لیزر چیست و چه كاربردهایی دارد؟

ليزر نوری نامرئی در طيف نوری مادون قرمز که با چشم ديده نميشود. اين نور دارای انرژی فراوان است و سير آن خطی بطرف نقطه هدف می باشد. نور معمولی در حقيقت دارای طيفی از نور است که با کمترين طول موج اشعه ماوراءبنفش تا بيشترين طول موج مادون قرمز می باشد ولی ليزر دارای فقط يک نوع نور با طول موج مشخصی می باشد. انرژی نور ليزر چندين هزار برابر نور طبيعی است. سومين خاصيت نور ليزر دقت و پائين بودن خاصيت انتشار نور می باشد. بطوری که نور تابيده شده از يک دستگاه ليزر مدرن در فاصله طولانی مسير مستقيم خود را حفظ کرده و شعاع نور تابيده شده در خروج از دستگاه برابر شعاع نور رسيده به هدف می باشد.
ليزر دارای کاربرد های فراوان در صنايع نظامی، غير نظامی، علوم و تحقيقات و همچنين در علم پزشکی است.
کاربرد ليزر در علم پزشکی و از جمله در بيماری های پوستی از حدود چهل سال پيش شروع شده و با پيشرفت دستگاه های دقيق، منظم، موثرتر و کم عارضه تر جايگاه ويژه و وسيعی در درمان بيماريها پيدا کرده است. مکانيسم اثر ليزر جذب نور پر انرژی توسط بافت هدف می باشد. با تابش نور پر انرژی ليزر بافت هدف شديدآ گرم می شود و بعضی سلولها را تخريب می کند در حالی که بافت اطراف بدون صدمه سالم می مانند. برای هر ضايعه و بيماری خاصی بايد در انتخاب نوع ليزر دقت فراوانی داشت. در ليزر بيماری های پوستی دو رنگدانه مورد هدف قرار می گيرند. ملانين و هموگلوبين دو نقطه هدف اين گونه ليزر ها است. و با تاباندن يک نور از يک دستگاه خاص با طول موج مشخص، نور به نقطه هدف برخورد کرده و هدف را با سوزاندن تخريب می کند.

کاربرد ليزر در بيماريهای پوستی و زيبائی
انواع مختلف ليزر در درمان بيماريهای پوستی و زيبائی کاربرد دارد که بطور اختصار شامل:
۱- درمان ضايعات و خالهای عروقی که رنگ اينها معمولاْ قرمز می باشد که شامل: رگ های واريسی، رگهای قرمز زير پوستی که معمولاْ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و يا به هر دليلی که پوست نازک شده باشد بوجود می آيند، ماه گرفتگی، آنژيوم عنکبوتی، گرانولوم پيوژنيکوم و غيره ... در اين بيماريها نقطه هدف پرتو ليزر هموگلوبين می باشد که در گلبولهای قرمز وجود دارد.
۲- درمان انواع ضايعات رنگی و رنگدانه ای پوست که شامل: خال و خالکوبی. در اينجا نقطه هدف پرتو ليزر ملانين و رنگ های خالکوبی می باشد.
۳- درمان و کاهش موهای زائد و نا خواسته. در اينجا نيز نقطه هدف ملانين است که در ساقه و ريشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روسن و سفيد که فاقد ملانين هستند با ليزر از بين نمی رود و نياز به درمان های ديگر مثل الکتروليز دارند.
۴- کاهش چين و چروک، فرورفتگی ها و جای زخم و جوش
۵- درمان بعضی بيماريهای پوستی مانند: زگيل، کلوئيد يا گوشت اضافه، ترک های پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترميم زخم، داءصدف، پيسی و غيره ...
۶- گاهی از ليزر برای برش بافت و يا برش در مواقع جراحی مشابه تيغ جراحی استفاده ميکنند. در روش ليزر خونريزی کمتر است.
بايد توجه داشت که روش های ديگری نيز بجز ليزر برای درمان بيماری های پوستی و زيبائی وجود دارد که کم هزينه تر هستند. بنابراين در صورت عدم موفقيت ساير روش ها؛ می توان نتايج ليزر را هم امتحان کرد.

لیزر های نیمه رسانا

نوعی از لیزر که حریان برق را مستقیما به جریان منظمی از فوتون ها تبدیل می کند ( این عمل صرفا با گذر جریان نیرومند و صیقل دادن وجوه انتهایی بلور آرسنید گالیوم به عنوان آینه های لیزر صورت می گیرد). کشف این لیزر تقریبا تصادفی بود چون برخی از فیزیکرانان متوجه شده بودند که از دو قطبی های نیمه رسانا درخشش هایی با طول موجی در حدود 7000 آنگستروم خارج می شود و آن را به گسیل القایی نسبت دادند و بر همین پایه لیزر نیمه رسانا را طراحی کردند.

این لیزر ها از اجسامی که در الکترونیک کاملا شناخته شده است ساخته می شوند و همه این اجسام از دسته اجسام نیمه رساناها هستند مانند آرسنید گالیوم و ژرمانیوم. البته لیزر های نیمه رسانا از موادی چون InP, InAS, PbTe, PbSe نیز ساخته می شوند.

لیزر های نیمه رسانا دارای پیوند گاه p-n می باشند که وجه n به پتانسیل منفی بسته می شود و وحه P نیز به پتانسیل مثبت بسته می شود. عنصرهایی که ناحیه P را تشکیل می دهند الکترون های ظرفیتی کمتری نسبت به ناحیه n و حفره هایی در ناحیه P بوجود می آید.

ولی چه خاصیتی از نیمه رسانا ها آنها را در ساخت لیزر های نیمه رسانا ممتاز می کند؟ نیمه رساناها از نظر مقاومت الکتریکی جایی بین مواد رسانا و مواد نارسانا دارند. در آنها فاصله بین نوار رسانش و نوار ظرفیت در حدود یک الکترون ولت است و این امر اندکی رسانایی الکتریکی را موجب می شود. رسانایی نیمه رساناها بر خلاف رساناها با افزایش دما افزایش می یابد. برای شروع گسیل القایی جریان بسیار بالایی از آن می گذرانند جریان باعث ایجاد گرما می شود. همین گرما منجر به تغییر شکل بلوری این اجسام نسبت به حالت نخستین می شود و حال آنکه اندکی تغییر شکل باعث از کارافتادگی لیزر می گردد. بنابراین باید شیوه ای یافت که لیزر را خنک کند.

شرایط لازم برای عمل این مجموعه بدین ترتیب یافته شد که در دمای زیر 20 درجه کلوین (منفی 253 سانتی گراد) جریانی در حدود 200 آمپر لازم است ولی در دمای نیتروژن مایع این جریان می تواند به 750 آمپر و در 300 درجه کلوین به 50000 آمپر بر سانتی متر مربع برسد. در این هنگام است لیانی یا نور تابی الکتریکی آغاز می شود و لیزر به کار می افتد و تابش هایی با فرکانس های ده به توان ده هرتز تولید می کند.

رسانای بی آلایش مثل ژرمانیوم با ظرفیت 4 و یا اتمی با یک ظرفیت بیشتر مانند فسفر و ایندیوم 5 ظرفیتی آن را آغشته کرده باشد. این عمل را فرآیند آلایش و یا ناخالصی گویند. وقتی که آلایش صورت می گیرد لیزر در ناحیه n دارای الکترون و ناحیه p دارای حفره پیدا می کند و در نتیجه نیمه رسانا آلایشی دارای دو تراز انرژی ناخالصی دهنده و پذیرنده ایجاد می کند.

تنظیم اینگونه لیزر ها نسبت به لیزر های دیگر آسانتر است زیرا با تغییر میدان مغناطیسی یا با اعمال دما و فشار می توان آنها را تنظیم کرد. اما برای تنظیم لیزر های گازی و جامد تنها با تغییر ظریب کیفیت می توان عمل تنظیم را انجام داد اما باید توجه داشت که همه این شرایط باید در اوضاع تنظیم شده ای ویژه انجام پذیرد. اما برتری لیزر های نیمه رسانا بیشتر به خاطر دگر آهنگی (مدوله سازی) بالا و بازدهی بالایی در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهای اندک آن از دیگر مزایای این نوع لیزرهاست.
__________________

لیزرهای دیودی نیم رسانا پرفروشترین نوع لیزر در جهان هستند. این لیزرها اولین بار در سال 1962 ساخته شدند و گفته می‌شود اکنون در مرحله‌ای هستند که از بسیاری جهات قابل قیاس با موقعیت صنعت الکترونیک سیلیسیومی در حدود 25 سال پیش است. بدون تردید نیروی اصلی در پس این پیشرفت ، رشد سریع صنعت مخابرات است، اما ذخیره سازی اطلاعات (خواندن/نوشتن CD ، پویشگرهای رمز میله‌ای) ، اشاره به دور (نشانگرهای لیزری) و کاربردهای ماشین کاری نیز اهمیت روزافزونی یافته‌اند.
طی چند سال اخیر لیزرهای دیودی به توانایی خروجی بالاتر ، ابعاد کوچکتر ، کارایی بالاتر ، اعتماد پذیری بیشتر و از همه اینها مهمتر به پوشش طول موجی پهنتر از IR میانه تا انتهای آبی رنگ طیف الکترومغناطیس ، دست یافته‌اند. برای سالهای متمادی ، دستیابی به منابع نوری تکفام کوک همدوس ، با عملکرد آسان و ارزان از IR میانه تا UV ، هدفی برای متخصصان طبف بینی بوده است. به غیر از طیف بینیهای متداول جذبی و فلوئورسانی ، طیف بینی رامان و بیضی سنجی نیز از لیزرهای دیودی به عنوان منابع نور همدوس بهره‌مند شده‌اند.
به تازگی متخصصان طیف بینی ، فنون با حساسیت زیاد مثل طیف بینی درون حفره را با لیزرهای دیودی ترکیب کرده‌اند. در طیف بینی بنیادی ، کاربرد منابع لیزری جدید به تعیین ساختار رادیکالهای آزاد یا گونه‌های خوشه‌ای عجیب و غریب منجر شده است. برای نظارتهای اتمسفری ، لیزرهای دیودی دمای اتاق که در 8 تا 13µM نشر می‌کنند، پیشرفتی اساسی به سمت بهبود کیفیت هوا هستند.
در پزشکی ، کاربرد لیزرهای دیودی در مقطع نگاری نوری و در تجزیه غیر تزریقی خون ، مثلا پیش بینی سطح گلوکز خون ، تشخیص پزشکی را با انقلابی مواجه کرده است. در صنعت ، حسگرهای شیمیایی ارزان قیمت در کنترل فرآیند اهمیت یافته‌اند، برای کنترل در محل فرآیندهای احتراقی ، آشکار سازی پسماندهای گازی در نقطه تخلیه و کنترل کیفیت در صنایع دارویی و غذایی لیزرهای دیودی دیگری نیز هستند که برای اندازه گیریهای جریان ، شمارش و سنجش ابعاد ذرات سودمندند.
ارتعاشهای خوب
IR میانه، یکی از محدوده‌های طیف الکترومغناطیسی است که لیزرهای دیودی در آن به ایفای نقش پرداخته‌اند. مطالعه ارتعاشهای بنیادی مولکولها که در این ناحیه اتفاق می‌افتد، تا کنون بر لیزرهای دیودی ساخته شده از نمکهای سرب که با سرمازایی خنک شده‌اند متکی بوده است. با این حال تجهیزات خنک کننده با سرمازایی بر هزینه‌های خرید و عملیاتی چنین لیزرهایی بسیار می‌افزاید. لیزرهای دیودی IR میانه که از ترکیبات همانند ساخته شده‌اند و در دمای اتاق کار می‌کنند، کم کم به عنوان جانشینی برای حسگرهای شیمیایی ارزان مطرح می‌شوند.
گفتنی است این حسگرها برای آشکار سازی اتمسفری و آلودگی و همچنین نظارت بر فرآیندهای صنعتی بکار می‌روند. مثلا ، نیم رساناهایی مانند aLgAssB/iNgAaSb که تا زیر 3000nm کار می‌کنند. دستیابی به اکثر ارتعاشهای کششی C_H را مقدور می‌سازند. نشر لیزر در این طول موجها ، به دلیل وجود گاف نوار باریک که ساختار الکترونی این مواد را می‌سازد، امکان پذیر است. در نتیجه فقط مقدار بسیار کمی انرژی برای ارتقای الکترونها به انرژی بالاتر نوار رسانش ، مورد نیاز است.
با این حال مهیجترین پیشرفت در آشکارسازی IR میانه ، ساخت لیزرهای آبشار کوانتومی (QCL) است. این لیزرها را اولن بار دانشمندان بل لبز - لوسنت در آمریکا در سال 1994 ارائه کردند که با روشی کاملا متفاوت از لیزرهای دیودی نیم رسانای معمول کار می‌کنند. طول موج نوری که آنها نشر می‌کنند به گاف نوار نیم رسانا بستگی ندارد، بلکه بیشتر به ضخامت لایه‌های سازنده نیمرسانا در قطعه وابسته است.
لیزرهای دیودی در عمل
یک لیزر نیم رسانا اساسا از اتصال بین یک نیم رسانای نوع P (غنی از "حفره‌های" مثبت) و یک نیم رسانای نوع n (غنی از الکترونها) تشکیل می‌شود. بر اثر عبور جریان الکتریکی از محل اتصال ، الکترونها و حفره‌ها می‌توانند باز ترکیب شوند که در این فرآیند نور نشر می‌شود. طول موج نشر با گاف نوار ماده نیم رسانایی که دیود را می‌سازد، تفاوت انرژی لازم برای صعود الکترون از نوار انرژی والانس پایینتر به نوارهای رسانش پرانرژی‌تر در بالا تعیین می‌شود. در وسایل ساده با تغییر جریان الکتریکی بکار رفته یا دمای لیزر ، تنظیم طول موج مقدور می‌شود.
با ماده گالیم آرسنید (GaAs) خالص یک طول موجی ساخته شد، اما در عمل به علت نیاز و دشواری در تطابق شبکه ، این امر با محدودیت مواجه می‌شود. لیزرها با هر دو روش رشد همراستای بلور با باریکه مولکولی و رسوب دهی شیمیایی بخار فلز - آلی ساخته می‌شوند. این لیزرها با داشتن 50 درصد تبدیل الکتریسیته به نور ، کارآمدترین نوع لیزرند که در نتیجه باعث کاهش هزینه عملیاتی می‌شود.
هرگاه لایه به اندازه کافی نازک باشند (کمتر از 20nm) مکان الکترونهای نیم رسانا فقط در یک بعد محدود می‌شود: حالتهای انرژی در نوارهای والانس و رسانش کوانتیده شده و فقط ترازهای انرژی معینی مجاز می‌شود. لذا لایه‌های نیم رسانا مانند چاههای کوانتومی خواهند بود و می‌توان آنها را با لایه‌های غیر فعال (غیر لیزر ساز) روی هم چید و لیزرهایی ساخت که قادرند نور خروجی پر توانتری تولید کنند. در این QCL ها ، الکترونها از چند مرحله پی در پی افت انرژی ، می‌گذرند و همزمان با حرکت در نوعی آبشار الکترونی ، فوتون نشر می‌دهند. فاصله نزدیک نوارهای انرژی الکترونی ، نشر نور در گستره IR میانه تا دور را ممکن می‌سازد. چندین گروه پژوهشی ، در حال رقابت برای تولید نوع تجاری QCL در گستره 6 تا 12µm هستند که دریچه مهمی را بر روی نظارت اتمسفری ، خواهد گشود.
در سال 1998 گروه فدریکاکاپاسوازبل لبز - لوسنت تکنولوژی ، لیزری تولید کرد که دارای شبکه بلوری AlInAs/InGaAs با فواصل بین اتمی منطبق با شبکه InP بود و می‌توانست در 8,3µm با توان تپی 180mW در دمای اتاق ، نشر کند. امروزه می‌توان لیزرهایی را که در این محدوده کار می‌کنند از GaAs/AlGaAs تهیه کرد، که هم ارزانترند و هم آسانتر ساخته می‌شوند. هر چند نتایج اخیر گروه کاپاسو در آشکارسازی مقادیر ناچیز گازهایی مانند CH4 ، N2O هنوز به حد حساسیت آشکارسازی لیزرهای نمک سرب ، یعنی در حد ppb یا کمتر ، نرسیده است.
لیزرهای حفره عمودی نشر کننده از سطح (VCSEL) نوعی لیزر جدید هستند. آنها که عمدتا برای مخابرات نوری ساخته شده‌اند، برای کار در طول موج بلند و با خروجی تپی 2,9µm در دمای اتاق ، نیز بکار می‌روند. آنها کیفیت باریکه بهتری ایجاد می‌کنند و از بسیاری از لیزرهای جانشین که در طول موجهای بلندتر کار می‌کنند، آسانتر ساخته می‌شوند. در سال 1997، دیرک رله ، برند زومپف و هاینتس - دتلف کرونفلت ، از دانشگاه صنعتی برلین ، روش دیگری برای تولید تابش IR میانه برای آشکارسازی گازی ، ارائه دادند. آنها در یک بلور AgGaSe2 ، خروجی دو لیزر دیودی IR نزدیک (یکی در 1290µm و دیگری 1572nm) را باهم مخلوط و نوری با فرکانس متفاوت در حدود 7,2µm) 1380cm-1) برای شناسایی SO2 تولید کردند.

کنترل در خط
هم اکنون لیزرهای دیودی نیم رسانا در IR نزدیک ، به ویژه در حوالی طول موجهای مخابراتی 1300 و 1550nm ، کاملا توسعه یافته‌اند. بهبود فنون ساخت در حال حاضر به معنی امکان پذیر شدن ساخت لیزرهایی است که در طول موجهای بسیار دقیقی کار می‌کند. مثلا ، لیزرهای پسخوری توزیع یافته (DFB) که معمولا با قرار دادن یک شبکه گزینشگر درون حفره لیزر ، برای صاف کردن طول موجهای مطلوب ، ساخته می‌شوند، به عنوان حسگرهای شیمیایی ارزان قیمت در نظارت بر انتشار آلاینده‌ها و کنترل فرآیند، بالقوه مفیدند.
گروه من در دانشگاهها درزفیید ، برای استفاده از لیزرهای دیودی در کنترل فرآیند در خط از طریق نظارت در محل ، به ویژه در محیطهای خطرناک که در آن باریکه لیزر با استفاده از تار نوری به درون واکنشگاه هدایت می‌شود، فنونی را توسعه داده است. برای کنترل فرآیند و بهبود کارایی ، می‌توان تجزیه سریع محتوی واکنشگاه را به یک حلقه پسخور متصل کرد. با همکاری مارتین پمبل از دانشگاه سالفورد ، توانستیم به واکنشهایی که درون واکنشگاهها به طریق رسوب دهی شیمیایی بخار انجام می‌گیرند نظر بیندازیم. گفتنی است این واکنشها ، فهم مهمی برای تولید بسیاری از پوشش دهیهای ظریف سطحی را فراهم می‌سازند.
محدویتهای طیف بینی با لیزر دیودی
یکی از محدویتهای طیف بینی با لیزر دیودی آن است که به علت باریکی گستره تنظیم طول موج ، یک لیزر معمولا فقط می‌تواند یک گونه شیمیایی را شناسایی کند. رانالد هانسون و همکاران در دانشگاه استانفورد با بکار گیری روشی موسوم به تقسیم چندگانه طول موج (WDM) بر این مشکل غلبه کردند و توانستند در یک اتاقک احتراق ، چند گونه مختلف و خواص آنها را مشاهده کنند. روش WDM عبارت است از ارسال همزمان چند طول موج مختلف از درون یک تار نوری. هانسون و گروهش با استفاده از سه لیزر دیودی با تنظیبم جداگانه ، توانستند بطور همزمان غلظت H2O ، O2 و نیز دما و فشار را در شعله H2 _ O2.
مسئله دیگر در آشکار سازی همزمان چند گونه شیمیایی ، احتمال "خط روی خط افتادن" یا تداخل علائم است. دانشمندان CSO Mesure در فرانسه ، برای اجتناب از این مشکل به هنگام اندازه گیری تابش زیر قرمز در فضا ، از یک لیزر دیودی IR نزدیک که روی مقادیر جذبی چرخشی - ارتعاشی C2H2 (در حدود 1530nm) تثبیت شده بود، به عنوان منبع مرجع استفاده کرده‌اند.
کار آنها بخشی از یک پژوهش 5 ساله مربوط به تداخل سنج زیر قرمز ارزیابی اتمسفری (IASI) اما مهندسان مخابرات برای جلوگیری از مشکل خط روی افتادن ، وقتی که چند طول موج مدوله شده کم فاصله در فرکانسهای GHz از درون یک تار نوری ارسال می‌شود، از همین رویکرد استفاده می‌کنند. "قفل کردن" طول موج لیزر روی استانداردهای مولکولی نظیر HCN و C2H2 ، هر گونه تداخل بین علائم مختلف را متوقف می‌کند.
خروجی پر انرژی
دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در سانتریابارا با استفاده از بلورهای لیتیم نیوبات (LiNbOsub>3) یا پتاسیم فسفات. فرکانسای خروجی از لیزرهای دیودی را در انتهای پر انرژی‌تر طیف الکترومغناطیسی دو برابر کرده‌اند. این کار می‌تواند در ناحیه آبی فرابنفش طیف الکترومغناطیسی ، توانهای خروجی در حد 0,1mW تولید کند. در این طول موجها ، لیزرهای دیودی قادرند عناصری مانند آلومینیم (394nm) ، گالیم (403nm) و ایندیم (410nm) را شناسایی و رشد لایه‌های نیمرسانا ، از جمله ساخت سایر لیزرهای دیودی را تعقیب کنند. در مقایسه با لامپهای کاتد تو خالی متداول که در طیف بین جذب اتمی بکار می‌روند.
لیزرهای دیودی ، کوک پذیرند (شناسایی چند گونه‌ای امکان پذیر می‌سازند)، پر شدت ترند (بنابراین داده‌ها را سریعتر کسب می‌کنند) و کنترل دقیقتری را مقدور می‌سازند. انتهای آبی طیف الکترومغناطیسی ، یکی از فعالترین حوزه‌های پژوهشی درباره لیزرهای دیودی است که در آن ، لیزرهای بر پایه GaN ، شدت و سرعت انتقال داده‌های ذخیره شده را به حداکثر می‌رسانند. برای شیمیدانان ، لیزرهای آبی ، عملا برای دستیابی به گذارهای الکترونی مولکولهایی مانند O3 و NO2 مفید است و به ساخت سیستمهای قابل حمل نظارت اتمسفری می‌انجامد.
حسگرهای تار نوری
گسترش سریع صنعت مخابرات ، جدا از کابلهای تار نوری برای انتقال داده‌ها ، به توسعه حسگرهای تار نوری برای ارسال نور به مکانهای دور دست منجر شده است. حسگرهای تار نوری می‌توانند یا ذاتی باشند یا عارضی ، در اولی ، تغییرات در محیط مستقیما بر خواص تار اثر می‌گذارد. مثلا در تنش سنجها ، تار ، تغییر در محیط مستقیما بر خواص تار اثر می‌گذارد. مثلا در تنش سنجها ، تار ، تغییر شکل ناشی از خمش خود را حس می‌کند. بر اثر خم شدن تار ، نور به بیرون از آن نشت می‌کند. از طرف دیگر ، حسگرهای عارضی تغییر محیطی را به تغییر در خواص عبور نور در تار تبدیل می‌کنند.

تارهای نوری بر اساس بازتاب درونی کلی باریکه نور عمل می‌کنند، بنابراین هرگاه ضریب شکست نور در تار تغییر کند، نور می‌تواند به بیرون نشت کند. از این مسئله می‌توانیم برای آشکار سازی تغییر ارتفاع سطح مایع یا برای اندازه گیری با تفکیک پایین فشار درون مایع استفاده کرد. بخشی از میدان الکترومغناطیسی نور لیزر به خارج از تار هم گسترش می‌یابد و مولکولهای در سطح یا نزدیک تار می‌توانند این موج محو شونده را جذب کنند.

در سال 1997، یواخیم کاستز و ماوروس تا که از مؤسسه فرانهوفر در آلمان از این پدیده برای آشکار سازی هیدروکربنها در آب استفاده کردند. روشی که آنها استفاده کردند یعنی تجزیه موج محو شونده با لیزرهای دیودی (Ewald) ، عبارت است از استفاده از تارهای نقره هالید در IR میانه که با فیلم بسیاری نازکی روکش شده است. هیدروکربنها درون این اندود بسپاری نفوذ می‌کنند و از روی جذبهای اثر انگشتی‌شان شناسایی می‌شوند. به علت جذب قوی آب در ناحیه IR استفاده از طیف بینی معمولی عبوری IR امکان پذیر نیست.

حکایتهای درونی
طیف بینی جذب درون حفره ای لیزر (Iclas) فناوری حساسی است که طیف بینی سال با لیزرهای گازی بزرگ و لیزرهای رنگینه‌ای بکار برده می‌شده است. این روش شامل تقویت جذب نور لیزر ، با قرار دادن نمونه درون حفره لیزر به جای خارج آن است. فوتونهای لیزر بین دو آینه انتهایی سازنده حفره لیزر به جلو و عقب بازتابیده می‌شوند و عملا طول مسیر جذب را هزاران مرتبه افزایش می‌دهند. پیترتوشک و والری بف در دانشگاه هامبورگ ، از این اصل برای ساختن یک آشکار ساز بسیار کوچک و حساس آلودگی گازی استفاده کرده‌اند.

لیزر دیودی مورد استفاده ، عملا برای تأمین توان لیزر 20cm آنهاست که از یک تار نوری فلوئور و زیرکوناتی دوپه شده با اتمهای پروزئودیمیم و ایتربیم تشکیل شده بود. نور لیزر دیودی در 850nm ، اتمهای دوپه کننده را در تار برانگیخته و نور مرئی نشر می‌کند. گفتنی است همانطوری که که تقویت می‌شود، اگر نمونه یک گاز در یک انتهای حفره در جلوی آینه نیم باز تابیده قرار داده شود، متخصصان طیف بینی می‌توانند طیف جذبی تقویت شده را آشکار کنند.
__________________

لیزر

ليزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation میباشد و به معنای تقويت نور توسط تشعشع تحريک شده است.اولين ليزر جهان توسط تئودورمايمن اختراع گرديد و از ياقوت در ان استفاده شده بود. در سال 1962پروفسورعلی جوان اولين ليزرگازی را به جهانيان معرفی نمود و بعدها نوع سوم وچهارم ليزرها که ليزرهای مايع ونيمه رسانا بودند اختراع شدند.در سال 1967 فرانسويان توسط اشعه ليزر ايستگاههایزمينی شان دو ماهواره خود را در فضا تعقيب کردند, بدين ترتيب ليزر بسيار کار بردیبه نظر آمد.نوری که توسط ليزر گسيل می گردد در يک سو و بسيار پر انرژی و درخشندهاست که قدرت نفوذ بالايی نيز دارد بطوريکه در الماس فرو ميرود . امروزه استفاده ازليزر در صنعت بعنوان جوش اورنده فلزات و بعنوان چاقوی جراحی بدون درد در پزشکیبسيار متداول است.

ليزرها سه قسمت اصلیدارند:
۱-پمپ انرژی يا چشمه انرژی: که ممکن است اين پمپ اپتيکی ياشيميايی و ياحتی يک ليزر ديگر باشد
۲- ماده پايه وزفعال که نام گذاری ليزربواسطه ماده فعال صورت ميگيرد
۳- مشدد کننده اپتيکی : شامل دو اينه بازتابندهکلی و جزئی می باشد

طرز کار يک ليزرياقوتی:
پمپ انرژی در اين ليزر از نوع اپتيکی ميباشد ويک لامپ مارپيچیتخليه است(flash tube) که بدور کريستال ياقوت مدادی شکلی پيچيده شده(ruby) کريستالياقوت ناخالص است و ماده فعال ان اکسيد برم و ماده پايه ان اکسيد الومينماست.
بعد از فعال شدن اين پمپ انرژی کريستال يا قوت نور باران می شودو بعضی ازاتمها رادر اثرجذب القايی-stimulated absorption برانگيخته کرده وبه ترازهای بالاترمی برد.

پديده جذب القايی: اتم برانگيخته = اتم+فوتون
با ادامه تشعشع پمپ تعداد اتمهای برانگيخته بيشتر از اتمهای با انرژی کم ميشودبه اصطلاح وارونی جمعيت رخ می دهد طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک اتمهایبرانگيخته توان نگهداری انرژی زيادتر را نداشته وبه تراز با انرژی کم بر ميگردندوانرژی اضافی را به صورت فوتون ازاد می کنند که به اين فرايند گسيل خودبخودی گفتهمی شود ولی از انجايی که پمپ اپتيکی
مرتب به اتمها فوتون می تاباند پديده ديگريزودتر اتفاق می افتد که به ان گسيل القايی-stimulated emission گفته می شود .وقتیيک فوتون به اتم برانگيخته بتابد ان را تحريک کرده و زودتر به حالت پايه خود بر میگرداند.
گسيل القايی: اتم+دو فوتون = اتم برانگيخته+ فوتون
اين فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگيخته ميکنند و واکنش زنجير وار تکرارمی شود.
بخشی از نور ها درون کريستال به حرکت در می ايند که توسط مشددهایاپتيکی درون کريستال برگرداننده می شوند واين نورها در همان راستای نور اوليه هستدبتدرج با افزايش شدت نور لحظه ای می رسد که نور ليزر از جفتگر خروجی با روشنايیزياد بطور مستقيم خارج می شود .
ليزر CO2
ليزرهاي گازي نوع خاصي از ليزر است كه در آنگازي داخل يك لوله ي شفاف مثل لامپ مهتابي مي رود. عبور جريان از اين لوله باعث رفتو آمد ِ فوتون مي شود. اولين نوع ِ اين ليزرها هليم نئون بود. يعني همين ليزرهايخانگي و مدارس. اين ليزر ِ ايمن توسط يك ايراني در مؤسسه ي بل به نام دكتر علي جواناختراع شد. نوع ديگر ليزر ليزر CO2 است. البته در محفظه ي آن هليوم و مقدارينيتروژن هم هست. كاز نيتروژن انرژي ِ الكترودها را ذخيره مي كند. پس از برخوردمولكولهاي نيتروژن به مولكول CO2 اين انرژي انتقال مي يابد. مولكولهاي CO2 برانگيخته مي شوند. گاز هليوم به انتقال ِ انرژي كمك مي كند. همچنين كمك مي كند تامولكولهاي دي اكسيد كربن زودتر به ترازهاي انرژي عادي يا حالت عادي خود برگردند. اين ليزرها بازده خوبي دارند.

كاربردهاي ليزر :

تمام نگاري

[IMG]file:///H:/Book/لیزر/انجمن%20علمی%20دانشجویی%20فیز� �� �� �ک%20دانشگاه%20بوعلی%20سینا%20� �� �� �دان_files/clip_image001.jpg[/IMG]
تمام نگاري ( هولوگرافي) يك تكنيك انقلابي است كه عكسبرداري سهبعدي (يعني كامل ) از يك جسم و يا يك صحنه را ممكن مي كند. اين تكنيك در سال 1948توسط گابور ابداع شد ( در آن زمان به منظور بهتر كرده توان تفكيك ميكروسكوپالكتروني پيشنهاد شد) و به صورت يك پيشنهاد عملي در آمدو اما قابليت واقعي اينتكنيك پس از اختراع ليزر نشان داده شد.
اساس تمام نگاري به اين صورت است كهباريكه ليزر بوسيله آينه كه قسمتي از نور را عبور مي دهد به دو باريكه ( بازتابيدهو عبوري) تقسيم مي شوند. باريكه بازتابيده مستقيما به صفحه حساس به نور برخورد ميكند در حالي كه باريكه عبوري جسمي را كه بايد تمام نگاري شود روشن مي كند. به اينترتيب قسمتي از نوري كه از جسم پراكنده شده هم روي صفحه حساس ( فيلم ) مي افتد. بهعلت همدوس بودن باريكه ها يك نقش تداخلي از تركيب دو باريكه روي صفحه تشكيل مي شودحالا اگر اين فيلم ظاهر شود و تحت بزرگنمايي كافي بررسي شود مي توان اين فريزهايتداخلي را مشاهده كرد. فاصله بين دو فريز تاريك متوالي معمولا حدود 1 ميكرومتر است. اين نقش تداخلي پيچيده است و هنگامي كه صفحه را به وسيله چشم بررسي مي كنيم به نظرنمي رسد كه حامل تصوير مشابه با جسم اوليه باشد اما اين فريزهاي تداخلي در واقعحامل ضبط كاملي از جسم اوليه است.

حال فرض كنيد كه صفحه ظاهر شده را دوباره به محلي كه در معرض نورقرار داشت بازگردانيم و جسم تحت مطالعه را برداربم باريكه بازتابيده اكنون بافريزهاي روي صفحه برهمكنش مي كنند و دوباره در پشت صفحه يك باريكه پراشيده ايجاد ميكندبنابراين ناظري كه به صفحه نگاه مي كند جسم را در پشت صفحه مي بيند طوري كهانگار هنوز هم جسم در آنجاست.
يكي از جالبترين خصوصيات تمام نگاري اين است كه جسم بازسازي شدهرفتار سه بعدي نشان مي دهد بنابراين با حركت دادن چشم از محل تماشا مي توان طرفديگر جسم را مشاهده كرد. توجه كنيد كه براي ضبط تمام نگار بايد سه شرط اصلي رابراورد: الف) درجه همدوسي نور ليزر بايد به اندازه كافي باشد تا فريزهاي تداخلي درروي صفحه تشكيل شود. ب) وضعيت نسبي جسم - صفحه و باريكه ليزر نبايد در هنگامتاباندن نور به صفحه كه حدود چند ثانيه طول مي شكد تغيير كند در واقع تغيير محلنسبي بايد كمتر از نصف طول موج ليزر باشد تا از درهم شدن نقش تداخلي جلوگيري كند. ج) قدرت تفكيك صفحه عكاسي بايد به اندازه كافي زياد باشد تا بتواند فريزهاي تداخليرا ضبط كند.
تمام نگاري به عنوان يك تكنيك ضبط و بازسازي تصوير سه بعدي بيشترينموفقيت را تاكنون در كاربردهاي هنري داشته است تا در كاربردهاي علمي . اما بر اساستمام نگاري از يك تكنيك تداخل سنجي تمام نگاشتي در كاربردهاي علمي به عنوان وسيلهاي براي ضبط و اندازه گيري واكنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدي استفاده شدهاست.

اندازه گيري و بازرسي

خصوصياتجهتمندي درخشايي و تكفامي ليزر باعث كاربردهاي مفيد زيادي براي اندازه گيري وبازرسي در رشته مهندسي سازه و فرايندهاي صنعتي كنترل ابزار ماشيني شده است. در اينبخش تعيين فاصله بين دو نقطه و بررسي آلودگي را نيز مد نظر قرار مي دهيم
يكي از معمولترين استفاده هاي صنعتي ليزر هم محور كردن است. براياينكه يك خط مرجع مستقيم براي هم محور كردن ماشين آلات در ساخت هواپيما و نيز درمهندسي سازه براي ساخت بناها پلها و يا تونلها داشته باشيم استفاده از جهتمندي ليزرسودمند است. در اين زمينه ليزر به خوبي جاي وسايل نوري مانند كليماتور و تلسكوپ راگرفته است. معمولا از يك ليزر هليم - نئون با توان كم استفاده مي شود و هم محوركردن عموما به كمك آشكارسازهاي حالت جامد به شكل ربع دايره ايانجام مي شود. محلبرخورد باريكه ليزر روي گيرنده با مقدار جريان نوري روي هر ربع دايره معين مي شود. در نتيجه هم محور شدن بستگي به يك اندازه گيري الكتريكي دارد و در نتيجه نيازي بهقضاوت بصري آزمايشگر نيست. در عمل دقت رديف شدن از حدود 5?m تا حدود 25?m به دستآمده است.
از ليزر براي اندازه گيري مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده ازليزر بستگي به بزرگي طول مورد نظر دارد . براي مسافتهاي كوتاه تا 50 متر روشهايتداخل سنجي به كار گرفته مي شوند كه در آن ها از يك ليزر هليم - نئون پايدار شدهفركانسي به عنوان منبع نور استفاده مي شود. براي مسافتهاي متوسط تا حدود 1 كيلومترروشهاي تله متري شامل مدوله سازي دامنه به كار گرفته مي شود. براي مسافت هاي طولانيتر مي توان زمان در راه بودن تپ نوري را كه از ليزر گسيل شده است و از جسميبازتابيده مي شود اندازه گيري كرد.
در اندازه گيري تداخل سنجي مسافت از تداخل سنج مايكلسون استفاده ميشود. باريكه ليزر به وسيله يك تقسيم كننده نور به يك باريكه اندازه گيري و يكباريكه مرجع تقسيم مي شود باريكه مرجع با يك آينه ثابت بازتابيده مي شود در حاليكه باريكه اندازه گيري از آينه اي كه به جسم مورد اندازه گيري متصل شده استبازتاب پيدا مي كند. سپس دو باريكه بازتابيده مجددا با يكديگر تركيب مي شوند بهطوري كه با هم تداخل مي كنند و دامنه تركيبي آن ها با يك آشكار ساز اندازه گيري ميشود. هنگامي كه محل جسم در جهت باريكه به اندازه نصف طول موج ليزر تغيير كندسيگنال تداخل از يك ماكزيموم به يك مينيموم مي رسد و سپس دوباره ماكزيموم مي شود. بنابراين يك سيستم الكترونيكي شمارش فريزها مي تواند اطلاعات مربوط به جابجايي جسمرا به دست دهد. اين روش اندازه گيري معمولا در كارگاههاي ماشين تراش دقيق مورداستفاده قرار مي گيرد و امكان اندازه گيري طول با دقت يك در ميليون را مي دهد. بايديادآوري كرد كه در اين روش فقط مي توان فاصله را نسبت به يك مبدا اندازه گيري كرد. برتري اين روش در سرعت دقت و انطباق با سيستم هاي كنترل خودكار است.
براي فاصله هاي بزرگتر از روش تله متري مدوله سازي دامنه استفاده ميشود و فاصله روي اختلاف فاز بين دو باريكه ليزر مدوله مي شود و فاصله از روي اختلاففار بين دو باريكه گسيل شده و بازتابيده معين مي شود. باز هم دقت يك در ميليون است. از اين روش در مساحي زمين و نقشه كشي استفاده مي شود. براي فواصل طولاني تر از 1كيلومتر فاصله با اندازه گيري زمان پرواز يك تپ كوتاه ليزري گسيل شده از ليزر ياقوتو يا ليزر CO2 انجام مي گيرد. اين كاربردها اغلب اهميت نظامي دارند و در بخشيجداگانه بحث خواهد شد كاربردهاي غير نظامي مانند اندازه گيري فاصله بين ماه و زمينبا دقتي حدود 20 سانتي متر و تعيين برد ماهواره ها هم قابل ذكر است.
درجه بالاي تكفامي ليزر امكان استفاده از آن را براي اندازه گيريسرعت مايعات و جامدات به روش سرعت سنجي دوپلري فراهم مي سازد. در مورد مايعات ميتوان باريكه ليزر را به مايع تابانده و سپس نور پراكنده شده از آن را بررسي كرد. چون مايع روان است فركانس نور پراكنده شده به خاطر اثر دوپلر كمي با فركانس نورفرودي تفاوت دارد. اين تغيير فركانس متناسب با سرعت مايع است. بنابراين با مشاهدهسيگنال زنش بين دو پرتو نور پراكنده شده و نور فرودي در يك آشكار ساز مي توان سرعتمايع را اندازه گيري بدون تماس انجام مي شود. و نيز به خاطر تكفامي بالاي نور ليزربراي برد وسيعي از سرعتها خيلي دقيق است.
يكي از سرعت سنجهاي خاص ليزر اندازه گيري سرعت زاويه اي است. وسيلهاي كه براي اين منظور طراحي شده است ژيروسكوپ ليزريناميده مي شود و شامل ليزري استكه كاواك آن به شكل حلقه اي است كه از سه آينه به جاي دو آينه معمول استفاده ميشود. اين ليزر مي تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم درخلاف آن به دور حلقه تامين كند. فركانسهاي تشديدي مربوط به هر دو جهت انتشار را ميتوان با استفاده از اين شرط كه طول تشديد كننده ( حلقه اي ) برابر مضرب صحيحي ازطول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زماني كه لازم است نوريك دور كامل بزند زاويه آينه هاي تشديد كننده به اندازه يك مقدار خيلي كوچك وليمحدود حركت خواهد كرد. طول موثر براي باريكه اي در همان جهت چرخش تشديد كننده ميچرخد كمي بيشتر از باريكه اي است كه در جهت عكس مي چرخد. در نتيجه فركانس هاي دوباريكه اي كه در خلاف جهت يكديگر مي چرخند كمي تفاوت دارد و اختلاف اين فركانسهايمتناسب با سرعت زاويه اي تشديد كننده است . با ايجاد تپش بين دو باريكه مي توانسرعت زاويه اي را اندازه گيري كرد. ژيروسكوپ ليزري امكان اندازه گيري با دقتي رافراهم مي كند كه قابل مقايسه با دقت پيچيده ترين و گرانترين ژيروسكوپ هاي معمولياست.

كاربرد مصرفي ديگر و يا به عبارت بهتر كاربرد مصرفي واقعي عبارت ازديسك ويدئويي و ديسك صوتي است. يك ديسك ويدئو حامل يك برنامه ويدئويي ضبط شده استكه مي توان آن را بر روي دستگاه تلويزيون معمولي نمايش داد. سازندگان ديسك ويدئويياطلاعات را با استفاده از يك سابنده روي آن ضبط مي كنند كه اين اطلاعات به وسيلهليزر خوانده مي شود. يك روش معمول ضبط شامل برشهاي شياري با طول ها و فاصله هايمختلف است عمق اين شيارها 4/1 طول موج ليزري است كه از آن در فرايند خواندن استفادهمي شود. در موقع خواندن باريكه ليزر طوري كانوني مي شود كه فقط بر روي يك شياربيفتد. هنگامي كه شيار در مسير لكه باريكه ليزر واقغ شود بازتاب به خاطر تداخلويرانگر بين نور بازتابيده از ديوارهاي شيار و به آن كاهش پيدا مي كند. به عكسنبودن شيار باعث يك بازتاب قوي مي شود. بدين طريق مي توان اطلاعات تلويزيوني را بهصورت رقمي ضبط كرد.

كاربرد ديگر ليزرها نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظهنوري در كامپيوترهاست لطف اي حافظه نوري هم در توان دسترسي به چگالي اطلاعات حدودمرتبه طول موج است. تكنيك ضبط عبارت است از ايجاد سوراخ هاي كوچكي در يك ماده ماتيا نوعي تغيير خصوصيت عبور و بازتاب ماده زير لايه كه با استفاده از ليزرهاي باتوان كافي حاصل مي شود. و حتي مي تواند فيلم عكاسي باشد. اما هيچ يك از اين زيرلايه ها را نمي توان پاك كرد. حلقه هاي قابل پاك كردن بر اساس گرما مغناطيسيفروالكتريك و فوتوكروميك ساخته شده اند. همچنين حافظه هاي نوري با استفاده از تكنيكتمام نگاري نيز طراحي شده اند. نتيجتا اگر چه از لحاظ فني امكان ساخت حافظه هاينوري به وجود آمده است ولي ارزش اقتصادي آن ها هنوز جاي بحث دارد.

آخرينكاربردي كه در اين بخش اشاره مي كنيم گرافيك ليزري است. در اين تكنيك ابتدا باريكهليزر بوسيله يك سيستم مناسب روبشگر بر روي يك صفحه حساس به نور كانوني مي شود و درحالي كه شدت ليزر به طور همزمان با روبش از نظر دامنه مدوله مي شود به طوري كهبتوان آن را بوسيله كامپيوتر توليد كرد.( مانند سيستم هاي چاپ كامپيوتري بدون تماس ) و يا آنها را به صورت سيگنال الكتريكي از يك ايستگاه دور دريافت كرد( مانند پستتصويري). در مورد اخير مي توان سيگنال را به وسيله يك يك سيستم خواننده مناسب باكمك ليزر توليد كرد. وسيله خواندن در ايستگاه دور شامل ليزر با توان كم است كهباريكه كانوني شده آن صفحه اي را كه بايد خوانده شود مي روبد. يك آشكارساز نوريباريكه پراكنده از نواحي تاريك و روشن روي صفحه را كنترل مي كند و آن را به سيگنالالكتريكي تبديل مي كند. سيستم هاي ليزري رونوشت اكنون به طور وسيعي توسط بسياري ازناشران روزنامه ها براي انتقال رونوشت صفحات روزنامه به كار برده ميشود.


ارتباط نوري

استفاده از باريكهليزر براي ارتباط در جو به خاطر دو مزيت مهم اشتياق زيادي برانگيخت :
الف) اولين علت دسترسي به پهناي نوار نوساني بزرگ ليزر است. زيرامقدار اطلاعات قابل انتقال روي يك موج حامل متناسب با پهناي نوار آن است. فركانسموج حامل از ناحيه ميكروموج بخ ناحيه نور مرئي به اندازه 104 برابر افزايش مييابد و در نتيجه امكان استفاده از يك پهناي بزرگتر را به ما مي دهد.
ب) علت دوم طول موج كوتاه تابش است. چون طول موج ليزر نوعا حدود 104 مرتبه كوچكتر از امواج ميكرو موج است با قطر روزنه يكسان D واگرايي امواجنوري به اندازه 104 مرتبه نسبت به واگرايي امواج ميكرو موج كوچكتر است. بنابراينبراي دستيابي به اين واگرايي آنتن يك سيستم اپتيكي مي تواند به مراتب كوچكتر باشد. اما اين دو امتياز مهم با اين واقعيت خنثي مي شوند كه باريكه نوري تحت شرايط ديدضعيف در جو به شدت تضعيف مي شود. در نتيجه استفاده از ليزرها در ارتباطات فضاي باز ( هدايت نشده ) فقط در مورد اين موارد توسعه يافته اند :
الف) ارتباطات فضايي بين دو ماهواره و يا بين يك ماهواره و يكايستگاه زميني كه در يك شرايط جوي مطلوب قرار گرفته است. ليزرهايي كه در اين مورداستفاده مي شوند عبارتند از :
Nhttp://www.daneshju.ir/forum/images/...s/danesh_4.gifYAG ( با آهنگ انتقال 109 بيت در ثانيه ) و يا CO2 با آهنگانتقال 3*108 بيت در ثانيه ). گرچه CO2 نسبت به Nhttp://www.daneshju.ir/forum/images/...s/danesh_4.gif YAG داراي بازدهي بالاترياست و لي داراي اين اشكال است كه نياز به سيستم آشكارسازي پيچيده تري دارد و طولموج آن هم به اندازه 10 مرتبه بزرگتر از طول موج Nd : YAG است.
ب) ارتباطات بين دو نقطه در يك مسافت كوتاه مثلا انتقال اطلاعاتدرون يك ساختمان. براي اين منظور از ليزرهاي نيمرسانا استفاده مي شود.
اما زمينه اصلي مورد توجه در ارتباطات نوري مبتني بر انتقال از طريقتارهاي نوري است. انتقال هدايت شده نور در تارهاي نوري پديده اي است كه از سالهاپيش شناخته شده است اما تارهاي نوري اوليه فقط در مسافت هاي خيلي كوتاه مورداستفاده قرار مي گرفتند مثلا كاربرد متعارف آن ها در وسايل پزشكي براي اندوسكوپياست. بنابراين در اواخر سال 1960 تضعيف در بهترين شيشه هاي نوري در حدود 1000 دسيبل بر كيلومتر بود. از آن زمان پيشرفت تكنيكي شيشه و كوارتز باعث تغيير شگفت انگيزدر اين عدد شده است به طوري كه اين تضعيف براي كوارتز به 5/0 دسي بل بر كيلومتررسيده است. اين تضعيف فوق العاده كوچك آينده مهمي را براي كاربرد تارهاي نوري درارتباطات راه دور نويد مي دهد
سيستم ارتباطات تارهاي نوري نوعا شامل يك چشمه نور يك جفت كنندهنوري مناسب براي تزريق نور به تارها و درانتها يك فوتوديود است كه باز هم به تارمتصل شده است. تكرار كننده شامل يك گيرنده و يك گسيلنده جديد است. چشمه نور سيستماغلب ليزرهاي نيمرساناي نا هم پيوندي دوگانه است. اخيرا طول عمر اين ليزرها تا حدود 106 ساعت رسيده است. گرچه تا كنون اغلب از ليزر گاليم ارسنيد GaAs استفاده شدهاست ولي روش بهتر استفاده از ليزرهاي نا هم پيوندي است كه در آنها لايه فعال تركيبياز آلياژ چهارگانه به صورت In1-x Gax Asy P1-y است. در اين حالت لبه هاي P ,n پيوندگاه از تركيب دوگانه InP تشكيل شده است و با استفاده از تركيب y=2v2x مي توانترتيبي داد كه چهار آلياژ چهارگانه شبكه اي كه با InP جور شود با انتخاب صحيح x طولموج تابش را طوري تنظيم كرد كه در اطراف ?m 3/1 و يا اطراف 6/1 ?m واقع شود كهبه ترتيب مربوط به دو مينيموم جذب در تار كوارتز هستند. بسته به قطر d هسته مركزيتار ممكن است از نوع تك مدباشد براي آهنگ انتقال متداول فعلي حدود 50 مگابيت درثانيه معمولا از تارهاي چند مدي استفاده مي شود. براي آهنگ انتقال هاي بيشتر تارهايتك مدي مناسبتر به نظر مي رسند. گيرنده معمولا يك فوتوديود بهمني است اگر چه ممكناست از يك ديود PIN و يك ديود تقويت كننده حالت جامد مناسب نيز استفاده كرد.

ليزر در فيزيك وشيمي

اختراع ليزر و تكامل آن وابسته به معلومات پايه اي است كه دردرجه اول از رشته فيزيك و بعد از شيمي گرفته شده اند. بنابراين طبيعي است كهاستفاده از ليزر در فيزيك و شيمي از اولين كاربردهاي ليزر باشند
رشته ديگري كه در آن ليزر نه تنها امكانات موجود را افزايش دادهبلكه مفاهيم كاملا جديدي را عرضه كرده است طيف نمايي است. اكنون با بعضي از ليزرهامي توان پهناي خط نوساني را تا چند ده كيلوهرتز باريك كرد ( هم در ناحيه مرئي و همدر ناحيه فروسرخ ) و با اين كار اندازه گيري هاي مربوط به طيف نمايي با توان تفكيكچند مرتبه بزرگي ( 3 تا 6) بالاتر از روش هاي معمولي طيف نمايي امكان پذير ميشوند. ليزر همچنين باعث ابداع رشته جديد طيف نمايي غير خطي شد كه در آن تفكيك طيفنمايي خيلي بالاتر از حدي است كه معمولا با اثرهاي پهن شدگي دوپلر اعمال مي شود. اين عمل منجر به بررسيهاي دقيقتري از خصوصيات ماده شده است.
در زمينه شيمي از ليزر هم براي تشخيص و هم براي ايجاد تغييراتشيميايي برگشت ناپذير استفاده شده است. ( فوتو شيمي ليزري) به ويژه در فون تشخيصبايد از روش هاي (پراكندگي تشديدي رامان ) و ( پراكندگي پاد استوكس همدوس رامان ) (CARS) نام ببريم. به وسيله اين روشها مي توان اطلاعات قابل ملاحظه اي دربارهخصوصيات مولكولهاي چند اتمي به دست آورد ( يعني فركانس ارتعاشي فعال رامن - ثابتهايچرخشي و ناهماهنگ بودن فركانس). روش CARS همچنين براي اندازه گيري غلظت و دماي يكنمونه مولكولي در يك ناحيه محدود از فضا به كار مي رود. از اين توانايي براي بررسيجزئيات فرايند احتراق شعله و پلاسما ( تخليه الكتريكي) بهره برداري شده است.
شايد جالبتري كاربرد شيميايي ( دست كم بالقوه ) ليزر در زيمنه فوتوشيمي باشد. اما بايد در نظر داشته باشيم به خاطر بهاي زياد فوتونهاي ليزري بهرهبرداري تجاري از فوتوشيمي ليزري تنها هنگامي موجه استكه ارزش محصول نهايي خيليزياد باشد. يكي از اين موارد جداسازي ايزوتوپها اس