أنواع الليزر

إن قدرة الليزر على توصيل الضوء المركّز بدقة متناهية جعلته جزءًا لا يتجزأ من مجموعة واسعة من الصناعات. في هذه المقالة، سوف نستكشف الأنواع المختلفة من الليزر وتطبيقاتها والمزايا التي تجعلها متعددة الاستخدامات.

ما هو الليزر؟

في الأساس، الليزر هو جهاز يولد الضوء من خلال عملية الانبعاث المحفز للإشعاع. وعلى عكس الضوء العادي، الذي ينتشر في جميع الاتجاهات، فإن ضوء الليزر مركّز ومتماسك للغاية، مما يعني أن موجات الضوء تتحرك بطريقة متزامنة. هذه الدقة تجعل الليزر مفيدًا بشكل لا يصدق في التطبيقات التي تتطلب دقة متناهية، مثل الجراحة والتصنيع وأنظمة الاتصالات.

ميزة الليزر

تشتهر أشعة الليزر بدقتها وقوتها وكفاءتها. وعلى عكس مصادر الضوء الأخرى، يمكن لأشعة الليزر تركيز طاقة مكثفة على مساحة صغيرة، مما يسمح لها بقطع المواد أو علاج الحالات الطبية أو نقل البيانات بسرعات عالية بشكل لا يصدق. كما أن هذه القدرة على توجيه طاقة الضوء المركزة تجعل أشعة الليزر أكثر كفاءة في استخدام الطاقة مقارنة بمصادر الضوء التقليدية الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن ضبط الليزر لإصدار الضوء عند أطوال موجية محددة، مما يجعله قابلاً للتكيف مع مجموعة واسعة من التطبيقات. سواء كنت بحاجة إلى لحام المعادن، أو إجراء جراحة العيون، أو مسح الباركود في السوبر ماركت، فمن المحتمل أن يكون هناك ليزر مصمم خصيصًا لهذه المهمة.

ليزر الحالة الصلبة

تُعد أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة واحدة من أكثر الأنواع استخدامًا في التطبيقات الصناعية والطبية. تستخدم أشعة الليزر هذه مادة صلبة (عادةً ما تكون بلورة أو زجاجًا) كوسيط لتضخيم الضوء. عادةً ما يتم ضخ أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة بواسطة صمام ثنائي أو مصدر ضوء آخر وهي معروفة بموثوقيتها وقوتها العالية.

من أمثلة الليزر ذي الحالة الصلبة ليزر الشريحة الدقيقة 1535 نانومتر . إنه خيار متعدد الاستخدامات وصغير الحجم لمجموعة متنوعة من التطبيقات. يوفر ليزر الحالة الصلبة المضخوخ بالديود (DPSS) هذا خرجًا دقيقًا وعالي الطاقة، مما يجعله مناسبًا لمهام مثل معالجة المواد والبحث العلمي والعلاج الطبي. بفضل تصميمه ذي الحالة الصلبة، يوفر ليزر الشريحة الدقيقة 1535 نانومتر أيضًا متانة وكفاءة متزايدة وعامل شكل أصغر، مما يجعله مثاليًا للبيئات ذات المساحة المحدودة.

تحقق من ذلك:ليزر الحالة الصلبة المضخوخ بالديود مقابل ليزر الحالة الصلبة

ليزر الغاز

تستخدم أشعة الليزر الغازية غازًا أو خليطًا من الغازات كوسيط ليزر. وأكثر أنواع أشعة الليزر الغازية شيوعًا هي ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر أيونات الأرجون، والمعروفة بقوة خرجها العالية وقدرتها على إنتاج ضوء متماسك عبر أطوال موجية مختلفة.

تتميز أشعة الليزر التي تعمل بثاني أكسيد الكربون بشكل خاص في الصناعات التي تتطلب القطع والنقش والعلامات على مواد مثل المعدن والخشب والبلاستيك. تعمل هذه الليزر عن طريق تحفيز خليط من الغازات (ثاني أكسيد الكربون عادةً) لإنتاج ضوء الأشعة تحت الحمراء، والذي يمكن تركيزه على قطع أو نقش المواد بدقة شديدة. جعلت تنوع وقوة أشعة الليزر التي تعمل بالغاز منها حجر الزاوية في كل من التطبيقات الصناعية والطبية.

أشباه الموصلات أو الليزر (ثنائيات الليزر)

تُستخدم ليزرات أشباه الموصلات، المعروفة أيضًا باسم ثنائيات الليزر، على نطاق واسع في الاتصالات السلكية واللاسلكية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ومجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية. وعلى عكس أنواع الليزر الأخرى التي تستخدم البلورات أو الغازات كوسيط، تستخدم ليزرات أشباه الموصلات مواد أشباه الموصلات لإنتاج الضوء. هذه الليزرات صغيرة الحجم، وموفرة للطاقة، وقادرة على إنتاج الضوء في نطاق واسع من الأطوال الموجية.

يعد ليزر أشباه الموصلات بطول موجي 905 نانومتر مثالاً ممتازًا على ليزر أشباه الموصلات ، والذي يوفر أداءً ممتازًا في كل من التطبيقات الصناعية والتجارية. تعد ثنائيات الليزر مثل 905 نانومتر مفيدة بشكل خاص في مجالات مثل الليدار (كشف الضوء وتحديد المدى)، وأجهزة الاستشعار البصرية، والتشخيصات الطبية. الحجم الصغير والكفاءة العالية والإنتاج القابل للضبط يجعل ليزر أشباه الموصلات بطول موجي 905 نانومتر خيارًا مرنًا للغاية لمجموعة متنوعة من الأغراض، بما في ذلك تحديد المدى والمسح ثلاثي الأبعاد وأنظمة الأمان.

تتمتع أشعة الليزر شبه الموصلة بمجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات تتراوح من الاتصالات إلى الأجهزة الطبية الحيوية. إن حجمها الصغير ووقت استجابتها السريع وقدرتها على العمل عند أطوال موجية مختلفة تجعلها خيارًا شائعًا في التقنيات المتطورة مثل الاتصالات عبر الألياف الضوئية والتحليل الطيفي القائم على الليزر.

ليزر الألياف

تستخدم هذه الليزرات الألياف الضوئية كوسيلة لكسب الضوء، مما يجعلها مضغوطة وفعالة للغاية. وعلى عكس الليزرات التقليدية، التي تعتمد على مكونات ضخمة، تتمتع ليزرات الألياف بميزة القدرة على توصيل أشعة قوية من إعداد صغير وخفيف الوزن.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لليزر الليفي في جودة شعاعه العالية وكفاءته الممتازة، مما يجعله مثاليًا للمهام الدقيقة مثل القطع والنقش واللحام. تعني قابلية التوسع لليزر الليفي أنه يمكن تخصيصه ليناسب تطبيقات مختلفة، من التصنيع الصناعي إلى الإجراءات الطبية. تجعله قوته وقدرته على التعامل مع مخرجات الطاقة العالية قيمًا بشكل خاص للصناعات التي تتطلب المتانة والاستخدام المستمر.

تُستخدم ليزرات الألياف عادةً في معالجة المواد والاتصالات البصرية وحتى في البحث العلمي. وبفضل قدرتها على إصدار الضوء بأطوال موجية مختلفة، يمكن تصميم ليزرات الألياف لتلبية احتياجات أي تطبيق تقريبًا. كما تعني كفاءتها أنها تهدر قدرًا ضئيلًا للغاية من الطاقة، مما يجعلها خيارًا فعالاً من حيث التكلفة على المدى الطويل.

الليزر السائل (ليزر الصباغة)

الليزر السائل، المعروف أيضًا باسم ليزر الصبغة، هو نوع من الليزر القابل للضبط والذي يستخدم الأصباغ العضوية السائلة كوسيط للكسب. الميزة الرئيسية لليزر الصبغي هي قابليته للضبط على نطاق واسع، مما يعني أنه يمكنه إصدار الضوء عبر مجموعة واسعة من الأطوال الموجية. وهذا يجعله مفيدًا بشكل خاص في التحليل الطيفي والبحث الطبي الحيوي والتشخيصات القائمة على الليزر، حيث تكون هناك حاجة إلى أطوال موجية محددة للتحليل أو العلاج.

تعمل أشعة الليزر الصبغي عن طريق إثارة جزيئات الصبغة بمصدر ضوء خارجي (غالبًا مصباح فلاش أو ليزر آخر)، مما يجعلها تصدر الضوء. يمكن ضبط الشعاع الناتج على نطاق واسع عن طريق ضبط خصائص الصبغة والإعداد البصري. تجعل هذه القدرة على ضبط الأطوال الموجية بسهولة أشعة الليزر الصبغي لا تقدر بثمن لتطبيقات البحث التي تتطلب التحكم الدقيق في انبعاث الضوء.

الليزر الكيميائي

الليزر الكيميائي هو نوع فريد من الليزر الذي يولد الضوء باستخدام تفاعل كيميائي لإثارة الجزيئات في وسط الليزر. تتمتع هذه الليزرات بإخراج طاقة عالي ويمكنها العمل بقوة عالية جدًا، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات محددة حيث تكون هناك حاجة إلى طاقة مكثفة.

إن المثال الأكثر شيوعًا لليزر الكيميائي هو الليزر الكيميائي CO2، والذي يعتمد على التفاعل الكيميائي بين ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى لإنتاج ضوء الأشعة تحت الحمراء القوي. تُستخدم هذه الليزرات عادةً في التطبيقات العسكرية والمعالجة الصناعية والأبحاث. إن قدرتها على توليد مخرجات طاقة عالية للغاية في موجة مستمرة تجعلها الخيار الأمثل للمهام التي تتطلب طاقة كبيرة، مثل قطع أو لحام المواد السميكة.

ليزر بخار المعدن

تعد ليزرات بخار المعدن فئة مثيرة للاهتمام من الليزرات التي تستخدم أبخرة المعادن، مثل الصوديوم أو البوتاسيوم أو النحاس، كوسيط ليزر. تشتهر هذه الليزرات بقدرتها على إنتاج ضوء متماسك للغاية بخطوط طيفية ضيقة نسبيًا. تُستخدم ليزرات بخار المعدن عادةً في التحليل الطيفي والعلاجات الطبية وضخ أنواع أخرى من الليزر.

ومن الأمثلة المعروفة ليزر بخار النحاس، الذي ينتج ضوءًا أخضر أو ​​أزرق مكثفًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب أطوال موجية عالية الدقة. وتُقدَّر هذه الليزرات لقدرتها على توليد أشعة مستقرة وقوة عالية على مدى فترات قصيرة، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في بعض التطبيقات العلمية والطبية، بما في ذلك الجراحة بالليزر والتصوير التشخيصي.

صناعة تطبيقات تكنولوجيا الليزر

وتلعب أنواع الليزر المختلفة أيضًا دورًا رئيسيًا في الصناعات المختلفة، مثل الرياضات الخارجية، والطيران، والرؤية الليلية، وأنظمة الليزر بالأشعة تحت الحمراء.

• البنادق والصيد: مشاهد الليزر، أجهزة تحديد المدى للصيد (للرماية الدقيقة)
• الرياضات الخارجية: أجهزة قياس المسافات بالليزر للجولف وأجهزة قياس المسافات بالليزر ومسح التضاريس (تسلق الجبال والتوجيه)
• قياس المسافة ومراقبة البيئة: LiDAR لقياس التضاريس والبيئة وجودة الهواء والكشف عن الغاز
• الطائرات بدون طيار والملاحة: تجنب العوائق بالليزر وتحديد المواقع بدقة
• الصناعة والتصنيع: القطع بالليزر واللحام والعلامات
• الطب: الجراحة والعلاج بالليزر (طب العيون، طب الأسنان، الخ.)
• الاتصالات: اتصالات الليزر (نقل البيانات عبر الألياف الضوئية)، البحث العلمي والمختبرات

خاتمة

من خلال فهم الأنواع المختلفة من الليزر، من الليزر ذي الحالة الصلبة والليزر الغازي إلى الثنائيات شبه الموصلة، يصبح من الأسهل أن نرى لماذا أصبح الليزر جزءًا حيويًا من عالمنا الحديث. إن تنوعه وكفاءته ودقته تجعله لا غنى عنه في الحياة اليومية والتقنيات المتطورة.