، مثل شمعة ، ويركز على شكل ضوء وحيد الاتجاه. وهكذا ، اذا ظل إشعاع في كل الاتجاهات من شمعة تتركز في شعاع واحد ذو قطر (حوالى 3 مم) ، واذا كانت واقف على مسافه 1m من الشمعة ، ثم ان كثافة ضوء ستكون 1،000،000 ! هذا هو المفهوم الأساس لتشغيل جهاز الليزر.
نحن ابدا استخدام الليزر لإضاءة الشوارع ، او الاضاءه لدينا منزلا. نحن لا نستخدمها كاضواء الكشافه او المصابيح الكاشفه او الاضواء العلويه في منطقتنا السيارات. الليزر عموما ذو توزيع ترددات ضيق ، و كثافه أعلى بكثير ، أو أكبر قدر من الموازاه ، أو نبضه مدة اقصر بكثير ، من التي توفرها انواع ضوء المصادر الاخرى. لذا ، فاننا نستخدامها في الاقرص المدمج ، كماسحات ضوءيه ، وادوات المسح ، وكما في التطبيقات الطبية الجراحيه او سكين لحام لشبكيه العين. كما اننا نستخدامها فى انظمة الاتصالات والرادارات وتوجيه التطبيقات العسكرية ، وكذلك العديد من المجالات الاخرى. الليزر هو مصدر الضوء المتخصص التي ينبغي ان تستخدم فقط عندما تكون لدينا او نريد انتاج خصائص فريدة. الاتي هو عرض لخصاص الليزر:

1.احاديه اللون Monochromatic

كما هو معروف فإن المنطقة الضيقة من الطيف ، والمعروفة لنا بالمرئيات أو الضوء الأبيض ، تتكون من الألوان الضوئية التالية : أحمر ، برتقالي ، أصفر ، أخضر ، أزرق ، وبنفسجي . كما أن ترددات هذه الإشعاعات وأطوالها الموجية مختلفة ومضطربة ، فهي أشبه بالضوضاء بمقارنتها مع الموجات الصوتية ، بينما نجد أن ضوء أشعة الليزر منظم ومركز مثل النوتة الموسيقية الواضحة بالمقارنة مرة أخرى بالموجات الصوتية . حيث انه يتميز بانه ذو لون احادي فقط وليس خليط من الالون ويمكن الكشف ذلك بواسطة الموشور فلو وضعنا مثلا ضوء مصباح او ضوء الشمس موجا الى موشور سوف نرى انه يتحلل الى عدة الوان ( اطوال موجية مختلفة) اما الليزر فيختلف عن ذلك.

لذلك فان أحادي اللون لليزر أي ذو عرض طيفي ضيق ينتج عنه تردد مفرد نقي، وهذه الصفة الموجبة كانت تتميز بها الأشعة الراديووية دون سواها .

2.توازي الحزم الضوئية COLLIMATION او الاتجاهية DIRECTIONALITY

الضوء العادي نرى انه منفرج ويزاد الانفراج لذلك الضوء بالابتعاد عن مصدر ذلك الضوء. حيث ان جميع المصادر التقليديه ضوء ينبعث في جميع الاتجاهات (مثل الاضوء المنبعثة من ضوء اللمبة). "الاتجاهية" هي سمة من سمات ضوء الليزر التي تسبب له الانتقال في اتجاه واحد ضمن نطاق ضيق مخروط الاختلاف. جميع انواع الضوء تنتشر بحزم في نهاية المطاف (تتباعد) حيث انها تتحرك عبر الفضاء. ولكن ضوء الليزر هو أكثر بكثير مما كان اتجاهي ضوء تقليدية من اي مصدر ، وبالتالي أقل المتباينه. أي يكاد التشتت أو التفريق في الحزمة يكون معدوماً .

3.التشاكه Coherence

الترابط او الترابط بين موجات الحزمة الواحدة مكانياً وزمانياً يساعد الموجات الضوئية أو الفوتونات في تقوية بعضها البعض لتعطي طاقة وقدرة عالية للحزمة الواحدة وهذا من خصائص الليزر المهمة التي يتميزها عن المصادر الاخرى.

انظروا الى الشكلين الاتيين اولها غير متشاكه والثاني متشاكه:

4.الشدة Intensity

شدة الشعاع عالية ومركزة في حزمة ذات قطر ضيق لا يتجاوز الواحد مليمتر ، وعند استخدام البصريات الملائمة يمكن تعريضها وفق الحاجة .

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, 05:14 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

فكرة او مبدأ الليزر:

للحصول على أشعة الليزر من الضروري توفر ثلاثة شروط أساسية وهي :

1) حدوث التعداد المعكوس .

2) توفر الانبعاث المحتث .

3) إيحاد التكبير الضوئي .

بدئًا سوف نحاول الدخول في الموضوع تدريجيا حيث ان وصف مثل هذه الظواهر ، يجب ان نعرف ان المواد الموجودة بالطبيعة وبدون تميز سواء كانت في حالة صلبة أو سائلة أو غازية ، تتألف من عنصر أو أكثر على شكل جزيئات أو ذرات . . .

تتألف هذه الجزئيات والذرات من إلكترونات وبروتونات وجسيمات نووية أخرى . توجد جميع هذه الجسيمات في الطبيعة في حالة استقرار ، أو في حالة تهيج ، ونعبر عن ذلك بوجد هذه الجسيمات في مستويات طاقة مختلفة ، ومستويات الطاقة هي المميزة لذرة عن أخرى أو جزيئة عن أخرى . وعلم الطيف يعتبر المفتاح لدراسة ومعرفة هذه المستويات المختلفة .

<>انبعاث وامتصاص الضوء:

الليزر ينتج ضوء متماسك من خلال عملية تسمى "الانبعاث المنشط او المحفز". كلمة "ليزر" هو الاسم المختصر ل "تكبير الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للاشعاع." لذا هناك التفاعل مع ذرات الضوء ضروري قبل حدوث الانبعاث المحفز......... هذا مختصر لما يحدث سوف ياتي شرحه لاحقًا.

<> مستويات الطاقة في الذرات

الذرة هي أصغر الجسيمات الموجودة المكونة للعناصر وهي تحتفظ بخصائص العنصر. وهي تتالف من نواة ذات شحنة موجبة محاطه "بسحابة" من الالكترونات السلبيه.بغض النظر عن العنصر فان جميع ذرات عنصر معين يكون لها نفس العدد من الشحنة الموجبة (البروتونات) في النواة والشحنة السالبة (الالكترونات) فيل سحابة. محتوى الذرات من الطاقة من نوع معين قد تتغير اعتمادا على مصادر الطاقة الواردة من الألكترونات داخل الغيمه فمن المعروف بأنه قد نجد مثلاً في غاز الأكسجين عدداً كبيراً من ذرات الأكسجين في مستويات طاقة منخفضة ( ويعرف أحياناً بالأرضية ) ، بالإضافة إلى عدد يسير من ذراته في حالة تهيج ،أي في مستويات طاقة عالية . حيث ان لكل نوع من انوا الذرة يحتوي على كميات معينة من الطاقة. عندما الذرة تحتوي على كمية اقل من الطاقة ما هو متاح لها ، حينئذ تسمى "المستوى الارضي الذري."="atomic ground state." حيث انه اقل مستوى من حيث قيمة الطاقة في الذرة.ما اذا الذرة تحتوي على طاقة اضافية فوق مستواها الارضي حينئذ تسمى ومن "المستوى الذري المتهيج او المحفز."="excited atomic state."

الشكل الاتي هو شكل مبسط يبين مستويات الطاقة للذرة ذو ثلاثة مستويات طاقة. اذا الذرة له محتوى الطاقة ال ، ومن ذرية في الأرض والدولة غير قادرة على الافراج عن الطاقة. حيث ان المستوى الارضي مسمى بE1،والمستوى المتهيج يسمى بE2 اوE3 فعندما يطلق المستوى المتهيج الطاقة الزائدة فان الالكترونات سوف تنخفض الى المستوى الأدنى للطاقة او ما يسمى بالارضي. المستويات الثلاثة هي طريقة تستخدم هنا لاغراض الوضوح.

<>الانبعاث التلقائي للضوء:

هو عملية اطلاق او تفريج عن الطاقة الزاءده بصورة تلقائية لذرة في مستويات غير مستقرة والعودة الى المستوى الارضي. هذه الطاقة يمكن ان تحدث في اطلاق سراح واحد أو الانتقال في سلسلة من التحولات التي تنطوي على مستويات الطاقة وسيطة. على سبيل المثال ، وجود الذرة في المستوى E3 يمكنها الانتقال الى المستوى الارضي E1 بواسطة انتقال واحد او بواسطة انتقالين اي يكون هناك انتقال وسطي تنتقل من خلاله الالكترون من E3 الى E2 ومن ثم الى E1 وهكذا اي من قبل اثنين من الانتقالات. في اي من الانتقال التنازلي الذري فان هناك مقدار من الطاقة سوف ينطلق يساوي الفرق بين الطاقة للمستويين يجب الافراج عنهم من قبل الذرة.

وفي كثير من الحالات ، يبدو ان هذا الفائض من الطاقة يمكن اعتبارها فوتون ضوء. أن الفوتون هو مقدار ضوء له خاصية الطول الموجي ومحتوى الطاقة ؛ وفي الواقع ، فان الطول الموجي للفوتون هو الذي تحددها طاقته. أن الفوتون ذو اطول الاطول الموجة (مثل الضوء الاحمر) يملك طاقة اقل من واحد اخر اقصر في الطول الموجي (مثل الضوء الأزرق) ، كما هو مبين في الشكل السابق الاخير.

في ضوء المصادر العاديه ، الافراج عن الذرات الفرديه (فوتونات) بشكل عشوائي. لا اتجاه ولا مرحلة من الفوتونات الناتجة هي التي تسيطر عليها بأي شكل من الاشكال ، وكثير من الأطوال الموجيه عادة موجودة. هذه العملية هي التي يشار اليها باسم "الانبعاث التلقائي او العفوية التلقائية" لان ذرات الضوء تنبعث من تلقاء نفسها ، تماما مستقلة عن أي تأثير خارجي. الضوء المنتج ليس أحادي اللون ،او في اتجاه معين ، ولا متشاكه.

<> الانبعاث المحفز للضوء:

تحت الظروف الطبيعية ( العادية ) تكون غالبية الذرات في مستوى الذرات في مستوى الطاقة الأقل ، وعدد قليل منها يكون في المستويات العليا . ,للتخلص من حالة التهيج ، أي الطاقة الزائدة وللنزول إلى مستويات طاقة أقل ، ومثل هذه العملية تكون عشوائية الحدوث ، والفوتونات المنبعثة لا تكون مترابطة مع بعضها البعض ، أي لا تكون بنفس الطور .

يوجد نوع أخر من الانبعاث يلعب الدور المهم المسمى بالانبعاث المحتث وهو عند اصطدام فوتون طاقته مساوية للفرق بين مستويين للطاقة مع ذرة في مستوى طاقة عليا ، يعمل هذا الفوتون على حث الذرة في بعث فوتون آخر يملك نفس طاقة الفوتون الأول ويكون في حالة ترابط طوري معه .

ضوء الليزر هو ضوء متشاكه تنتجها "الانبعاث المحفز". وفي هذه الحاله ، الذرة المتهيجة تحفز الى بواسطة نفوذ او تاثير خارجي تنبعث طاقته (فوتون) في طريقة معينة

المحفز بالعادة هو الفوتون الذي الطاقته بالضبط تساوي الفرق بين الطاقة الحالية للطاقة المستوى المتهيج للذرة والمستوى الارضي. هذا الفوتون يحفز الذرة لجعل الانتقال العكسي او التنازلي وتنبعث منها ، في هذه المرحلة فوتون مطابق للفوتون المحفز. فان الفوتون المنبعث له نفس الطاقة ، ونفس الطول الموجي ، ونفس الاتجاه عند الانتقال كما الفوتون المحفز؛ والامران في المرحلة بالضبط. وهكذا ، تنتج انبعاث محفز للضوء وهذا هو أحادي اللون ، اتجاهي ،ومتشاكه. على ضوء ذلك يبدو لنا ناتج شعاع من الليزر.

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, 05:17 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>نقطة ..........رأس سطر:

عندما يسلط فوتون معين على منظومة ذرية هناك احتمالين قد يحدث احدهما, الاول هو ان الفوتون يدخل الى المنظومة الذرية ويخرج منها دون اى تفاعل معها او احداث تغير. اما الاحتمال الاخر والذي يهمنا في انتاج الليزر هو ان الفوتون يدخل الى المنظومة ويحدث تغيرات معينة في هذه المنظومة الذرية حيث تحدث سلسلة من التفاعلات معها منها الامتصاص........

ويوضح الشكل ادناه عملية الامتصاص على ان يتم ذلك في غضون الليزر. هنا الفوتون الضارب او الداخل الى الذرة في مستوى الطاقة E2 سوف يمتص من خلال ذلك المستوى للذرة. الفوتون سوف يزول من الوجود ؛ وطاقاته زادت الطاقة في الذرة ، التي سوف يؤديها الى ان تنتقل الى مستوى الطاقة الاعلى.

<>الانقلاب الانعكاسي (انقلاب التعداد):

ويتطلب أبعاث أشعة اللزر العمل على زيادة عدد الذرات في مستويات الطاقة العليا ، أي زيادة تعدادها عن الحالة الطبيعية فيها باستخدام طاقة خارجية مثلاً . وعندما يكون عدد الذرات في مستويات الطاقة العليا أكثر من عدد الذرات في مستويات الطاقة الدنيا نستطيع القول بأنه حصل انقلاب في التعداد أو عكس التعداد ، وهو ما سميناه بالتعداد المعكوس .

حيث انه من اجل انتاج اخراجية ليزر، لا بد من مزيد من الضوء ينتج بواسطة الانبعاث المنشط اكثر مما يضيع من خلال الامتصاص. لحدوث تلك العملية يجب أن تكون اكثر الذرات في مستوى الطاقة في مستوى من الفئة E2 اي في المستوى الاعلى من الطاقة، وهذا لا يحدث في ظل الظروف العاديه. في اي جمع كبير من الذرات في المادة في اي درجة حرارة ، اكثر من الذرات ستكون فيالمستوى الارضي في لحظة معينة ، وعدد السكان في مستوى الطاقة العليا سوف تكون أقل من أي منالمستويات الاخرى المنخفضة الطاقة. وهذا ما يسمى " التوزيع السكانى العادي."

تحت عنوان الظرف "عادي" ، كل مستوى يحتوي على الكثير من الذرات أكثر من مستوى الطاقة الذي فوقه ، وهكذا الطاقة سوف تكون الطاقة في المستويات متدرجة مثل عتله سلم. فعلى سبيل المثال ، عند درجة حرارة الغرفة T، هناك عدد من الذرات مساوي الى No في المستوى الارضي للنيون (He-Ne laser ) وهناك فقط (10 مرفوعة للقوة -33 مضروبة بNo ) في المستوى المتهيج الاول للذرات، و اقل في المستوى المتهيج الثاني....الى اخره. التوزيع السكاني بالصعود الى مستويات الطاقة سوف نلاحظ النقصان باطراد.

وهكذا ، في اي جمع كبير من الذرات في هذه المساله في اي درجة حرارة T ، اكثر من الذرات ستكون في المستوى الارضي في لحظة معينة ، وعدد السكان في كل مستوى من المستويات العاليا للطاقة سوف تكون أقل من أي من مستوى منخفض للطاقة. وهذا ما يسمى " التوزيع السكانى العادي."

يحدث الانقلاب السكاني العكسي عند عكس وجود الذرات ويتم ذلك بجعل عدد الذرات في المستويات المتهيجة العليا اكثر من عددها في المستويات المنخفضة. الليزر يمكن ان ينتج ضوء متشاكه بواسطة الانبعاث المنشط وهذا لا يحدث الا اذا حصل الانقلاب السكاني العكسي هذا. وهذا الانقلاب السكاني لا يمكن ان يتحقق الا عن طريق الاثاره الخارجية للتوزيع الذري.

<>التكبير الضوئي:

عندما تُجبر مجموعة من الذرات أو الجزئيات لتكون في وضع متهيج ، أي تملك طاقة عالية ، بمعنى آخر الحصول على تعداد كثيف في مستويات الطاقة العليا ، فإن انبعاث فوتون مفرد خلال انتقال الذرة أو الجزيئة إلى متسوى أقل سوف يحث غالبية الذرات الأخرى الموجودة في نفس مستويات الطاقة للانتقال وبعث الطاقة الزائدة على شكل فوتون حسب الترتيب الموضح.

يحدث التكبير الضوئي من خلال نظام ضخ ويكون الضخ انواع منها الكهربائي ومنها الضوئي ونوع
هو الضخ الكيمياوي وهذا يعتمد على نوع الليزر كما ان نوع الضخ يؤثر على نوع الليزر من حيث عمله او بث الاشعة هل هو ليزر مستمر او ليزر نبضي.
الليزر المسمى بالليزر النبضي وفيها يجب ضخ النظام مرة أخرى للحصول على تعداد معكوس آخر ونبضة ليزرية أخرى وذلك بعد إكمال عملية الانبعاث المحتث ورجوع غالبية الذرات المهيجة إلى وضع الاستقرار يعني يجب ان تكون عملية الضخ على شكل نبضات على فترات زمنية معينة.

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, 05:27 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>العناصر الاساسية لليزر
إن العصر الليزري يحمل في طياته القدرة على النفاذ في أغوار المواد سواء كانت غازية ، أو صلبة ، أو سائلة لتسخير ذراتها وجزيئاتها حث كل منهما أو ( تحفيزهما ) لإنتاج وبعث شعاع فريد في صفاته الفيزيائية ، نحيد في مميزاته التطبيقية ، فائق الجودة في خواصه ـ يتألف من دقائق ضوئية ( تسمى بالفوتونات ) ، ذات ترددات أو أطوال موجية معتمدة على نوع المادة المحتثة (المثارة ) ، والطبقة المستخدمة في الحث ( الإثارة ) . هذا الشعاع قد يكون مرئياً للإنسان أو غير مرئي ، مستمر التدفق أو متقطع ( نبضي ) .

من المعروف في علم المواد ، أن المواد المختلفة تتكون من ذرات عنصر أو أكثر من عناصر الجدول الدوري والتي لا يتجاوز عددها (104) تتحد ذرات هذه العناصر بصور متنوعة لتؤلف عدداً لا يحصى من الجزئيات التي بدورها تكون المركبات المختلفة ، معطية الصفات المعروفة للمواد . ومن الممكن نظرياً بعث شعاع الليزر من كل هذه العناصر أو مركباتها ، وعملياً تستوجب هذه العملية ايجاد طرق الحث المناسبة ، وقد تم فعلاً التوصل خلال الأعوام القليلة الماضية إلى تكوين شعاع اليزر من عدد كبير من الذرات والجزئيات سواء كانت على شكل مركبات غازية ، أو صلبة ، أو سائلة . ومن هذه الأجهزة ما يباع تجارياً ومنها ما هو قيد التجربة والبحث وتمتاز هذه الأجهزة بأشكالها وأحجامها وطاقاتها المختلفة.

اساسيات تصميم الليزر واحدة وهي اربعة عناصر فنية ضروريه لانتاج اشعه الليزر في ضوء متشاكه بواسطة الانبعاث المحفز للاشعاع. الشكل التالي يوضح هذه العناصر الوظيفية الاربعة:

>>الوسط المادي الفعال:

الوسط الفعال هو مجموعة من الذرات او الجزيئات التي يمكن ان تهيج الى المستوى بحيث يحدث الانقلاب السكاني ؛ وهذا يحدث حيث اكثر الذرات او الجزيئات هي في المستوى المتهيج اكثر مما هي عليه في بعضالمستويات الدنيا. المستويان الذي اختيرا لاصدار اشعاعات منتظمة مثل انتقال الليزر يجب ان تمتلك خصائص معينة.

اولا ، يجب ان تبقى الذرات في المستوى العلوي لوقت طويل نسبيا لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر ، وذلك لتوفير المزيد من الفوتونات المنبعثة بواسطة الانبعاث المحفز اكثر من التي تنتج بواسطةالانبعاثات العفويه .

ثانيا ، يجب ان تكون هناك طريقة فعالة "ضخ" ذرات من المستويات الثانوية العالية للمستوى الارضي الى مستوى الليزر الاعلى من اجل زيادة الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة الاعلى أكثر من الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة المنخفضة. زيادة في الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة المنخفض الى ان عدد اعلى من ذلك في مستوى الطاقة الاعلى سيلغي انقلاب السكان ، وبالتالي منع التكبير الضوء المنبعث بواسطة الانبعاث المحفز. وبعباره اخرى ، كما الذرات تتحرك من مستوى الطاقة الأعلى الى مستوى الطاقة المنخفض، اكثر الفوتونات ستضيع بواسطة الانبعاث التلقائي - مما يؤدي ان تكون ذو اتجاه بشكل عشوائي ، وتكون ذو طور مخالف للضوء الناتج بواسطة عملية الانبعاثات المحفزة.

الوسط الفعال لليزر يمكن وصفه بأنه مكبر بصري. شعاع او حزمة من ضوء متشاكه تدخول احدى نهايةالوسط الفعال سوف تضخيم بواسطة الانبعاث المحفز حتى ينتج شعاع متشاكه ذو زيادة في كثافه يخرج من الطرف الآخرللوسط الفعال . وهكذا ، يوفر الوسط الفعال يوفر كسب بصري لليزر.

الوسط الفعال يمكن ان يكون غاز ,سائل ،او مادة صلبة ، أو وصلة بين كتلتين اثنين من المواد شبه الموصله.

كرستالة الياقوت الاحمر (الروبي) كان المادة الفعالة الاولى لليزر ، التي اخترعها الدكتور تيودور ميمان في مختبرات هيوز في عام 1960. السائل الفاعل في الليزر الصبغة يمكن تصنيعه من خلال اذابة مادة سائلة في كحول الاثيل او المثيل.انواع اخرى يمكن ان تكون كوسط فعال وتشمل انواعا عديدة من الغازات ومخاليط الغازات. الليزرات التي تحتوي على خليط من الهيليوم والنيون او غازات ثاني اكسيد الكربون الغاز هي الامثله الشائعه للوساط الغازية الفعالة.وصلة(pn) لأشباه الموصلات ، وتتكون من زرنيخيد الغاليوم او الجاليوم فوسفيد ، هو مثال آخر من لانواع المادة الفعالة.

>>ميكانيكية التحفيز:

الاثاره او التحفيز يمكن الوصول اليها او الحصول عليها عن طريق مصدر للطاقة التي تثير او تعمل "كمضخات ،" للذرات في الوسط الفعال من ادنى الى اعلى مستوى للطاقة من اجل تهيئة الانقلاب العكسي. في ليزرات اشباه الموصلات وليزرات الغاز ،الاثاره عادة تتألف من تدفق التيار الكهربائي - خلالالوسط الفعال .الليزرات الصلبه والسائله في معظم الأحيان تضخ ضوئيا ؛ على سبيل المثال ، في ليزر الياقوتة الحمراء (الروبي الليزر) ،الذرات الكروم داخل كريستالة الياقوت الاحمر يمكن ضخها الى المستوى المتهيج بواسطة ومضات شديدة من المصباح الومضي (flashlamp ) تحتوي على غاز الزنون.

لذلك فان عملية التهيج تتم بواسطة مصدر للطاقة التي هي تحدد طريقة الحث لإثارة المادة الفعالة وحثها على بعث إشعاع الليزر . وكما اسلفنا اعلاه ان مصادر الطاقة المستخدمة حالياً متنوعة ومنها :

*استخدام مصادر للترددات الراديوية R.F كطاقة داخلية . أو استخدام التفريغ الكهربائي في التيار المستمر مثال ذلك ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون - وليزر الهليوم- نيون ، وليزر غاز الأرجون ….. الخ .

*الطاقة الضوئية والمعروفة باسم الضخ الضوئي ، ويمكن أن تنبعث من مصدرين رئيسين :

** استخدام المصابيح الوهاجة ذات القدرة الكبيرة كما في ليزر الياقوت . أو استخدام اشعاعات ليزرية كثيرة في مناطق الطيف المختلفة ، ومثال ذلك ليزرات الصبغات السائلة Dye المتوفرة تجارياً .

**الطاقة الحرارية يمكن أن يتسبب كل من الضغط الحركي للغازات والتغيرات في درجات الحرارة في حث وإثارة المواد لتبعث أشعة الليزر .

* الطاقة الكيميائية بين مزيج من الهيدروجينH2 والفلور F2 طاقة مسببة لحث هذه الجزئيات على بعث الإشعات الليزري ، وكذلك مع خليط فلوريد الديتريوم DF ، وثاني أوكسيد الكربون وكما معروف مثال ذلك الليزرات الكيميائية .

<>الية التغذية المرتدة:

آلية التغذيه المرتده وهي عودة جزء من ضوء متشاكه اصلا انتج الوسط الفعال الى اعادته الى الوسط الفعال النشطه لمزيد من التضخيم بواسطة الانبعاث المحفز. مقدار الضوء المتشاكه التي ينتج بواسطة الانبعاث المحفز يتوقف على السواء على عوامل هي درجة الانقلاب السكاني وقوة تحفيز الاشارة. آلية التغذيه المرتده التي عادة ما تتألف من اثنين من المرايا -- كل واحدة في احدى نهاية الوسط الفعال-- ويجب هنا ان تتم عملية الترصيف بشكل جيد حيث في مثل هذه الحالة انها تعكس الضوء المتشاكه ذهابا وايابا خلال الوسط الفعال.

<>المقرن الخارجي:

الرابط الخارجي او المقرن الخارجي تسمح جزء من ضوء الليزر الوارد بين المراتين لمغادرة الليزر في شكل حزمة ضوء. واحدة من مرايا التغذية المرتده هي آلية تسمح لبعض الضوء لينفذ من خلالها في طريق انتاج الليزر ذو طول الموجي معين. جزء الضوء المتشاكه الذي يسمح للخروج يتفاوت بشكل كبيرا من ليزر الى آخر من أقل من واحد في المئة لبعض الهليوم - نيون ليزر الى اكثر من 80 في المئة بالنسبة للعديد من الحاله الصلبه الليزر.

___الجزئين الاخرين يمكن وصفهما بالمرنن حيث ان المرنن هو الوعاء الحاوي والمنشط لعملية التكبير ، وفي العادة يستخدم إما :

>> المرنن الخارجي : وهو مرآتان متوازيتان في نهاية الأنبوب الحاوي للمادة الفعالة ، وتكون الانعكاسات المتعددة بينهما هي الأساس في عملية التكبير الضوئي ، كما في الليزرات الغازية .

>> المرنن الداخلي : ويتمثل في طلاء نهايات المادة الفعالة لتعمل عمل المرآة ، كما في ليزرات بلورات الياقوت وليزر عقيق الألمنيوم والزجاج ، وفي الليزرات الصلبة بصورة عامة .

وفي كلا الحالتين يجب أن تكون إحدى المرآتين عاكسة كلياً للفوتونات الضوئية والأخرى تسمح بالنفاذ الجزئي لكي يتسنى لشعاع الليزر الخروج منها خارج المرنن.

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, 05:29 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>عمل او فعالية الليزر:

عندما تتم الاثاره اليه من اجل الحصول على الليزر يتم تدفق الطاقة الى الوسط الفعال،فان ذلك يؤدي الى تحرك ذرات من المستوى الارضي الى بعض المستويات المتهيجة. وبهذه الطريقة يتم انقلاب التعداد السكاني. بعض الذرات في المستوى الليزري الاعلى الى المستوى الادنى بشكل تلقائي تنبعث الفوتونات بشكل غير متشاكه وفي الطول الموجي لليزر وفي اتجاهات عشوائيه. ومعظم هذه الفوتونات تهرب منالوسط الفعال، ولكن تلك التي تمر على طول محور الوسط الفعال وتنتج بواسطة الانبعاث المنشط، كما هو مبين في الشكل ادناه. الشعاع الناتج ينعكس للوراء خلال الوسط الفعال بواسطة المرايا وجزء من الضوء الناتج يخترق المقرن الخارجي يترك الليزر ليعبر للخارج باعتباره شعاع الناتج.

اذا ترك عدد من الفوتونات في الشعاع للسير على شكل سكة بتتبع ذهابا وايابا من المراة الامامية (HR) الى المقرن الخارجي او المراة الخلفية (OC) وتعود الى المراة الامامية بتتابع، فن عدد من الفوتونات في الشعاعسوف تزداد اي يحصل تضخيم للشعاع وبالتالي فان قدرة شعاع الليزر سوف تزداد ايضا. واذا كان العدد هو نفسه ، الشعاع هنا في حالة منتظمة ومستقرة. واذا كان عدد اقل ، فان قدرة الليزرسوف تبدا بالنقصان وفي نهاية المطاف توقف اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر. وكما سنرى لاحقا بمزيد من التفصيل ، المسار الدائري للذهاب والإياب لكسب الليزر يأتي من درجة انقلاب التعداد السكاني في وسط الليزر الفعال، واحتمالية حدوث عملية الانبعاث المحفز. مجمل الخسارة للمسار الدائري للذهاب والاياب للشعاع تأتي من ناقص الانعكاس في المرأة الامامية (HR) ، وخسائر الاستطارة والانحراف او حيود الشعاع خلال مروره في الوسط الفعالوخسائر الامتصاص في الوسط الفعال، بالاضافة الى الخسائر الناتجة عن عدم ترصيف مرايا تجوف الليزر، وبالطبع ،الخسائر "المبرمجه" للمراة الخارجية. عندما كسب او ربح المسار الدائري لذهاب واياب الشعاع تتجاوز الخسائر ،فانه سوف تنتج قدرة ليزر. عندما كسب المسار الدائري اقل من الخسائر ، فان قدرة الليزر سوف تنتهي. وعندما الربح للمسار الدائري والخسارة متساوية، الليزر يعمل في ما نسميه شرط "حالة الثباث".

في الليزر النبضي ،الاثاره وامدادات الطاقة تكون في اليه رشقات او نبضات قصيرة. كلا الكسب والقدرة الخارجية ترتفع بسرعة الى مستوى عال ومن ثم تعود للتنازل، منتجة لومضات شديدة من ضوء الليزر. في الليزر الموجة المستمرة او الليزر المستمر، الاثاره فيه تكون على شكل امدادات مستمرة من القدرة للوسط الفعال. النظام يصل الى شرط "ثبات الحالة او حالة الثبات" بشكل سريع ، بحيث الكسب والخسارة هي في حالة موازنة. هذا الشرط مما يؤدي الى انتاج حزمة خارجية ثابتة.

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, 05:32 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>أنواع الليزر:

اشعه الليزر يمكن ان تصنف وفقا لنوع المادة الفعالة، و طريقة التهيج او الاثاره للمادة الفعالة، او مدة الليزر الناتج (duration of laser output) وبالتالي قدرة الليزر الناتج. التصنيف حسب المادة او الوط الفعال ويستخدم هنا في الشرح الاتي ، ولكن الامثله سوف تشمل كلا من الليزر النبضي وايضا الليزر المستمر والذين يضخون اما بطريقة ضوئية او كهربائية.

>> ليزر الحالة الغازية (ليزر الغاز):

واحدة من اسر الليزر الكبيرة والهامة والتي تستخدم الغاز او الغاز المخلوط باعتباره الوسط الفعال. الاثاره عادة ما يتحقق من خلال تدفق التيار للغاز يعني الضخ يكون بالعادة ضخ كهربائي. ليزر الغاز يمكن تشغيلها اما في حالة النمط الليزر النبضي او الليزر المستمر.

واحدة من ليزر الغاز الشائع يحتوي على خليط من الغازات الهيليوم (He) ونيون (Ne) وهو موضح في الشكل ادناه. الغاز المخلوط يكون تحت تاثير انخفاض في الضغط داخل الانبوب الزجاجي المحكم والذي يسمى "انبوب البلازما ". فان الاثاره لليزر (HeNe) هي نتيجة لتفريغ كهربائي بشكل مباشر خلال الغاز ؛ التيار سوف يضخ ذرات الهيليوم الى مستوى ذري متهيج. طاقة ذرات الهيليوم المتهيجة سوف يتم نقله الى ذرات النيون من خلال الاصطدامات ، ومن ثم فان ذرات النيون سوف تهبط وتنتقل الى مستوى الطاقة المنخفض منتجة في اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر. آلية التغذيه المرتده التي تتكون من زوج من المرايا مختومه بشكل محكم الى انبوب البلازما. احدى هذه المرايا وهي المقرن الخارجي (المراة الخارجية او الخلفية) ذات نفاذية تساوي 1(-2 ٪) من الضوء على شكل حزمة ليزر مستمر.

>> ليزر الحالة الصلبة:

نوع اخر هام من اسرة الليزر وهو ليزر الحالة الصلبة وهذا النوع يحتوي بلورة صلبه او مادة زجاج كوسط فعال. ليزر الياقوتة الحمراء (روبي) والنيوديميوم هما من الامثله الشائعه لليزر الحالة الصلبة ولهما نطاق واسع مع التطبيقات الصناعية. ليزر الياقوتة الحمراء (روبي) هو عبارة عن بلورة اوكسيد الالومنيوم بحيث بعض من ايونات الالومنيوم في الكريستال المشبك تحل محلها ايونات الكروم. ايونات الكروم هذه هي العناصر النشطه او الفعال فيليزر الياقوت الحمراء. الايتريوم الالومنيوم العقيق (YAG) هي الكرستالة المضيفة او المادة المضيفة لليزر Nd:YAG؛ بعض من الالومنيوم في ( YAG) يحل محله النيوديميوم المؤين (triply-ionized neodymium (Nd3+))، وهو من عناصر النادرة (rare earth). كما يستخدم الزجاج بوصفها المادة المضيفه لليزرللالنيوديميوم.

الشكل ادناه يوضح العناصر لليزر الاندي_ياك او الندينيوم_ياك المستمر ( CW Nd:YAG laser). الوسط الفعال لليزر هو اسطوانة من كريستالة الليزر الذي تكون نهايتهاه قد قطعت بشكل متوازي وباتقان. الطلائات المعاكسة للانعكاس (Antireflection) قد اضيفت في نهايتي القضيب لتقليل الخسائر. آلية الاثاره الخاصة لهذا الليزر هو مصباح التنكستن المشع التي يربط على مصدر طاقة تيار متناوب . لكن نتسأل هل تستخدم أكبر النماذج وهو مصابيح الكريبتون القوسي (غاز مفرغ) كمصدر للضخ. وكلا النوعين من المصابيح الضوئيه تقدم ضخ مستمر الى الليزر الكريستال. المرايا المستخدمة مع ليزر الندينيوم _ياك عادة هي التي تكون موضوعة على بعد وحدة من الوسط الفعال وكما هو مبين في الشكل، ولكن احيانا تكون احد المرأيا المطلية يطبق مباشرة الى واحدة من نهاية القضيب.

ليزر الندينيوم _ياك النبضي لها نفس مبادئ التصميم الاساسية ، الا ان المصباح المستمر المستعمل بالضج سوف يستبدل بالمصباح الومضي =مصباح الزنون (flashlamp) ومجهز الطاقة المستمر يستبدل بمجهز طاقة متناوب. فعلى سبيل المثال ، اذا ابدل المصباح التنكستن - يوديد باخر اما ان يكون المصباح الومضي الزنون او ليزر الصمام الثنائى النابضي ( pulsed laser diode)، يمكن في تلك الحالة اعادة تشغيل الليزر كليزر نابضي في مكان عمله كليزر مستمر. ليزر الياقوت الاحمر (روبي ليزر) متشابهة جدا في البناء ولكن عادة ما تعمل كليزر نبضي فقط.

>> ليزر الحالة السائل او ليزر الصبغة او ليزر النغمة او المتناغم:

ليزر الصبغة السائل موضح في الشكل ادناه حيث ويظهر الرسم البياني نموذج للتصميم. حيث ان مصدر الضخ هو الاركون ليزر ، حيث ان الشعاع قد ركز على بقعة صغيرة. الاركون ليزر هو ليزر الغاز والذي يبث اطوال موجية ذات الوان منه الضوء الازرق والضوء الاخضر. الضبغة سوف تكون في حالة تدفقات عالية السرعه مع توجيه شعاع الارجون ليزر بحيث يركز على الوعاء الحاوي للصبغة السائلة. الطول الموجي الناتج يمكن التحكم به بطرق عدة.

انظر الى الشكل ادناه ولاحظ ان تغيير (تحديث للنظام الليزر) هو المطلوب.ليزر الصبغة السائل يستخدم محلول معقد من مواد الصبغ كوسط فعال. وعادة الصبغات المستخدمة هي صبغات عضويه كبيرة الجزيئات ، ذات الاوزان اجزيئية تصل الى عدة مئات. ومن الامثله هي الروماديمن (rhodamine 6G) فلوريسسيين الصوديوم (sodium fluorescein). والمواد الصبغية تحل في مذيبات عضويه ، مثل كحول الميثيل . وهكذا نجد ان الوسط الفعال هو السائل. ليزر الصبغة هو من الانواع القليلة من الليزر التي وصلت الى حالة متطوره.

واحدة من أهم السمات التي يتميز بها ليزر الصبغة هي خاصية التناغم (tunability )، أي لون من الشعاع الناتج يمكن ان تختلف بحسب تعديل او اختيار وضبط عناصر الضبط في التجويف الداخلي (intercavity tuning element ) وايضا عن طريق تغيير نوع الصبغة الممكن ان تستخدم. اللون الأحادي الناتج الليزر الصبغة يمكن ضبطه على مدى واسع من الاطوال الموجية تمتد من الاشعه فوق البنفسجيه (ultraviolet) الى الاشعة تحت الحمراء (near infrared). حيث ان ليزر الصبغة يمكن ضبطه على أي من الاطول الموجية المرئية، والى اجزاء من الاشعه تحت الحمراء والاشعه فوق البنفسجيه ، وهي متوافره تجاريا في الشكل النبضي والمستمر . الليزر الصبغة يتم انتقاؤهم للتطبيقات ، مثل الطيفي ( spectroscopy)،بسبب خاصية التناغم المهمة.

>>ليزر اشباه الموصلات:

الوسط الفعال لليزر اشباه الموصلات (حقن) هو عبارة عن وصلة بين نوعين من المواد شبه الموصله.

أشباه الموصلات هي مواد توصيلها الكهربائي اكبر المواد العازلة ، مثل الزجاج أو البلاستيك ، ولكن اقل من المواد الموصلة الجيدة ، مثل الفضه او النحاس. زرنيخيد الغاليوم (Gallium arsenide (GaAs)) هو مثال للمواد المستخدمة في تصنيع ليزر أشباه الموصلات. المواد (p-type ) الشبه الموصله عندها نقص في الالكترونات الحرة ذات الشحنة السالبة في هيكل الكريستال. ان هذا النقص الموجود في شكل من النوع والموقع في الكريستال التي يمكن ان تقبل الكترون واحد اذا كانت متاحة. تلك الفجوات ذات الشحنة الموجبة هم الناقلين من التيار الكهربائي في هذا النوع من أشباه الموصلات. على النقيض من ذلك ، المواد (n-type ) شبه الموصله لديها فائض من الالكترونات كما انها تلعب كناقلين للتيار. اذا اثنين من الكتل ، واحدة من نوع (p-type ) وواحد من نوع (n-type ) للمواد شبه الموصله ، وضمت معا ، والنتيجة هي يسمى بالوصلة (pn). عندما التيار يتدفق عبر هذه الوصلة فان الالكترونات الحرة من (n-type )سوف تتحد مع الفجوات من (p-type ) وتحرير الطاقة. هذه الطاقة قد تبدو كأنها الضوء المرئي كما في بعث الضوء في دايود الصمام الثنائى (LED).

الشكل ادناه يبين بنائية ليزر اشباه الموصلات. الليزر الصمام الثنائى هو مستطيل الشكل عبارة عن كريستالة من زرنيخيد الكاليوم والذي يحتوي على وصلة pn. الجهاز الكامل هو بحجم حبة الرمل. نهايات الاوجه لليزر الصمام الثنائى يكون "ملصوق" على طول الكريستال ليكون انعكاس اللاسطح بشكل موازية التي تعد بمثابة المرايا للاليه التغذيه المرتده. التيار المتدفق عبر الوصلة يمثل الية الاثارهلهذا النوع من الليزر. ليزر اشباه الموصلات عادة ما يكون ذو اخراج في الطول الموجي في مدى الاشعه تحت الحمراء ، على الرغم من بعض النماذج الموجودة التيتبث في المنطقة المرئية.

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, 05:36 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>تصنيفات الليزر وخصائصه:

كما ذكرنا اعلاه تصنيفات او انواع الليزر نسبة الى المادة الفعالة اما هنا فسوف نحدو باتجاه اخر ونحاول تصنيف الليزر على اساس اخر.

استخدام اشعه الليزر في التطبيقات العملية للصناعة واعادة البحث يتزايد بمعدل سريع لمعرفة استخدامات اخى وانواع من الليزر اخرى ايضا. ويجرى استخدام اشعه الليزر في تطبيقات متنوعة كقطع القماش في صناعة الملابس ، والكتابة والنسخ على السليكون (silicon wafers ) والعمليات الالية الدقيقة (micromachining processes) في تصنيع أشباه الموصلات ، وجراحة العين ، ترصيف ومد خط انابيب ،اختبار اطارات السيارات بشكل غير تدميري، وانظمة الاتصالات من انواع كثيرة. وتشمل استخدامات اضافية له في البصريه وتخزين البيانات ، والاستعاده ، والانتاج والتفتيش من اجزاء صغيرة ، وقياس التداخل واختبار شفرات التوربين. ان النظام المناسب لتطبيق معين يمكن ان يتم اختياره على اساس خصائص نظام هذا الليزر بالنسبة الى المتطلبات المحددة للعمل التي في متناول اليد.

>>تصنيف الليزر عن طريق معالم او صفات الاخراج:

عدد قليل من الأنواع المختلفة الكثير من أجهزة الليزر التي تم وضعها عرضت بايجاز اعلاه. اما هنا فسوف نحاول وصف الناتج من بعض الانواع المتوفرة تجاريا لليزر. اختيار نظام ليزر لتطبيق معين تعتمد بشدة على المعالم المحددة الاتية مثل الطول الموجي وعرض النبضه، والطاقة لكل نبضه ، والتكرار التواتري للنبضه، وانفراجية الشعاع.

** الطول الموجي لليزر:

الطول الموجي الناتج لليزر تتحدد بخواص المادة الفعالة لليزر، والى حد ما كيفة تهيج المادة او الوسط الفعال. الأطوال الموجيه الناتجة من بعض ابرز انواع الليزر ترد في الشكل ادناه. واجمالا ، بالرغم من عدة آلاف من الخطوط (خطوط التليزر او خطوط الاطوال الموجية الناتجة من عملية التليزر للوسط الفعال) الموضحة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر وقد تم اكتشافها وموصحة حتى الان ؛ ولكن هناك خطوط جديدة كثيرة مكتشفة قد تنشر في مجلات البصريات والليزر. مدى الاطوال الموجية تتراوح بين منطقة الاشعة فوق البنفسجية (المنطقة التي تمثل نهاية اقصر الاطوال الموجية من الطيف الكهروضوئي) الى منطقة الموجات الدقيقة (المنطقة التي تمثل نهاية أطول الاطوال اموجية من الطيف الكهروضوئي). قدرا كبيرا من الابحاث الجاريه في ايجاد مناطق جديدة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر ذات اطوال موجية متجهة وممتددة الى ما يسمى المناطق "المتطرفة" ("extreme" regions) والتي تمثل المناطق البعيدة للاشعه فوق البنفسجيه (far ultraviolet)، والمناطق البعيد للاشعه تحت الحمراء (the far infrared (IR) .هناك منفعة ومصلحة كبيرة تولدت عند اصدار اشعاعات ليزر في منطقة الاشعة فوق البنفسجية البعيدة (far ultraviolet) صدرت من (ArC1 ) وذات طول موجي يساوي 175 نانومتر.اما المنطقة تحت الحمراء البعيدة في نهاية الطيف الكهروضوئي، وقد تم الحصول على هكذا اطوال موجية من الليزر الصادر من جزيئات الغازات مثل بخار الماء (water vapor (N2O))وسيانيد الهيدروجين (hydrogen cyanide (HCN)). فان أطوال موجيه يشعها الليزر في المنطقة تحت الحمراء هي عادة لا تتجاوز بضعة اعشار من الملليمتر. هذا الاطوال الموجية التي تكون في منطقة اجزاء المليمتر(submillimeter wavelength region ) ذات اهتمام كبير من انصار البيئة لاستخدامها في رصد تلوث الهواء ، وكذلك استخدمه كمطياف لرصد ودراسات التفاعلات الاساسية الكيميائية.

**مدة او زمن الاخراج (OUTPUT DURATION):

زمن مده الاخراج لمختلف انواع الليزر يسيطر عليها بواسطة نمط اوطريقة عمل الليزر ، كما هو مبين في الشكل ادناه. طريقة قفل النمط (Mode-locked) لليزر بحيث تنبعث سلسلة من النبضات القصير جدا (ultrashort pulses)، ولكل من هذه النبضات التي عادة تكون قصيرة جدا بحيث يصل طولها الى عدة مئات من البيكو ثانية. النبضة الناتجة من عملية ضبط عامل النوعية(Q-switched) تحول النبضه توشك ان تكون مدتها قليلة تصل الى 50 نانو ثانية، والليزر الذي يعامل بعملية ضبط عامل النوعية يحصل او ينتج نبضة واحدة ذات طول يتراوح بحدود عدد قليل من جزء من مليون من الثانية. اشعه الليزر التي تعمل في الأحوال العاديه (الطويلة) النبضه عادة تكون في شكل قطار من النبضات الناتجة (train of output pulses ) وتكون مدتها تتراوح من بضع مئات من جزء من مليون من الثانية الى عدد قليل من الالف. واخيرا ، فان الليزرات المستمرة تبعث اشعاعات مستمر خلال وحدة الزمن، رغم انه قد تكون هناك تقلبات صغيرة في الاخراج (حوالى 1-2 ٪ من القدرة الناتجة أو اقل).

**قدرة الاخراج:

أنواع مختلفة من أجهزة الليزر تنتج مستويات مختلفة من الطاقة المخرجة. ناتج الطاقة المتاحة لانواع مختلفة من انماط عمل الليزر المختلفة تظهر في الشكل ادناه. اظهرت مستويات الطاقة لليزر النابضي اعتمادا على ذروه انتاج الطاقة لكل نبضه.

قدرة الاخراج لليزر يعمل في موجة مستمرة تختلف وتتراوح من جزء بسيط من جزء من ألف جزء من الواط (3-10 ث) الى عدة مئات من كيلوواط. اما الليزر النبضي العادي فان الاخراج عادة سلسلة من النبضات (أو المسامير) (series of pulses (or spikes)) مع الذروة النواتج في مدى يتراوح من(10 مرفوعة للقوة الثالثة) الى (10 مرفوعة للقوة الخامسة) واط. الليزر التي نظم بطريقة ضبط عامل النوعية ينتج نبضات اخراج حوالى (1 - 50) كيلوواط (kn). ذروه قدرة الاخراج لنبضة واحدة من ناتج التحويل بواسطة عملية ضبط عامل النوعية تصل من ((10 مرفوعة للقوة السادسة) الى (10 مرفوعة للقوة التاسعة) واط) ويمكن زيادتها الى عدد اكبر يصل من ((10 مرفوعة للقوة التاسعة)الى 10 مرفوعة للقوة الثانية عشر) وهذا عادة نحصل عليه بواسطة تزويد المنظومة بواحد او اكثر من انماط او مراحل تضخيم الليزر (laser amplifier stages)، اما طريقة قفل النمط لليزر لها مجموعة واسعة من نواتج الذروة ، من حوالى (10 مرفوعة للقوة الرابعة) الى (10 مرفوعة للقوة الرابعة عشر) واط ؛ الحد الأعلى ، مرة أخرى ، هي التي حصلت عليها من استخدام انماط او مراحل تضخيم الليزر.

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, 05:38 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

مقارنة اضافية لاجهزه الليزر التي يمكن ان تقدم من حيث الكفاءه التي تعمل بها انماط الليزر. كفاءه التشغيل الليزر يمكن تعريفها بانها "ناتج الطاقة الضوءيه ( p(laser مقسوما على طاقة الادخال الطاقة الكهربائيه "(P(in كما هو الحال في المعادلات الاتية؛ك:

كفاءه التشغيل=(P(laser)/P(in =قدرة الليزر/القدرة الداخلة

الكفاءه ٪ =(P(laser)/(Pin)(100%)=قدرة الليزر/ القدرة الداخلة (100%)

الشكل الاتي يدل او يوضح على انه بصورة عامة الليزر غير فعالة الى حد ما في تحويل القدرة (inefficient power converters). عادة ، سوى جزء صغير من الطاقة الكهربائيه التي تدخل الى الوسط الفعال يمكن تحويلها الى اشعه الليزر المتشاكه. ليزرات ثاني اكسيد الكربون واشباه الموصلات هي من بين اكثر انواع نظم الليزر كفاءه، اما ليزر (HeNe ) فهو من بين أقل انواع الليزر كفاءه المستخدمة اليوم.

جهودا كبيرا يجري انفاقها لتحقيق افضل اقتران للطاقة من حيث كفاءة الاثاره. الكثير من البحوث قد انجزت على المصباح الومضي وتصميم التجويف البصري لليزر الحالة الصلبة لتوصيل أكبر قدر ممكن من الطاقة المفيدة لكرستالة الليزر الفعالة (الوسط الفعال).

نظم تبريد تؤثر تأثيرا كبيرا على الاداء العام لاجهزة الليزر ،فعلى سبيل المثال ، في مجال الليزر المستمر الذي يضخ نظام الندينيوم_ياك (CW-pumped Nd:YAG system)، واجراء تغيير في معدل تدفق المياه نحو السطح الخارجي للتجويف ليس فقط يمكن ان تحدث تغييرا في قدرة الاخراج، ولكن أيضا يمكن ان تنتج تحولا في الانماط المستعرضة لليزر التي يمكن ملاحظت تحولها من متعدد الانماط او مفرد (from multimode to TEM00 mode).

انظر الى الجدول الاتي الذي يورد خصائص ناتج عدة نظم ليزر متاحة تجاريا.

ليزر الغاز (GAS LASERS)

ليزر الحالة الصلبة (SOLID-STATE LASERS)

ليزر اشباه الموصلات (SEMICONDUCTOR LASERS)

ليزر الصبغة العضوية السائل (TUNABLE ORGANIC DYE LASERS)

ما تبقى من المناقشه وصف عمل هذه الانواع من الليزر ، وكذلك غيرها من النظم المستخدمة حاليا في مجال البحث العلمي وكيفية تصميم نظم الليزر وايضا كيفية توخي الحذر من انواع الليزر المختلفة وتاثيرها على الانسان بصورة مباشرة او غير مباشرة.......

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, 05:41 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

<>مستويات طاقة الليزر:

كما وصفنا اعلاه طريقة انقلاب التعداد وكيفية انه انقلاب التعداد هو المطلوب لتشغيل او عمل الليزر ، ولكن لا يتحقق في ظوء فرض ان مجموعة من الذرات في اثنين من مستويات الطاقة عندما تكون في حالة التوازن الحراري. في الحقيقة ، أي أسلوب او طريقة التي تسلكها الذرات بشكل مباشر ومستمر لتهيج او اثارة الذرات من المستوى الارضي الى المستوى الاعلى المتهيج (مثل الامتصاص الضوئي) وفي نهاية المطاف للتوصل الى حالة التوازن عن طريق انعكاس الاثارة (de-exciting processes) عن عمليات الانبعاث العفوي او الانبعاث المتهيج. في احسن الاحوال ، على فرض ان هناك تساوي تعداد الذرات في مستويين ( N1 = N2 = N/2) في هذه الحالة سوف ينتج الشفافيه او نفاذية البصريه ولكن لا يحصل ربح او مكسب ضوئي صافي.

>> ليزر ثلاثي مستويات الطاقة:

للوصول الى شروط اللاتوازن، وهي الطريقة الغير المباشره لتأهيل او الوصول الى حالة الاثارة او التهيج المهمة. لنفهم كيف يتم ذلك ، وقد نستخدم نموذج اكثر واقعيه ،وهو وجود ثلاثة مستوى ليزر. مرة أخرىلنفرض ان هناك مجموعة من الذرات N، وهذه نجد ان كل ذرة قادرة على الوجود في اي من الدول الثلاث الطاقة ، والمستويات 1 و 2 و 3 ، مع الطاقات E2 ، E1 وE3 ، وذو تعداد سكاني N2 ، N1 وN3 ، على التوالي.

علما ان ( E1 <E2<E3) اي ان الطاقة في المستوى الثالث اكثر من الثاني والاثنين اكثر من طاقة الاول وهذا هو ، الطاقة من المستوى 2 وتقع بين المستوى الارضي ومستوى الدولة (3).

في البداية ، نفرض ان نظام الذرات في حالة التوازن الحراري ، وغالبية الذرات سيكون في المستوى الارضي: أي ( N1 ≈ N, N2 ≈ N3 ≈ 0). واذا وجهنا ضوء تردد ذو ν31 الى الذرات، حيث ان (E3-E1 = hν31)، فان عملية الامتصاص الضوئي سوف تثير الذرات من المستوى الارضي الى مستوى الطاقة (3). هذا يسمى عملية الضخ ، وبصفة عامة لاتكون دائما معتمدة بشكل مباشر على امتصاص الضوء؛ هناك اساليب اخرى مثيرة للوسط الفعال لليزر ، مثل التفريغ الكهربائي او التفاعلات الكيميائيه يمكن استخدامها ايضا كعملية ضخ. مستوى 3 هي التي يشار اليها احيانا باسم مستوى الفرقة او مستوى او حزمة الضخ (pump level or pump band)، وانتقال الطاقة E1 → E3 يسمى المضخه الانتقالية (pump transition)، على النحو الذي يرد السهم ف ملحوظ في الرسم البياني اعلاه.

واذا واصلنا ضخ الذرات ،سوف تثار عدد منها الى مستوى 3 ، بحيث ان (N3 > 0.). في وسط مناسب لعملية الليزر ، نحن بحاجة الى ان هذه الذرات المتهيجة لتهبط بسرعة الى المستوى 2. الطاقة المنطلقه في هذا الانتقال والمنبعثة بوصفها فوتون (الانبعاث التلقائي) ، ولكن في عملية الانتقال 2=> 3 ( R المكتوب في الرسم البياني) هو عادة عملية غير مشعلة او مطلقة لاشعة الليزر (radiationless) ، مع الطاقة التي يجري نقلها كحركة ذبذبات (الحراره) للمواد المستضيفة المحيطة للذرات ، من دون توليد ا الفوتون.

الذرة الموجودة في المستوى 2 سوف يهبط من تلقائيا الى المستوى الارضي، واطلاق فوتون ذو ترد ν21 (حيث ان E2-E1 = hν21) ، وهو على النحو المبين (الانتقال L )، ويسمى بانتقال الليزر (laser transition ) في الرسم البياني. اذا كان عمر هذا الانتقال هو τ21 وهو ذو وقت اطول بكثير من عمر الانتقال من مستوى 3 الى مستوى 2( radiationless) المرموز له τ32 (اذا τ21>> τ32) ، فإن عدد السكان من الفئة E3 ستكون اساسا الصفر ((N3 ≈ 0) ، وان ذرات المستوى المتهيج سوف تتراكم في مستوى 2(N2 > 0). واذا ما يزيد على نصف الذرات N يمكن ان تتجمع في هذا المستوى، وهذا سيتجاوز عدد التعداد للمستوى الارضي N1. انقلاب التعداد (N2 > N1) تم تحقيقه بين المستوى 1 و 2 ، والتكبير البصريه يمكن الحصول عليها في تردد ν21 .

لانه على الاقل نصف السكان من الذرات يجب ان يكون متهيج من المستوى الارضي للحصول على انقلاب التعداد، لذلك فان وسط الليزر يجب ان يكون ضخها قويا للغاية. وهذا يجعل من ثلاثة المستوى الليزر بالاحرى غير كفؤ ، على الرغم من كون اول نوع من الليزر اكتشف (ليزر الياقوت الاحمر (روبي الليزر)الذي اكتشف بواسطة تيودور ميمان في 1960) كان من نوع ثلاثي مستويات الطاقة كما يمكن ان يكون المستوى الاشعاعي في الانتقال بين 2 و 3 ، ووالغير مشع يكون في الانتقال بين 2 و 1. وفي هذه الحاله ، الضخ المحتاج اضعف. في الممارسه العملية ، فإن معظم أجهزة الليزر هو الليزر رباعي المستويات، والذي سوف يتم شرحه لاحقا.

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, 05:43 AM

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

>>الليزر رباعي مستويات الطاقة:

هنا ، يوجد لدينا أربعة مستويات الطاقة وذات طاقات E1 ، E2 ، E3 ، E4 ، ووذات تعداد سكاني N1 ، N2 ، N3 ، N4 ، على التوالي. وطبعا هذه الطاقات لكل مستوى سوف تكون قيمتها على اساس E1 <E2 <E3 <E4 يعني مستوى الطاقة 4 هو اكبر المستويات طاقة اما المستوى الارضي الاول فهو اقلها طاقة وتندرج قيمة الطاقة على هذا الاساس.

في هذا النظام ، الضخ والانتقال الناتج للضخ المشار اليه بالرمز p يبين الاثارة الناتجة للذرات نتيجة للضخ من المستوى الارضي (مستوى 1) الى حزمة الضخ- المستوى المتهيج الاعلى (المستوى 4). المستوى 4 ، مرة اخرى سوف نرى هبوط الذرات وبشكل سريع الى مستوى 3 ولكن هذا الهبوط يكون غير مشع لليزر وهذا الهبوط مشار اليه بالرسم بالرمز Ra. بما انه زمن العمر لانتقال الليزر L طويل بالمقارنة الانتقال الغير مشع Ra (τ32>> τ43) ، ونجد ان الذرات سوف تتراكم في المستوى 3 (مستوى الليزر العلوي) ، والتي قد تنبعث بشكل تلقائي (الانبعاث التلقائي)او بواسطة الانبعاث المنشط الى مستوى 2(مستوى الليزر السفلي او المنخفض ). هذا المستوى ايضا يكون غير مشع وايضا نجد هبوط الذرات بشكل سريع الى المستوى الارضي ويكون انتقال سريع غير مشع يرمز له Rb.
وكما حدث من قبل ، السرعة بالهبوط وايضا الانتقال الغير مشع (radiationless) يؤدي الى نتيجة ان تكون حزمة الضخ ذات تعداد سكاني(N4 ≈ 0). في النظام الرباعي المستوى ، أي ذرة في مستوى الليزر المنخفض E2 ايضا سوف تهبط بسرعة بعملية عكس الاثارة (de-excited) ، مما يؤدي الى حصول نتيجة تصفير الذرات تقريبا في ذلك المستوى (N2 ≈ 0). وهذا امر مهم ، لأن أي تراكم للذرات في المستوى 3 (مستوى الليزر الاعلى) وسوف يشكل لنا اتقلاب الشعبية بالنسبة للمستوى 2. وهذا ينتج عنه N3 > 0 ، وبالتالي N3 > N2 ، وبالتالي حدوث انقلاب التعداد. وهكذا التكبير الضوئي ، وعمل الليزر ، يمكن ان يحدثا على فرض تردد يساوي ν32 و (E3-E2 = hν32).

بما انه سوى عدد قليل من الذرات يجب ان تتهيج الى مستوى الليزر الاعلى لتكوين انقلاب التعداد، اي ان الليزر رباعي المستوى هو اكثر كفاءه بكثير من الليزر ثلاثي المستوى، والأكثر عملية هي الليزرات من هذا النوع. في الواقع ، العديد وأكثر من أربعة مستويات طاقة قد يكون لهم دور في عملية الليزر ، مع وجود التعقيد في عمليات الاثاره وعمليات الهبوط التي تحدث بين هذه المستويات. وبصفة خاصة ، حزمة الضخ قد تتكون من عدة مستويات متميزه للطاقة ، او سلسلة متواصلة من المستويات ، التي تسمح بالضخ الضوئي للوسط لمدى واسع من الأطوال الموجيه.

علما ان في كل من الليزر الثلاثي والرباعي المستوى، طاقة ضخ للانتقال هي أكبر من ان انتقال الليزر. وهذا يعني اذا كان ضخ الليزر ضوئيا، وتواتر عملية ضخ الخفيفه يجب ان تكون اكبر من تلك الناتجة من ضوء الليزر. وبعباره اخرى ، فان الطول الموجي للمصدر الضوئي الضاخ هو اطول من الطول الموجي لليزر . ومن الممكن في بعض الاوساط الى استخدام الامتصاصات المتعددة للفوتون (multiple photon absorptions ) بين انتقالات متعددة لمستويات طاقة دنيا (multiple lower-energy transitions ) لتصل الى مستوى الضخ (pump level) ؛في هذه الحالة يسمى الليزر بتحويل اشعه الليزر (up-conversion lasers).

بينما في كثير من الليزر عملية الليزر تنطوي على انتقال الذرات بين مختلف المستويات الالكترونيه للطاقة، ليست هذه هي الاليه الوحيدة التي يمكن ان تؤدي في العمل الليزر . فعلى سبيل المثال ، هناك العديد من الليزرات الشائعة (مثل ليزر الصبغة، ليزر ثاني اوكسيد الكربون) حيث وسط الليزر تتألف من جزيئات ، ومستويات الطاقة تتعلق بانماط المستويات المتذبذبة والاهتزازية وتذبذب الجزيئات.

في بعض الاوساط من الممكن ، عن طريق اضافة بصريات معينة او مجال الموجات الدقيقة ، الى استخدام ثاتير التشاكه الكمي ( quantum coherence) للحد او التقليل من اثار عكس الاثارة الى المستوى الارضي. هذا الاسلوب ، المعروفة باسم اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر دون العكس (lasing without inversion)، وهذا يتيح لحصول تكبير ضوئي من دون الحاجة الى انقلاب التعداد بين مستويين.

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, 05:14 AM	رقم المشاركة : [2 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته فكرة او مبدأ الليزر: للحصول على أشعة الليزر من الضروري توفر ثلاثة شروط أساسية وهي : 1) حدوث التعداد المعكوس . 2) توفر الانبعاث المحتث . 3) إيحاد التكبير الضوئي . بدئًا سوف نحاول الدخول في الموضوع تدريجيا حيث ان وصف مثل هذه الظواهر ، يجب ان نعرف ان المواد الموجودة بالطبيعة وبدون تميز سواء كانت في حالة صلبة أو سائلة أو غازية ، تتألف من عنصر أو أكثر على شكل جزيئات أو ذرات . . . تتألف هذه الجزئيات والذرات من إلكترونات وبروتونات وجسيمات نووية أخرى . توجد جميع هذه الجسيمات في الطبيعة في حالة استقرار ، أو في حالة تهيج ، ونعبر عن ذلك بوجد هذه الجسيمات في مستويات طاقة مختلفة ، ومستويات الطاقة هي المميزة لذرة عن أخرى أو جزيئة عن أخرى . وعلم الطيف يعتبر المفتاح لدراسة ومعرفة هذه المستويات المختلفة . <>انبعاث وامتصاص الضوء: الليزر ينتج ضوء متماسك من خلال عملية تسمى "الانبعاث المنشط او المحفز". كلمة "ليزر" هو الاسم المختصر ل "تكبير الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للاشعاع." لذا هناك التفاعل مع ذرات الضوء ضروري قبل حدوث الانبعاث المحفز......... هذا مختصر لما يحدث سوف ياتي شرحه لاحقًا. <> مستويات الطاقة في الذرات الذرة هي أصغر الجسيمات الموجودة المكونة للعناصر وهي تحتفظ بخصائص العنصر. وهي تتالف من نواة ذات شحنة موجبة محاطه "بسحابة" من الالكترونات السلبيه.بغض النظر عن العنصر فان جميع ذرات عنصر معين يكون لها نفس العدد من الشحنة الموجبة (البروتونات) في النواة والشحنة السالبة (الالكترونات) فيل سحابة. محتوى الذرات من الطاقة من نوع معين قد تتغير اعتمادا على مصادر الطاقة الواردة من الألكترونات داخل الغيمه فمن المعروف بأنه قد نجد مثلاً في غاز الأكسجين عدداً كبيراً من ذرات الأكسجين في مستويات طاقة منخفضة ( ويعرف أحياناً بالأرضية ) ، بالإضافة إلى عدد يسير من ذراته في حالة تهيج ،أي في مستويات طاقة عالية . حيث ان لكل نوع من انوا الذرة يحتوي على كميات معينة من الطاقة. عندما الذرة تحتوي على كمية اقل من الطاقة ما هو متاح لها ، حينئذ تسمى "المستوى الارضي الذري."="atomic ground state." حيث انه اقل مستوى من حيث قيمة الطاقة في الذرة.ما اذا الذرة تحتوي على طاقة اضافية فوق مستواها الارضي حينئذ تسمى ومن "المستوى الذري المتهيج او المحفز."="excited atomic state." الشكل الاتي هو شكل مبسط يبين مستويات الطاقة للذرة ذو ثلاثة مستويات طاقة. اذا الذرة له محتوى الطاقة ال ، ومن ذرية في الأرض والدولة غير قادرة على الافراج عن الطاقة. حيث ان المستوى الارضي مسمى بE1،والمستوى المتهيج يسمى بE2 اوE3 فعندما يطلق المستوى المتهيج الطاقة الزائدة فان الالكترونات سوف تنخفض الى المستوى الأدنى للطاقة او ما يسمى بالارضي. المستويات الثلاثة هي طريقة تستخدم هنا لاغراض الوضوح. <>الانبعاث التلقائي للضوء: هو عملية اطلاق او تفريج عن الطاقة الزاءده بصورة تلقائية لذرة في مستويات غير مستقرة والعودة الى المستوى الارضي. هذه الطاقة يمكن ان تحدث في اطلاق سراح واحد أو الانتقال في سلسلة من التحولات التي تنطوي على مستويات الطاقة وسيطة. على سبيل المثال ، وجود الذرة في المستوى E3 يمكنها الانتقال الى المستوى الارضي E1 بواسطة انتقال واحد او بواسطة انتقالين اي يكون هناك انتقال وسطي تنتقل من خلاله الالكترون من E3 الى E2 ومن ثم الى E1 وهكذا اي من قبل اثنين من الانتقالات. في اي من الانتقال التنازلي الذري فان هناك مقدار من الطاقة سوف ينطلق يساوي الفرق بين الطاقة للمستويين يجب الافراج عنهم من قبل الذرة. وفي كثير من الحالات ، يبدو ان هذا الفائض من الطاقة يمكن اعتبارها فوتون ضوء. أن الفوتون هو مقدار ضوء له خاصية الطول الموجي ومحتوى الطاقة ؛ وفي الواقع ، فان الطول الموجي للفوتون هو الذي تحددها طاقته. أن الفوتون ذو اطول الاطول الموجة (مثل الضوء الاحمر) يملك طاقة اقل من واحد اخر اقصر في الطول الموجي (مثل الضوء الأزرق) ، كما هو مبين في الشكل السابق الاخير. في ضوء المصادر العاديه ، الافراج عن الذرات الفرديه (فوتونات) بشكل عشوائي. لا اتجاه ولا مرحلة من الفوتونات الناتجة هي التي تسيطر عليها بأي شكل من الاشكال ، وكثير من الأطوال الموجيه عادة موجودة. هذه العملية هي التي يشار اليها باسم "الانبعاث التلقائي او العفوية التلقائية" لان ذرات الضوء تنبعث من تلقاء نفسها ، تماما مستقلة عن أي تأثير خارجي. الضوء المنتج ليس أحادي اللون ،او في اتجاه معين ، ولا متشاكه. <> الانبعاث المحفز للضوء: تحت الظروف الطبيعية ( العادية ) تكون غالبية الذرات في مستوى الذرات في مستوى الطاقة الأقل ، وعدد قليل منها يكون في المستويات العليا . ,للتخلص من حالة التهيج ، أي الطاقة الزائدة وللنزول إلى مستويات طاقة أقل ، ومثل هذه العملية تكون عشوائية الحدوث ، والفوتونات المنبعثة لا تكون مترابطة مع بعضها البعض ، أي لا تكون بنفس الطور . يوجد نوع أخر من الانبعاث يلعب الدور المهم المسمى بالانبعاث المحتث وهو عند اصطدام فوتون طاقته مساوية للفرق بين مستويين للطاقة مع ذرة في مستوى طاقة عليا ، يعمل هذا الفوتون على حث الذرة في بعث فوتون آخر يملك نفس طاقة الفوتون الأول ويكون في حالة ترابط طوري معه . ضوء الليزر هو ضوء متشاكه تنتجها "الانبعاث المحفز". وفي هذه الحاله ، الذرة المتهيجة تحفز الى بواسطة نفوذ او تاثير خارجي تنبعث طاقته (فوتون) في طريقة معينة المحفز بالعادة هو الفوتون الذي الطاقته بالضبط تساوي الفرق بين الطاقة الحالية للطاقة المستوى المتهيج للذرة والمستوى الارضي. هذا الفوتون يحفز الذرة لجعل الانتقال العكسي او التنازلي وتنبعث منها ، في هذه المرحلة فوتون مطابق للفوتون المحفز. فان الفوتون المنبعث له نفس الطاقة ، ونفس الطول الموجي ، ونفس الاتجاه عند الانتقال كما الفوتون المحفز؛ والامران في المرحلة بالضبط. وهكذا ، تنتج انبعاث محفز للضوء وهذا هو أحادي اللون ، اتجاهي ،ومتشاكه. على ضوء ذلك يبدو لنا ناتج شعاع من الليزر. 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, 05:17 AM	رقم المشاركة : [3 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>نقطة ..........رأس سطر: عندما يسلط فوتون معين على منظومة ذرية هناك احتمالين قد يحدث احدهما, الاول هو ان الفوتون يدخل الى المنظومة الذرية ويخرج منها دون اى تفاعل معها او احداث تغير. اما الاحتمال الاخر والذي يهمنا في انتاج الليزر هو ان الفوتون يدخل الى المنظومة ويحدث تغيرات معينة في هذه المنظومة الذرية حيث تحدث سلسلة من التفاعلات معها منها الامتصاص........ ويوضح الشكل ادناه عملية الامتصاص على ان يتم ذلك في غضون الليزر. هنا الفوتون الضارب او الداخل الى الذرة في مستوى الطاقة E2 سوف يمتص من خلال ذلك المستوى للذرة. الفوتون سوف يزول من الوجود ؛ وطاقاته زادت الطاقة في الذرة ، التي سوف يؤديها الى ان تنتقل الى مستوى الطاقة الاعلى. <>الانقلاب الانعكاسي (انقلاب التعداد): ويتطلب أبعاث أشعة اللزر العمل على زيادة عدد الذرات في مستويات الطاقة العليا ، أي زيادة تعدادها عن الحالة الطبيعية فيها باستخدام طاقة خارجية مثلاً . وعندما يكون عدد الذرات في مستويات الطاقة العليا أكثر من عدد الذرات في مستويات الطاقة الدنيا نستطيع القول بأنه حصل انقلاب في التعداد أو عكس التعداد ، وهو ما سميناه بالتعداد المعكوس . حيث انه من اجل انتاج اخراجية ليزر، لا بد من مزيد من الضوء ينتج بواسطة الانبعاث المنشط اكثر مما يضيع من خلال الامتصاص. لحدوث تلك العملية يجب أن تكون اكثر الذرات في مستوى الطاقة في مستوى من الفئة E2 اي في المستوى الاعلى من الطاقة، وهذا لا يحدث في ظل الظروف العاديه. في اي جمع كبير من الذرات في المادة في اي درجة حرارة ، اكثر من الذرات ستكون فيالمستوى الارضي في لحظة معينة ، وعدد السكان في مستوى الطاقة العليا سوف تكون أقل من أي منالمستويات الاخرى المنخفضة الطاقة. وهذا ما يسمى " التوزيع السكانى العادي." تحت عنوان الظرف "عادي" ، كل مستوى يحتوي على الكثير من الذرات أكثر من مستوى الطاقة الذي فوقه ، وهكذا الطاقة سوف تكون الطاقة في المستويات متدرجة مثل عتله سلم. فعلى سبيل المثال ، عند درجة حرارة الغرفة T، هناك عدد من الذرات مساوي الى No في المستوى الارضي للنيون (He-Ne laser ) وهناك فقط (10 مرفوعة للقوة -33 مضروبة بNo ) في المستوى المتهيج الاول للذرات، و اقل في المستوى المتهيج الثاني....الى اخره. التوزيع السكاني بالصعود الى مستويات الطاقة سوف نلاحظ النقصان باطراد. وهكذا ، في اي جمع كبير من الذرات في هذه المساله في اي درجة حرارة T ، اكثر من الذرات ستكون في المستوى الارضي في لحظة معينة ، وعدد السكان في كل مستوى من المستويات العاليا للطاقة سوف تكون أقل من أي من مستوى منخفض للطاقة. وهذا ما يسمى " التوزيع السكانى العادي." يحدث الانقلاب السكاني العكسي عند عكس وجود الذرات ويتم ذلك بجعل عدد الذرات في المستويات المتهيجة العليا اكثر من عددها في المستويات المنخفضة. الليزر يمكن ان ينتج ضوء متشاكه بواسطة الانبعاث المنشط وهذا لا يحدث الا اذا حصل الانقلاب السكاني العكسي هذا. وهذا الانقلاب السكاني لا يمكن ان يتحقق الا عن طريق الاثاره الخارجية للتوزيع الذري. <>التكبير الضوئي: عندما تُجبر مجموعة من الذرات أو الجزئيات لتكون في وضع متهيج ، أي تملك طاقة عالية ، بمعنى آخر الحصول على تعداد كثيف في مستويات الطاقة العليا ، فإن انبعاث فوتون مفرد خلال انتقال الذرة أو الجزيئة إلى متسوى أقل سوف يحث غالبية الذرات الأخرى الموجودة في نفس مستويات الطاقة للانتقال وبعث الطاقة الزائدة على شكل فوتون حسب الترتيب الموضح. يحدث التكبير الضوئي من خلال نظام ضخ ويكون الضخ انواع منها الكهربائي ومنها الضوئي ونوع هو الضخ الكيمياوي وهذا يعتمد على نوع الليزر كما ان نوع الضخ يؤثر على نوع الليزر من حيث عمله او بث الاشعة هل هو ليزر مستمر او ليزر نبضي. الليزر المسمى بالليزر النبضي وفيها يجب ضخ النظام مرة أخرى للحصول على تعداد معكوس آخر ونبضة ليزرية أخرى وذلك بعد إكمال عملية الانبعاث المحتث ورجوع غالبية الذرات المهيجة إلى وضع الاستقرار يعني يجب ان تكون عملية الضخ على شكل نبضات على فترات زمنية معينة. 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, 05:27 AM	رقم المشاركة : [4 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>العناصر الاساسية لليزر إن العصر الليزري يحمل في طياته القدرة على النفاذ في أغوار المواد سواء كانت غازية ، أو صلبة ، أو سائلة لتسخير ذراتها وجزيئاتها حث كل منهما أو ( تحفيزهما ) لإنتاج وبعث شعاع فريد في صفاته الفيزيائية ، نحيد في مميزاته التطبيقية ، فائق الجودة في خواصه ـ يتألف من دقائق ضوئية ( تسمى بالفوتونات ) ، ذات ترددات أو أطوال موجية معتمدة على نوع المادة المحتثة (المثارة ) ، والطبقة المستخدمة في الحث ( الإثارة ) . هذا الشعاع قد يكون مرئياً للإنسان أو غير مرئي ، مستمر التدفق أو متقطع ( نبضي ) . من المعروف في علم المواد ، أن المواد المختلفة تتكون من ذرات عنصر أو أكثر من عناصر الجدول الدوري والتي لا يتجاوز عددها (104) تتحد ذرات هذه العناصر بصور متنوعة لتؤلف عدداً لا يحصى من الجزئيات التي بدورها تكون المركبات المختلفة ، معطية الصفات المعروفة للمواد . ومن الممكن نظرياً بعث شعاع الليزر من كل هذه العناصر أو مركباتها ، وعملياً تستوجب هذه العملية ايجاد طرق الحث المناسبة ، وقد تم فعلاً التوصل خلال الأعوام القليلة الماضية إلى تكوين شعاع اليزر من عدد كبير من الذرات والجزئيات سواء كانت على شكل مركبات غازية ، أو صلبة ، أو سائلة . ومن هذه الأجهزة ما يباع تجارياً ومنها ما هو قيد التجربة والبحث وتمتاز هذه الأجهزة بأشكالها وأحجامها وطاقاتها المختلفة. اساسيات تصميم الليزر واحدة وهي اربعة عناصر فنية ضروريه لانتاج اشعه الليزر في ضوء متشاكه بواسطة الانبعاث المحفز للاشعاع. الشكل التالي يوضح هذه العناصر الوظيفية الاربعة: >>الوسط المادي الفعال: الوسط الفعال هو مجموعة من الذرات او الجزيئات التي يمكن ان تهيج الى المستوى بحيث يحدث الانقلاب السكاني ؛ وهذا يحدث حيث اكثر الذرات او الجزيئات هي في المستوى المتهيج اكثر مما هي عليه في بعضالمستويات الدنيا. المستويان الذي اختيرا لاصدار اشعاعات منتظمة مثل انتقال الليزر يجب ان تمتلك خصائص معينة. اولا ، يجب ان تبقى الذرات في المستوى العلوي لوقت طويل نسبيا لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر ، وذلك لتوفير المزيد من الفوتونات المنبعثة بواسطة الانبعاث المحفز اكثر من التي تنتج بواسطةالانبعاثات العفويه . ثانيا ، يجب ان تكون هناك طريقة فعالة "ضخ" ذرات من المستويات الثانوية العالية للمستوى الارضي الى مستوى الليزر الاعلى من اجل زيادة الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة الاعلى أكثر من الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة المنخفضة. زيادة في الكثافة السكانية للذرات في مستوى الطاقة المنخفض الى ان عدد اعلى من ذلك في مستوى الطاقة الاعلى سيلغي انقلاب السكان ، وبالتالي منع التكبير الضوء المنبعث بواسطة الانبعاث المحفز. وبعباره اخرى ، كما الذرات تتحرك من مستوى الطاقة الأعلى الى مستوى الطاقة المنخفض، اكثر الفوتونات ستضيع بواسطة الانبعاث التلقائي - مما يؤدي ان تكون ذو اتجاه بشكل عشوائي ، وتكون ذو طور مخالف للضوء الناتج بواسطة عملية الانبعاثات المحفزة. الوسط الفعال لليزر يمكن وصفه بأنه مكبر بصري. شعاع او حزمة من ضوء متشاكه تدخول احدى نهايةالوسط الفعال سوف تضخيم بواسطة الانبعاث المحفز حتى ينتج شعاع متشاكه ذو زيادة في كثافه يخرج من الطرف الآخرللوسط الفعال . وهكذا ، يوفر الوسط الفعال يوفر كسب بصري لليزر. الوسط الفعال يمكن ان يكون غاز ,سائل ،او مادة صلبة ، أو وصلة بين كتلتين اثنين من المواد شبه الموصله. كرستالة الياقوت الاحمر (الروبي) كان المادة الفعالة الاولى لليزر ، التي اخترعها الدكتور تيودور ميمان في مختبرات هيوز في عام 1960. السائل الفاعل في الليزر الصبغة يمكن تصنيعه من خلال اذابة مادة سائلة في كحول الاثيل او المثيل.انواع اخرى يمكن ان تكون كوسط فعال وتشمل انواعا عديدة من الغازات ومخاليط الغازات. الليزرات التي تحتوي على خليط من الهيليوم والنيون او غازات ثاني اكسيد الكربون الغاز هي الامثله الشائعه للوساط الغازية الفعالة.وصلة(pn) لأشباه الموصلات ، وتتكون من زرنيخيد الغاليوم او الجاليوم فوسفيد ، هو مثال آخر من لانواع المادة الفعالة. >>ميكانيكية التحفيز: الاثاره او التحفيز يمكن الوصول اليها او الحصول عليها عن طريق مصدر للطاقة التي تثير او تعمل "كمضخات ،" للذرات في الوسط الفعال من ادنى الى اعلى مستوى للطاقة من اجل تهيئة الانقلاب العكسي. في ليزرات اشباه الموصلات وليزرات الغاز ،الاثاره عادة تتألف من تدفق التيار الكهربائي - خلالالوسط الفعال .الليزرات الصلبه والسائله في معظم الأحيان تضخ ضوئيا ؛ على سبيل المثال ، في ليزر الياقوتة الحمراء (الروبي الليزر) ،الذرات الكروم داخل كريستالة الياقوت الاحمر يمكن ضخها الى المستوى المتهيج بواسطة ومضات شديدة من المصباح الومضي (flashlamp ) تحتوي على غاز الزنون. لذلك فان عملية التهيج تتم بواسطة مصدر للطاقة التي هي تحدد طريقة الحث لإثارة المادة الفعالة وحثها على بعث إشعاع الليزر . وكما اسلفنا اعلاه ان مصادر الطاقة المستخدمة حالياً متنوعة ومنها : استخدام مصادر للترددات الراديوية R.F كطاقة داخلية . أو استخدام التفريغ الكهربائي في التيار المستمر مثال ذلك ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون - وليزر الهليوم- نيون ، وليزر غاز الأرجون ….. الخ . الطاقة الضوئية والمعروفة باسم الضخ الضوئي ، ويمكن أن تنبعث من مصدرين رئيسين : استخدام المصابيح الوهاجة ذات القدرة الكبيرة كما في ليزر الياقوت . أو استخدام اشعاعات ليزرية كثيرة في مناطق الطيف المختلفة ، ومثال ذلك ليزرات الصبغات السائلة Dye المتوفرة تجارياً . الطاقة الحرارية يمكن أن يتسبب كل من الضغط الحركي للغازات والتغيرات في درجات الحرارة في حث وإثارة المواد لتبعث أشعة الليزر . * الطاقة الكيميائية بين مزيج من الهيدروجينH2 والفلور F2 طاقة مسببة لحث هذه الجزئيات على بعث الإشعات الليزري ، وكذلك مع خليط فلوريد الديتريوم DF ، وثاني أوكسيد الكربون وكما معروف مثال ذلك الليزرات الكيميائية . <>الية التغذية المرتدة: آلية التغذيه المرتده وهي عودة جزء من ضوء متشاكه اصلا انتج الوسط الفعال الى اعادته الى الوسط الفعال النشطه لمزيد من التضخيم بواسطة الانبعاث المحفز. مقدار الضوء المتشاكه التي ينتج بواسطة الانبعاث المحفز يتوقف على السواء على عوامل هي درجة الانقلاب السكاني وقوة تحفيز الاشارة. آلية التغذيه المرتده التي عادة ما تتألف من اثنين من المرايا -- كل واحدة في احدى نهاية الوسط الفعال-- ويجب هنا ان تتم عملية الترصيف بشكل جيد حيث في مثل هذه الحالة انها تعكس الضوء المتشاكه ذهابا وايابا خلال الوسط الفعال. <>المقرن الخارجي: الرابط الخارجي او المقرن الخارجي تسمح جزء من ضوء الليزر الوارد بين المراتين لمغادرة الليزر في شكل حزمة ضوء. واحدة من مرايا التغذية المرتده هي آلية تسمح لبعض الضوء لينفذ من خلالها في طريق انتاج الليزر ذو طول الموجي معين. جزء الضوء المتشاكه الذي يسمح للخروج يتفاوت بشكل كبيرا من ليزر الى آخر من أقل من واحد في المئة لبعض الهليوم - نيون ليزر الى اكثر من 80 في المئة بالنسبة للعديد من الحاله الصلبه الليزر. ___الجزئين الاخرين يمكن وصفهما بالمرنن حيث ان المرنن هو الوعاء الحاوي والمنشط لعملية التكبير ، وفي العادة يستخدم إما : >> المرنن الخارجي : وهو مرآتان متوازيتان في نهاية الأنبوب الحاوي للمادة الفعالة ، وتكون الانعكاسات المتعددة بينهما هي الأساس في عملية التكبير الضوئي ، كما في الليزرات الغازية . >> المرنن الداخلي : ويتمثل في طلاء نهايات المادة الفعالة لتعمل عمل المرآة ، كما في ليزرات بلورات الياقوت وليزر عقيق الألمنيوم والزجاج ، وفي الليزرات الصلبة بصورة عامة . وفي كلا الحالتين يجب أن تكون إحدى المرآتين عاكسة كلياً للفوتونات الضوئية والأخرى تسمح بالنفاذ الجزئي لكي يتسنى لشعاع الليزر الخروج منها خارج المرنن. 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, 05:29 AM	رقم المشاركة : [5 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>عمل او فعالية الليزر: عندما تتم الاثاره اليه من اجل الحصول على الليزر يتم تدفق الطاقة الى الوسط الفعال،فان ذلك يؤدي الى تحرك ذرات من المستوى الارضي الى بعض المستويات المتهيجة. وبهذه الطريقة يتم انقلاب التعداد السكاني. بعض الذرات في المستوى الليزري الاعلى الى المستوى الادنى بشكل تلقائي تنبعث الفوتونات بشكل غير متشاكه وفي الطول الموجي لليزر وفي اتجاهات عشوائيه. ومعظم هذه الفوتونات تهرب منالوسط الفعال، ولكن تلك التي تمر على طول محور الوسط الفعال وتنتج بواسطة الانبعاث المنشط، كما هو مبين في الشكل ادناه. الشعاع الناتج ينعكس للوراء خلال الوسط الفعال بواسطة المرايا وجزء من الضوء الناتج يخترق المقرن الخارجي يترك الليزر ليعبر للخارج باعتباره شعاع الناتج. اذا ترك عدد من الفوتونات في الشعاع للسير على شكل سكة بتتبع ذهابا وايابا من المراة الامامية (HR) الى المقرن الخارجي او المراة الخلفية (OC) وتعود الى المراة الامامية بتتابع، فن عدد من الفوتونات في الشعاعسوف تزداد اي يحصل تضخيم للشعاع وبالتالي فان قدرة شعاع الليزر سوف تزداد ايضا. واذا كان العدد هو نفسه ، الشعاع هنا في حالة منتظمة ومستقرة. واذا كان عدد اقل ، فان قدرة الليزرسوف تبدا بالنقصان وفي نهاية المطاف توقف اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر. وكما سنرى لاحقا بمزيد من التفصيل ، المسار الدائري للذهاب والإياب لكسب الليزر يأتي من درجة انقلاب التعداد السكاني في وسط الليزر الفعال، واحتمالية حدوث عملية الانبعاث المحفز. مجمل الخسارة للمسار الدائري للذهاب والاياب للشعاع تأتي من ناقص الانعكاس في المرأة الامامية (HR) ، وخسائر الاستطارة والانحراف او حيود الشعاع خلال مروره في الوسط الفعالوخسائر الامتصاص في الوسط الفعال، بالاضافة الى الخسائر الناتجة عن عدم ترصيف مرايا تجوف الليزر، وبالطبع ،الخسائر "المبرمجه" للمراة الخارجية. عندما كسب او ربح المسار الدائري لذهاب واياب الشعاع تتجاوز الخسائر ،فانه سوف تنتج قدرة ليزر. عندما كسب المسار الدائري اقل من الخسائر ، فان قدرة الليزر سوف تنتهي. وعندما الربح للمسار الدائري والخسارة متساوية، الليزر يعمل في ما نسميه شرط "حالة الثباث". في الليزر النبضي ،الاثاره وامدادات الطاقة تكون في اليه رشقات او نبضات قصيرة. كلا الكسب والقدرة الخارجية ترتفع بسرعة الى مستوى عال ومن ثم تعود للتنازل، منتجة لومضات شديدة من ضوء الليزر. في الليزر الموجة المستمرة او الليزر المستمر، الاثاره فيه تكون على شكل امدادات مستمرة من القدرة للوسط الفعال. النظام يصل الى شرط "ثبات الحالة او حالة الثبات" بشكل سريع ، بحيث الكسب والخسارة هي في حالة موازنة. هذا الشرط مما يؤدي الى انتاج حزمة خارجية ثابتة. 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, 05:32 AM	رقم المشاركة : [6 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>أنواع الليزر: اشعه الليزر يمكن ان تصنف وفقا لنوع المادة الفعالة، و طريقة التهيج او الاثاره للمادة الفعالة، او مدة الليزر الناتج (duration of laser output) وبالتالي قدرة الليزر الناتج. التصنيف حسب المادة او الوط الفعال ويستخدم هنا في الشرح الاتي ، ولكن الامثله سوف تشمل كلا من الليزر النبضي وايضا الليزر المستمر والذين يضخون اما بطريقة ضوئية او كهربائية. >> ليزر الحالة الغازية (ليزر الغاز): واحدة من اسر الليزر الكبيرة والهامة والتي تستخدم الغاز او الغاز المخلوط باعتباره الوسط الفعال. الاثاره عادة ما يتحقق من خلال تدفق التيار للغاز يعني الضخ يكون بالعادة ضخ كهربائي. ليزر الغاز يمكن تشغيلها اما في حالة النمط الليزر النبضي او الليزر المستمر. واحدة من ليزر الغاز الشائع يحتوي على خليط من الغازات الهيليوم (He) ونيون (Ne) وهو موضح في الشكل ادناه. الغاز المخلوط يكون تحت تاثير انخفاض في الضغط داخل الانبوب الزجاجي المحكم والذي يسمى "انبوب البلازما ". فان الاثاره لليزر (HeNe) هي نتيجة لتفريغ كهربائي بشكل مباشر خلال الغاز ؛ التيار سوف يضخ ذرات الهيليوم الى مستوى ذري متهيج. طاقة ذرات الهيليوم المتهيجة سوف يتم نقله الى ذرات النيون من خلال الاصطدامات ، ومن ثم فان ذرات النيون سوف تهبط وتنتقل الى مستوى الطاقة المنخفض منتجة في اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر. آلية التغذيه المرتده التي تتكون من زوج من المرايا مختومه بشكل محكم الى انبوب البلازما. احدى هذه المرايا وهي المقرن الخارجي (المراة الخارجية او الخلفية) ذات نفاذية تساوي 1(-2 ٪) من الضوء على شكل حزمة ليزر مستمر. >> ليزر الحالة الصلبة: نوع اخر هام من اسرة الليزر وهو ليزر الحالة الصلبة وهذا النوع يحتوي بلورة صلبه او مادة زجاج كوسط فعال. ليزر الياقوتة الحمراء (روبي) والنيوديميوم هما من الامثله الشائعه لليزر الحالة الصلبة ولهما نطاق واسع مع التطبيقات الصناعية. ليزر الياقوتة الحمراء (روبي) هو عبارة عن بلورة اوكسيد الالومنيوم بحيث بعض من ايونات الالومنيوم في الكريستال المشبك تحل محلها ايونات الكروم. ايونات الكروم هذه هي العناصر النشطه او الفعال فيليزر الياقوت الحمراء. الايتريوم الالومنيوم العقيق (YAG) هي الكرستالة المضيفة او المادة المضيفة لليزر Nd:YAG؛ بعض من الالومنيوم في ( YAG) يحل محله النيوديميوم المؤين (triply-ionized neodymium (Nd3+))، وهو من عناصر النادرة (rare earth). كما يستخدم الزجاج بوصفها المادة المضيفه لليزرللالنيوديميوم. الشكل ادناه يوضح العناصر لليزر الاندي_ياك او الندينيوم_ياك المستمر ( CW Nd:YAG laser). الوسط الفعال لليزر هو اسطوانة من كريستالة الليزر الذي تكون نهايتهاه قد قطعت بشكل متوازي وباتقان. الطلائات المعاكسة للانعكاس (Antireflection) قد اضيفت في نهايتي القضيب لتقليل الخسائر. آلية الاثاره الخاصة لهذا الليزر هو مصباح التنكستن المشع التي يربط على مصدر طاقة تيار متناوب . لكن نتسأل هل تستخدم أكبر النماذج وهو مصابيح الكريبتون القوسي (غاز مفرغ) كمصدر للضخ. وكلا النوعين من المصابيح الضوئيه تقدم ضخ مستمر الى الليزر الكريستال. المرايا المستخدمة مع ليزر الندينيوم _ياك عادة هي التي تكون موضوعة على بعد وحدة من الوسط الفعال وكما هو مبين في الشكل، ولكن احيانا تكون احد المرأيا المطلية يطبق مباشرة الى واحدة من نهاية القضيب. ليزر الندينيوم _ياك النبضي لها نفس مبادئ التصميم الاساسية ، الا ان المصباح المستمر المستعمل بالضج سوف يستبدل بالمصباح الومضي =مصباح الزنون (flashlamp) ومجهز الطاقة المستمر يستبدل بمجهز طاقة متناوب. فعلى سبيل المثال ، اذا ابدل المصباح التنكستن - يوديد باخر اما ان يكون المصباح الومضي الزنون او ليزر الصمام الثنائى النابضي ( pulsed laser diode)، يمكن في تلك الحالة اعادة تشغيل الليزر كليزر نابضي في مكان عمله كليزر مستمر. ليزر الياقوت الاحمر (روبي ليزر) متشابهة جدا في البناء ولكن عادة ما تعمل كليزر نبضي فقط. >> ليزر الحالة السائل او ليزر الصبغة او ليزر النغمة او المتناغم: ليزر الصبغة السائل موضح في الشكل ادناه حيث ويظهر الرسم البياني نموذج للتصميم. حيث ان مصدر الضخ هو الاركون ليزر ، حيث ان الشعاع قد ركز على بقعة صغيرة. الاركون ليزر هو ليزر الغاز والذي يبث اطوال موجية ذات الوان منه الضوء الازرق والضوء الاخضر. الضبغة سوف تكون في حالة تدفقات عالية السرعه مع توجيه شعاع الارجون ليزر بحيث يركز على الوعاء الحاوي للصبغة السائلة. الطول الموجي الناتج يمكن التحكم به بطرق عدة. انظر الى الشكل ادناه ولاحظ ان تغيير (تحديث للنظام الليزر) هو المطلوب.ليزر الصبغة السائل يستخدم محلول معقد من مواد الصبغ كوسط فعال. وعادة الصبغات المستخدمة هي صبغات عضويه كبيرة الجزيئات ، ذات الاوزان اجزيئية تصل الى عدة مئات. ومن الامثله هي الروماديمن (rhodamine 6G) فلوريسسيين الصوديوم (sodium fluorescein). والمواد الصبغية تحل في مذيبات عضويه ، مثل كحول الميثيل . وهكذا نجد ان الوسط الفعال هو السائل. ليزر الصبغة هو من الانواع القليلة من الليزر التي وصلت الى حالة متطوره. واحدة من أهم السمات التي يتميز بها ليزر الصبغة هي خاصية التناغم (tunability )، أي لون من الشعاع الناتج يمكن ان تختلف بحسب تعديل او اختيار وضبط عناصر الضبط في التجويف الداخلي (intercavity tuning element ) وايضا عن طريق تغيير نوع الصبغة الممكن ان تستخدم. اللون الأحادي الناتج الليزر الصبغة يمكن ضبطه على مدى واسع من الاطوال الموجية تمتد من الاشعه فوق البنفسجيه (ultraviolet) الى الاشعة تحت الحمراء (near infrared). حيث ان ليزر الصبغة يمكن ضبطه على أي من الاطول الموجية المرئية، والى اجزاء من الاشعه تحت الحمراء والاشعه فوق البنفسجيه ، وهي متوافره تجاريا في الشكل النبضي والمستمر . الليزر الصبغة يتم انتقاؤهم للتطبيقات ، مثل الطيفي ( spectroscopy)،بسبب خاصية التناغم المهمة. >>ليزر اشباه الموصلات: الوسط الفعال لليزر اشباه الموصلات (حقن) هو عبارة عن وصلة بين نوعين من المواد شبه الموصله. أشباه الموصلات هي مواد توصيلها الكهربائي اكبر المواد العازلة ، مثل الزجاج أو البلاستيك ، ولكن اقل من المواد الموصلة الجيدة ، مثل الفضه او النحاس. زرنيخيد الغاليوم (Gallium arsenide (GaAs)) هو مثال للمواد المستخدمة في تصنيع ليزر أشباه الموصلات. المواد (p-type ) الشبه الموصله عندها نقص في الالكترونات الحرة ذات الشحنة السالبة في هيكل الكريستال. ان هذا النقص الموجود في شكل من النوع والموقع في الكريستال التي يمكن ان تقبل الكترون واحد اذا كانت متاحة. تلك الفجوات ذات الشحنة الموجبة هم الناقلين من التيار الكهربائي في هذا النوع من أشباه الموصلات. على النقيض من ذلك ، المواد (n-type ) شبه الموصله لديها فائض من الالكترونات كما انها تلعب كناقلين للتيار. اذا اثنين من الكتل ، واحدة من نوع (p-type ) وواحد من نوع (n-type ) للمواد شبه الموصله ، وضمت معا ، والنتيجة هي يسمى بالوصلة (pn). عندما التيار يتدفق عبر هذه الوصلة فان الالكترونات الحرة من (n-type )سوف تتحد مع الفجوات من (p-type ) وتحرير الطاقة. هذه الطاقة قد تبدو كأنها الضوء المرئي كما في بعث الضوء في دايود الصمام الثنائى (LED). الشكل ادناه يبين بنائية ليزر اشباه الموصلات. الليزر الصمام الثنائى هو مستطيل الشكل عبارة عن كريستالة من زرنيخيد الكاليوم والذي يحتوي على وصلة pn. الجهاز الكامل هو بحجم حبة الرمل. نهايات الاوجه لليزر الصمام الثنائى يكون "ملصوق" على طول الكريستال ليكون انعكاس اللاسطح بشكل موازية التي تعد بمثابة المرايا للاليه التغذيه المرتده. التيار المتدفق عبر الوصلة يمثل الية الاثارهلهذا النوع من الليزر. ليزر اشباه الموصلات عادة ما يكون ذو اخراج في الطول الموجي في مدى الاشعه تحت الحمراء ، على الرغم من بعض النماذج الموجودة التيتبث في المنطقة المرئية. 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, 05:36 AM	رقم المشاركة : [7 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>تصنيفات الليزر وخصائصه: كما ذكرنا اعلاه تصنيفات او انواع الليزر نسبة الى المادة الفعالة اما هنا فسوف نحدو باتجاه اخر ونحاول تصنيف الليزر على اساس اخر. استخدام اشعه الليزر في التطبيقات العملية للصناعة واعادة البحث يتزايد بمعدل سريع لمعرفة استخدامات اخى وانواع من الليزر اخرى ايضا. ويجرى استخدام اشعه الليزر في تطبيقات متنوعة كقطع القماش في صناعة الملابس ، والكتابة والنسخ على السليكون (silicon wafers ) والعمليات الالية الدقيقة (micromachining processes) في تصنيع أشباه الموصلات ، وجراحة العين ، ترصيف ومد خط انابيب ،اختبار اطارات السيارات بشكل غير تدميري، وانظمة الاتصالات من انواع كثيرة. وتشمل استخدامات اضافية له في البصريه وتخزين البيانات ، والاستعاده ، والانتاج والتفتيش من اجزاء صغيرة ، وقياس التداخل واختبار شفرات التوربين. ان النظام المناسب لتطبيق معين يمكن ان يتم اختياره على اساس خصائص نظام هذا الليزر بالنسبة الى المتطلبات المحددة للعمل التي في متناول اليد. >>تصنيف الليزر عن طريق معالم او صفات الاخراج: عدد قليل من الأنواع المختلفة الكثير من أجهزة الليزر التي تم وضعها عرضت بايجاز اعلاه. اما هنا فسوف نحاول وصف الناتج من بعض الانواع المتوفرة تجاريا لليزر. اختيار نظام ليزر لتطبيق معين تعتمد بشدة على المعالم المحددة الاتية مثل الطول الموجي وعرض النبضه، والطاقة لكل نبضه ، والتكرار التواتري للنبضه، وانفراجية الشعاع. الطول الموجي لليزر: الطول الموجي الناتج لليزر تتحدد بخواص المادة الفعالة لليزر، والى حد ما كيفة تهيج المادة او الوسط الفعال. الأطوال الموجيه الناتجة من بعض ابرز انواع الليزر ترد في الشكل ادناه. واجمالا ، بالرغم من عدة آلاف من الخطوط (خطوط التليزر او خطوط الاطوال الموجية الناتجة من عملية التليزر للوسط الفعال) الموضحة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر وقد تم اكتشافها وموصحة حتى الان ؛ ولكن هناك خطوط جديدة كثيرة مكتشفة قد تنشر في مجلات البصريات والليزر. مدى الاطوال الموجية تتراوح بين منطقة الاشعة فوق البنفسجية (المنطقة التي تمثل نهاية اقصر الاطوال الموجية من الطيف الكهروضوئي) الى منطقة الموجات الدقيقة (المنطقة التي تمثل نهاية أطول الاطوال اموجية من الطيف الكهروضوئي). قدرا كبيرا من الابحاث الجاريه في ايجاد مناطق جديدة لاصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر ذات اطوال موجية متجهة وممتددة الى ما يسمى المناطق "المتطرفة" ("extreme" regions) والتي تمثل المناطق البعيدة للاشعه فوق البنفسجيه (far ultraviolet)، والمناطق البعيد للاشعه تحت الحمراء (the far infrared (IR) .هناك منفعة ومصلحة كبيرة تولدت عند اصدار اشعاعات ليزر في منطقة الاشعة فوق البنفسجية البعيدة (far ultraviolet) صدرت من (ArC1 ) وذات طول موجي يساوي 175 نانومتر.اما المنطقة تحت الحمراء البعيدة في نهاية الطيف الكهروضوئي، وقد تم الحصول على هكذا اطوال موجية من الليزر الصادر من جزيئات الغازات مثل بخار الماء (water vapor (N2O))وسيانيد الهيدروجين (hydrogen cyanide (HCN)). فان أطوال موجيه يشعها الليزر في المنطقة تحت الحمراء هي عادة لا تتجاوز بضعة اعشار من الملليمتر. هذا الاطوال الموجية التي تكون في منطقة اجزاء المليمتر(submillimeter wavelength region ) ذات اهتمام كبير من انصار البيئة لاستخدامها في رصد تلوث الهواء ، وكذلك استخدمه كمطياف لرصد ودراسات التفاعلات الاساسية الكيميائية. مدة او زمن الاخراج (OUTPUT DURATION): زمن مده الاخراج لمختلف انواع الليزر يسيطر عليها بواسطة نمط اوطريقة عمل الليزر ، كما هو مبين في الشكل ادناه. طريقة قفل النمط (Mode-locked) لليزر بحيث تنبعث سلسلة من النبضات القصير جدا (ultrashort pulses)، ولكل من هذه النبضات التي عادة تكون قصيرة جدا بحيث يصل طولها الى عدة مئات من البيكو ثانية. النبضة الناتجة من عملية ضبط عامل النوعية(Q-switched) تحول النبضه توشك ان تكون مدتها قليلة تصل الى 50 نانو ثانية، والليزر الذي يعامل بعملية ضبط عامل النوعية يحصل او ينتج نبضة واحدة ذات طول يتراوح بحدود عدد قليل من جزء من مليون من الثانية. اشعه الليزر التي تعمل في الأحوال العاديه (الطويلة) النبضه عادة تكون في شكل قطار من النبضات الناتجة (train of output pulses ) وتكون مدتها تتراوح من بضع مئات من جزء من مليون من الثانية الى عدد قليل من الالف. واخيرا ، فان الليزرات المستمرة تبعث اشعاعات مستمر خلال وحدة الزمن، رغم انه قد تكون هناك تقلبات صغيرة في الاخراج (حوالى 1-2 ٪ من القدرة الناتجة أو اقل). **قدرة الاخراج: أنواع مختلفة من أجهزة الليزر تنتج مستويات مختلفة من الطاقة المخرجة. ناتج الطاقة المتاحة لانواع مختلفة من انماط عمل الليزر المختلفة تظهر في الشكل ادناه. اظهرت مستويات الطاقة لليزر النابضي اعتمادا على ذروه انتاج الطاقة لكل نبضه. قدرة الاخراج لليزر يعمل في موجة مستمرة تختلف وتتراوح من جزء بسيط من جزء من ألف جزء من الواط (3-10 ث) الى عدة مئات من كيلوواط. اما الليزر النبضي العادي فان الاخراج عادة سلسلة من النبضات (أو المسامير) (series of pulses (or spikes)) مع الذروة النواتج في مدى يتراوح من(10 مرفوعة للقوة الثالثة) الى (10 مرفوعة للقوة الخامسة) واط. الليزر التي نظم بطريقة ضبط عامل النوعية ينتج نبضات اخراج حوالى (1 - 50) كيلوواط (kn). ذروه قدرة الاخراج لنبضة واحدة من ناتج التحويل بواسطة عملية ضبط عامل النوعية تصل من ((10 مرفوعة للقوة السادسة) الى (10 مرفوعة للقوة التاسعة) واط) ويمكن زيادتها الى عدد اكبر يصل من ((10 مرفوعة للقوة التاسعة)الى 10 مرفوعة للقوة الثانية عشر) وهذا عادة نحصل عليه بواسطة تزويد المنظومة بواحد او اكثر من انماط او مراحل تضخيم الليزر (laser amplifier stages)، اما طريقة قفل النمط لليزر لها مجموعة واسعة من نواتج الذروة ، من حوالى (10 مرفوعة للقوة الرابعة) الى (10 مرفوعة للقوة الرابعة عشر) واط ؛ الحد الأعلى ، مرة أخرى ، هي التي حصلت عليها من استخدام انماط او مراحل تضخيم الليزر. 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, 05:38 AM	رقم المشاركة : [8 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته مقارنة اضافية لاجهزه الليزر التي يمكن ان تقدم من حيث الكفاءه التي تعمل بها انماط الليزر. كفاءه التشغيل الليزر يمكن تعريفها بانها "ناتج الطاقة الضوءيه ( p(laser مقسوما على طاقة الادخال الطاقة الكهربائيه "(P(in كما هو الحال في المعادلات الاتية؛ك: كفاءه التشغيل=(P(laser)/P(in =قدرة الليزر/القدرة الداخلة الكفاءه ٪ =(P(laser)/(Pin)(100%)=قدرة الليزر/ القدرة الداخلة (100%) الشكل الاتي يدل او يوضح على انه بصورة عامة الليزر غير فعالة الى حد ما في تحويل القدرة (inefficient power converters). عادة ، سوى جزء صغير من الطاقة الكهربائيه التي تدخل الى الوسط الفعال يمكن تحويلها الى اشعه الليزر المتشاكه. ليزرات ثاني اكسيد الكربون واشباه الموصلات هي من بين اكثر انواع نظم الليزر كفاءه، اما ليزر (HeNe ) فهو من بين أقل انواع الليزر كفاءه المستخدمة اليوم. جهودا كبيرا يجري انفاقها لتحقيق افضل اقتران للطاقة من حيث كفاءة الاثاره. الكثير من البحوث قد انجزت على المصباح الومضي وتصميم التجويف البصري لليزر الحالة الصلبة لتوصيل أكبر قدر ممكن من الطاقة المفيدة لكرستالة الليزر الفعالة (الوسط الفعال). نظم تبريد تؤثر تأثيرا كبيرا على الاداء العام لاجهزة الليزر ،فعلى سبيل المثال ، في مجال الليزر المستمر الذي يضخ نظام الندينيوم_ياك (CW-pumped Nd:YAG system)، واجراء تغيير في معدل تدفق المياه نحو السطح الخارجي للتجويف ليس فقط يمكن ان تحدث تغييرا في قدرة الاخراج، ولكن أيضا يمكن ان تنتج تحولا في الانماط المستعرضة لليزر التي يمكن ملاحظت تحولها من متعدد الانماط او مفرد (from multimode to TEM00 mode). انظر الى الجدول الاتي الذي يورد خصائص ناتج عدة نظم ليزر متاحة تجاريا. ليزر الغاز (GAS LASERS) ليزر الحالة الصلبة (SOLID-STATE LASERS) ليزر اشباه الموصلات (SEMICONDUCTOR LASERS) ليزر الصبغة العضوية السائل (TUNABLE ORGANIC DYE LASERS) ما تبقى من المناقشه وصف عمل هذه الانواع من الليزر ، وكذلك غيرها من النظم المستخدمة حاليا في مجال البحث العلمي وكيفية تصميم نظم الليزر وايضا كيفية توخي الحذر من انواع الليزر المختلفة وتاثيرها على الانسان بصورة مباشرة او غير مباشرة....... 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, 05:41 AM	رقم المشاركة : [9 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته <>مستويات طاقة الليزر: كما وصفنا اعلاه طريقة انقلاب التعداد وكيفية انه انقلاب التعداد هو المطلوب لتشغيل او عمل الليزر ، ولكن لا يتحقق في ظوء فرض ان مجموعة من الذرات في اثنين من مستويات الطاقة عندما تكون في حالة التوازن الحراري. في الحقيقة ، أي أسلوب او طريقة التي تسلكها الذرات بشكل مباشر ومستمر لتهيج او اثارة الذرات من المستوى الارضي الى المستوى الاعلى المتهيج (مثل الامتصاص الضوئي) وفي نهاية المطاف للتوصل الى حالة التوازن عن طريق انعكاس الاثارة (de-exciting processes) عن عمليات الانبعاث العفوي او الانبعاث المتهيج. في احسن الاحوال ، على فرض ان هناك تساوي تعداد الذرات في مستويين ( N1 = N2 = N/2) في هذه الحالة سوف ينتج الشفافيه او نفاذية البصريه ولكن لا يحصل ربح او مكسب ضوئي صافي. >> ليزر ثلاثي مستويات الطاقة: للوصول الى شروط اللاتوازن، وهي الطريقة الغير المباشره لتأهيل او الوصول الى حالة الاثارة او التهيج المهمة. لنفهم كيف يتم ذلك ، وقد نستخدم نموذج اكثر واقعيه ،وهو وجود ثلاثة مستوى ليزر. مرة أخرىلنفرض ان هناك مجموعة من الذرات N، وهذه نجد ان كل ذرة قادرة على الوجود في اي من الدول الثلاث الطاقة ، والمستويات 1 و 2 و 3 ، مع الطاقات E2 ، E1 وE3 ، وذو تعداد سكاني N2 ، N1 وN3 ، على التوالي. علما ان ( E1 <E2<E3) اي ان الطاقة في المستوى الثالث اكثر من الثاني والاثنين اكثر من طاقة الاول وهذا هو ، الطاقة من المستوى 2 وتقع بين المستوى الارضي ومستوى الدولة (3). في البداية ، نفرض ان نظام الذرات في حالة التوازن الحراري ، وغالبية الذرات سيكون في المستوى الارضي: أي ( N1 ≈ N, N2 ≈ N3 ≈ 0). واذا وجهنا ضوء تردد ذو ν31 الى الذرات، حيث ان (E3-E1 = hν31)، فان عملية الامتصاص الضوئي سوف تثير الذرات من المستوى الارضي الى مستوى الطاقة (3). هذا يسمى عملية الضخ ، وبصفة عامة لاتكون دائما معتمدة بشكل مباشر على امتصاص الضوء؛ هناك اساليب اخرى مثيرة للوسط الفعال لليزر ، مثل التفريغ الكهربائي او التفاعلات الكيميائيه يمكن استخدامها ايضا كعملية ضخ. مستوى 3 هي التي يشار اليها احيانا باسم مستوى الفرقة او مستوى او حزمة الضخ (pump level or pump band)، وانتقال الطاقة E1 → E3 يسمى المضخه الانتقالية (pump transition)، على النحو الذي يرد السهم ف ملحوظ في الرسم البياني اعلاه. واذا واصلنا ضخ الذرات ،سوف تثار عدد منها الى مستوى 3 ، بحيث ان (N3 > 0.). في وسط مناسب لعملية الليزر ، نحن بحاجة الى ان هذه الذرات المتهيجة لتهبط بسرعة الى المستوى 2. الطاقة المنطلقه في هذا الانتقال والمنبعثة بوصفها فوتون (الانبعاث التلقائي) ، ولكن في عملية الانتقال 2=> 3 ( R المكتوب في الرسم البياني) هو عادة عملية غير مشعلة او مطلقة لاشعة الليزر (radiationless) ، مع الطاقة التي يجري نقلها كحركة ذبذبات (الحراره) للمواد المستضيفة المحيطة للذرات ، من دون توليد ا الفوتون. الذرة الموجودة في المستوى 2 سوف يهبط من تلقائيا الى المستوى الارضي، واطلاق فوتون ذو ترد ν21 (حيث ان E2-E1 = hν21) ، وهو على النحو المبين (الانتقال L )، ويسمى بانتقال الليزر (laser transition ) في الرسم البياني. اذا كان عمر هذا الانتقال هو τ21 وهو ذو وقت اطول بكثير من عمر الانتقال من مستوى 3 الى مستوى 2( radiationless) المرموز له τ32 (اذا τ21>> τ32) ، فإن عدد السكان من الفئة E3 ستكون اساسا الصفر ((N3 ≈ 0) ، وان ذرات المستوى المتهيج سوف تتراكم في مستوى 2(N2 > 0). واذا ما يزيد على نصف الذرات N يمكن ان تتجمع في هذا المستوى، وهذا سيتجاوز عدد التعداد للمستوى الارضي N1. انقلاب التعداد (N2 > N1) تم تحقيقه بين المستوى 1 و 2 ، والتكبير البصريه يمكن الحصول عليها في تردد ν21 . لانه على الاقل نصف السكان من الذرات يجب ان يكون متهيج من المستوى الارضي للحصول على انقلاب التعداد، لذلك فان وسط الليزر يجب ان يكون ضخها قويا للغاية. وهذا يجعل من ثلاثة المستوى الليزر بالاحرى غير كفؤ ، على الرغم من كون اول نوع من الليزر اكتشف (ليزر الياقوت الاحمر (روبي الليزر)الذي اكتشف بواسطة تيودور ميمان في 1960) كان من نوع ثلاثي مستويات الطاقة كما يمكن ان يكون المستوى الاشعاعي في الانتقال بين 2 و 3 ، ووالغير مشع يكون في الانتقال بين 2 و 1. وفي هذه الحاله ، الضخ المحتاج اضعف. في الممارسه العملية ، فإن معظم أجهزة الليزر هو الليزر رباعي المستويات، والذي سوف يتم شرحه لاحقا. 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, 05:43 AM	رقم المشاركة : [10 (permalink)]
سلام العالم عضو متميز جداً	بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله وبركاته >>الليزر رباعي مستويات الطاقة: هنا ، يوجد لدينا أربعة مستويات الطاقة وذات طاقات E1 ، E2 ، E3 ، E4 ، ووذات تعداد سكاني N1 ، N2 ، N3 ، N4 ، على التوالي. وطبعا هذه الطاقات لكل مستوى سوف تكون قيمتها على اساس E1 <E2 <E3 <E4 يعني مستوى الطاقة 4 هو اكبر المستويات طاقة اما المستوى الارضي الاول فهو اقلها طاقة وتندرج قيمة الطاقة على هذا الاساس. في هذا النظام ، الضخ والانتقال الناتج للضخ المشار اليه بالرمز p يبين الاثارة الناتجة للذرات نتيجة للضخ من المستوى الارضي (مستوى 1) الى حزمة الضخ- المستوى المتهيج الاعلى (المستوى 4). المستوى 4 ، مرة اخرى سوف نرى هبوط الذرات وبشكل سريع الى مستوى 3 ولكن هذا الهبوط يكون غير مشع لليزر وهذا الهبوط مشار اليه بالرسم بالرمز Ra. بما انه زمن العمر لانتقال الليزر L طويل بالمقارنة الانتقال الغير مشع Ra (τ32>> τ43) ، ونجد ان الذرات سوف تتراكم في المستوى 3 (مستوى الليزر العلوي) ، والتي قد تنبعث بشكل تلقائي (الانبعاث التلقائي)او بواسطة الانبعاث المنشط الى مستوى 2(مستوى الليزر السفلي او المنخفض ). هذا المستوى ايضا يكون غير مشع وايضا نجد هبوط الذرات بشكل سريع الى المستوى الارضي ويكون انتقال سريع غير مشع يرمز له Rb. وكما حدث من قبل ، السرعة بالهبوط وايضا الانتقال الغير مشع (radiationless) يؤدي الى نتيجة ان تكون حزمة الضخ ذات تعداد سكاني(N4 ≈ 0). في النظام الرباعي المستوى ، أي ذرة في مستوى الليزر المنخفض E2 ايضا سوف تهبط بسرعة بعملية عكس الاثارة (de-excited) ، مما يؤدي الى حصول نتيجة تصفير الذرات تقريبا في ذلك المستوى (N2 ≈ 0). وهذا امر مهم ، لأن أي تراكم للذرات في المستوى 3 (مستوى الليزر الاعلى) وسوف يشكل لنا اتقلاب الشعبية بالنسبة للمستوى 2. وهذا ينتج عنه N3 > 0 ، وبالتالي N3 > N2 ، وبالتالي حدوث انقلاب التعداد. وهكذا التكبير الضوئي ، وعمل الليزر ، يمكن ان يحدثا على فرض تردد يساوي ν32 و (E3-E2 = hν32). بما انه سوى عدد قليل من الذرات يجب ان تتهيج الى مستوى الليزر الاعلى لتكوين انقلاب التعداد، اي ان الليزر رباعي المستوى هو اكثر كفاءه بكثير من الليزر ثلاثي المستوى، والأكثر عملية هي الليزرات من هذا النوع. في الواقع ، العديد وأكثر من أربعة مستويات طاقة قد يكون لهم دور في عملية الليزر ، مع وجود التعقيد في عمليات الاثاره وعمليات الهبوط التي تحدث بين هذه المستويات. وبصفة خاصة ، حزمة الضخ قد تتكون من عدة مستويات متميزه للطاقة ، او سلسلة متواصلة من المستويات ، التي تسمح بالضخ الضوئي للوسط لمدى واسع من الأطوال الموجيه. علما ان في كل من الليزر الثلاثي والرباعي المستوى، طاقة ضخ للانتقال هي أكبر من ان انتقال الليزر. وهذا يعني اذا كان ضخ الليزر ضوئيا، وتواتر عملية ضخ الخفيفه يجب ان تكون اكبر من تلك الناتجة من ضوء الليزر. وبعباره اخرى ، فان الطول الموجي للمصدر الضوئي الضاخ هو اطول من الطول الموجي لليزر . ومن الممكن في بعض الاوساط الى استخدام الامتصاصات المتعددة للفوتون (multiple photon absorptions ) بين انتقالات متعددة لمستويات طاقة دنيا (multiple lower-energy transitions ) لتصل الى مستوى الضخ (pump level) ؛في هذه الحالة يسمى الليزر بتحويل اشعه الليزر (up-conversion lasers). بينما في كثير من الليزر عملية الليزر تنطوي على انتقال الذرات بين مختلف المستويات الالكترونيه للطاقة، ليست هذه هي الاليه الوحيدة التي يمكن ان تؤدي في العمل الليزر . فعلى سبيل المثال ، هناك العديد من الليزرات الشائعة (مثل ليزر الصبغة، ليزر ثاني اوكسيد الكربون) حيث وسط الليزر تتألف من جزيئات ، ومستويات الطاقة تتعلق بانماط المستويات المتذبذبة والاهتزازية وتذبذب الجزيئات. في بعض الاوساط من الممكن ، عن طريق اضافة بصريات معينة او مجال الموجات الدقيقة ، الى استخدام ثاتير التشاكه الكمي ( quantum coherence) للحد او التقليل من اثار عكس الاثارة الى المستوى الارضي. هذا الاسلوب ، المعروفة باسم اصدار اشعاعات منتظمة مثل الليزر دون العكس (lasing without inversion)، وهذا يتيح لحصول تكبير ضوئي من دون الحاجة الى انقلاب التعداد بين مستويين. 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