علم پشت فناوری جوش لیزری چیست؟

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که علم پشت فناوری جوش لیزری چیست؟ و چه چیزی لیزرها را اینقدر قدرتمند و دقیق می کنند؟ در هسته خود، لیزرها دستگاه های جذابی هستند که از اصول فیزیک و اپتیک برای تولید پرتوهای متمرکز نور استفاده می کنند. این فناوری در بسیاری از زمینه ها، از پزشکی و مخابرات گرفته تا تولید و سرگرمی، انقلابی ایجاد نموده است. درک نحوه عملکرد لیزرها نه تنها قابلیت های آنها را آشکار می کند، بلکه اهمیت آنها را در زندگی روزمره ما را برجسته می نماید.

در این مقاله، ما به علم پشت فناوری جوش لیزری می پردازیم، اجزای کلیدی که باعث عملکرد لیزرها می شوند، انواع مختلف لیزرها و کاربردهای متعدد آنها را بررسی خواهیم نمود. اگر در مورد نحوه کار لیزرها کنجکاو باشید یا در این زمینه متخصص باشید، این مقاله واقعیت عمیق تری از این فناوری باورنکردنی و تأثیرگذار بر دنیای امروزه را به شما ارائه می دهد.

لیزر دقیقا چیست؟

لیزر (مخفف کلمه تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده) وسیله ای است که یک پرتو نور بسیار متمرکز تولید می کند. بر خلاف منابع نور معمولی مانند لامپ ها، که نور را در همه جهات و در طیف گسترده ای از طول موج ها ساطع می کنند، نور لیزر از سه جهت کلیدی منحصر به فرد است:

انسجام

امواج نور لیزر در فاز با یکدیگر هستند، به این معنی که آنها به صورت سازمان یافته و هماهنگ با هم حرکت می کنند. این همان چیزی است که به پرتو لیزر اجازه می دهد تا در فواصل طولانی بدون پراکندگی متمرکز بماند.

تک رنگ

لیزرها معمولاً نور را با یک طول موج یا رنگ ساطع می کنند که به آنها ویژگی تک رنگ بودن بسیار می دهد. به عنوان مثال، لیزر قرمز نور را در درجه اول در یک سایه قرمز ساطع می کند، در حالی که نور خورشید یا لامپ های استاندارد طول موج های زیادی (رنگ ها) نور را به طور همزمان ساطع می کنند.

جهت

لیزرها نوری بسیار جهت دار تولید می کنند، به این معنی که در یک پرتو تنگ و بسیار باریک حرکت می کند که در فواصل طولانی متمرکز باقی می ماند. این خاصیت جهت دهی به لیزر اجازه می دهد تا برای کاربردهای دقیق مانند برش مواد یا انجام جراحی های ظریف استفاده گردد.

 توسعه لیزرها یک سفر شگفت انگیز بوده که بیش از صد سال طول کشده است و با پیشرفت های علمی دگرگونی قابل توجهی داشته است. در ادامه مروری کوتاهی بر نقاط عطف و کلیدی تاریخ فناوری جوش لیزری پرداخته ایم.

حتما مطالعه کنید : جوشکاری و برش لیزری چیست؟

مبانی نظری اولیه (۱۹۱۷)  لیزر

منشاء فناوری جوش لیزری را می توان به آلبرت انیشتین اشاره نمود که در سال ۱۹۱۷ مقاله ای را منتشر کرد که در آن اصل انتشار تحریک شده را تشریح کرد. در این کار، او پیشنهاد کرد که یک اتم می‌تواند فوتون‌ها را زمانی که توسط انرژی خارجی تحریک می‌شود آزاد کند و زمینه‌ای را برای توسعه آینده فناوری لیزر فراهم نماید.

اولین میزر (۱۹۵۳)

اولین وسیله موفقی که از اصل انتشار تحریک شده استفاده کرد، میزر (تقویت مایکروویو توسط انتشار تشعشعات تحریک شده) بود. میزر که توسط چارلز تاونز و آرتور لئونارد شاولو ساخته شد، در فرکانس های مایکروویو کار می کرد و قادر به تقویت امواج مایکروویو بود. از آنجایی که کار آنها جایزه نوبل فیزیک را در سال ۱۹۶۴ به ارمغان آورد، این پیشرفت زمینه را برای توسعه لیزرها فراهم نمود.

تولد لیزر (۱۹۶۰)

کلمه “لیزر” مخفف کلمه “تقویت نور توسط انتشار تحریک شده تابش” است. مخفف اصول کلیدی در پس چگونگی عملکرد لیزرها، تمرکز بر تقویت نور از طریق فرآیند انتشار تحریک شده را برجسته می نماید.

این اصطلاح که توسط فیزیکدان گوردون گولد در سال ۱۹۵۷ ابداع شد، با این حال این اصطلاح پس از ساخت اولین لیزر موفق توسط تئودور میمن در سال ۱۹۶۰ به طور گسترده ای شناخته شد و مورد استفاده قرار گرفت. این لیزر یک پرتو منسجم از نور قرمز تولید می کند که تولد رسمی فناوری جوش لیزری را نشان می دهد.

توسعه انواع مختلف لیزر (دهه ۱۹۶۰-۱۹۷۰)

پس از موفقیت میمن ، انواع مختلفی از لیزرها توسعه یافتند:

لیزر هلیوم-نئون (۱۹۶۰): لیزری گازی که پرتوی پیوسته از نور قرمز را ساطع می کرد و به طور گسترده در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گرفت.

لیزر دی اکسید کربن (۱۹۶۴): این لیزر که توسط ویلیام سی میلر ساخته شد، در طیف مادون قرمز عمل کرد و کاربردهایی در برش و جوشکاری مواد پیدا نمود.

لیزر نیمه هادی (۱۹۶۲) :اولین لیزر نیمه هادی که به عنوان دیود لیزر نیز شناخته می شود، در اوایل دهه ۱۹۶۰ ساخته شد. این دیود لیزری فشرده و کارآمد ساخته شده از آرسنید گالیم (GaAs) تکنولوژی لیزر را متحول نمود و منجر به پیشرفت در ارتباطات نوری و لوازم الکترونیکی مصرفی گردید.

پیشرفت در فناوری جوش لیزری

دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ پیشرفت‌های چشمگیری را در فناوری جوش لیزری ایجاد گردید. در این دوره، لیزرهای فایبر توسعه یافتند، که انتقال نور کارآمد را ممکن ساختند و برای ارتباطات از راه دور ضروری گردیدند. علاوه بر این، لیزرهای حالت جامد، به ویژه لیزرهای دوپ شده با نئودیمیم، به دلیل قدرت و تطبیق پذیری بالا، محبوبیت یافتند و کاربردهایی در پزشکی، تولید و تحقیقات پیدا کردند.

کاربردهای لیزر در پزشکی (دهه ۱۹۸۰ تا کنون)

لیزرها در دهه ۱۹۸۰ به طور گسترده در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار گرفتند. معرفی جراحی لیزیک چشم، لیزر موهای زائد و فتودینامیک تراپی تطبیق پذیری و دقت لیزر در درمان شرایط مختلف پزشکی را به نمایش گذاشت.

نوآوری و تحقیق مداوم (دهه ۱۹۹۰ تا کنون)

در دهه‌های ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰ شاهد تحقیقات و نوآوری‌های مداوم در فناوری لیزر بوده ایم. پیشرفت‌ها در لیزرهای فوق سریع (لیزرهایی که پالس‌های نور را در فمتوثانیه ساطع می‌کنند) باعث پیشرفت در زمینه‌هایی مانند علم مواد و محاسبات کوانتومی گردیدد. ظهور دیودهای لیزری کاربردهای بیشتری را در لوازم الکترونیکی مصرفی، از جمله پخش کننده های CD و DVD، اسکنرهای بارکد و چاپگرهای لیزری گسترش داد.

منبع : سایت hygradelaser