پیشنهاد
استفاده از گسیل
القایی از
یک سیستم با جمعیت معکوس برای
تقویت امواج
میکروویو بطور
مستقل بوسیله وبر (Weber)
، جوردون (Gordon)
، زیگر (Zeiger)
، تاونز (Townes)
، باسو (Basov)
و پروخورو (Prokhorov)
داده شد. اولین استفاده عملی از
چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه
جوردون ، زیگر و تاونز در دانشگاه
کالیفرنیا انجام
شد. این گروه نام میزر (MASER)
را که از ابتدای حروف " Microwave
Amplification by Stimulated
Emission of Radiation " تشکیل
شده بود برای آن برگزیدند.
اولین میزر با استفاده از گذار
میکروویو در مولکولهای آمونیاک (NH3)
ساخته شد. در سال 1958 اولین بار
پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای
نوری در
مقالهای توسط اسکاولو (Schawlow)
و تاونز داده شد. در سال 1960
یعنی کمتر از دو سال دیگر، میمن (Maiman)
موفق به ساخت لیزر
پالسی یاقوت شد.
این لیزر
پیوسته کار (CW)
که لیزر
گازی هلیوم نئون بود،
در سال 1961 توسط علی جوان ایرانی
ساخته شد. در سال 1962 نیز
پیشنهاد لیزرهای نیمه‌هادی مطرح
گردید.
سیر تحولی و رشد
اختراع
لیزر به سال 1958 با نشر مقالات
علمی در رابطه با میزر اشعه
مادون قرمز و
نوری بر می‌گردد. نشر مقالات
مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی
توسط دانشمندان در
سر تا سر جهان گردید. در بخش
ارتباطات نیز کارشناسان توانایی
لیزر را که جایگزین ارسال یامخابره
الکتریکی شود،
تایید نمودند. اما اینکه چگونه
پالسها را مخابره نمایند، مشکلات
زیادی را بوجود آورد. در سال 1960
دانشمندان پالس نور را مخابره
نمودند سپس از لیزر استفاده کردند.
لیزر، نور خیلی زیادی را تولید
نمود که بیش از میلیونها بار
روشنتر از نور
خورشید بود.
متاسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی
تحت تاثیر شرایط
جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای
کم ارتفاع ،
چیزهای موجود در آزمایش‌های
مربوط به هوا از
قبیل پرندگان قرار
گیرد.
دانشمندان نیز
طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از
برخورد با موانع را پیشنهاد
نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند
سیگنالهای تلفن را
ارسال دارد. اختراع مهم دیگر
موج‌بر فیبر
نوری بود
که شرکتهای مخابراتی برای ارسال
صدا ، اطلاعات و تصویر از آن
استفاده می‌کنند. امروزه ، ارتباطات
الکترونیکی بر
پایه فوتونها استوار
می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول
موج یا
رنگهای مختلف نوری برای ارسال ،
تریلیون بیت فیبر
نوری استفاده می‌کند. بعد از
اینکه لیزر
دی اکسید کربن در
سال 1964 اختراع شد کاربرد
لیزر در زمینه های پزشکی خیلی
توسعه یافت و برای جراحان این
امکان را فراهم نمود تا به جای
استفاده از چاقوهای
جراحی از فوتون استفاده
نمایند. امروزه لیزر می‌تواند
وارد بدن گردد، اعمال جراحی را
انجام دهد، در صنایع در کارهای
ساختمانی در وسایل نظامی و غیره
کاربردهای فراوان آنرا می‌توان
مشاهده نمود.
همدوسی زمانی لیزر:
همدوسی زمانی فوتونهای نور
لیزر به
معنی هماهنگی بین آنها از لحاظ
وضعیت ارتعاشی (فاز) آنهاست. همدوسی
مکانی نور لیزر به
معنی هماهنگی بین فوتونهای تشکیل
دهنده نور لیزر از لحاظ راستای
انتشار آنهاست. به لحاظ همدوسی
زمانی که در نور لیزر وجود دارد،
قدرت تأثیرگذاری فوتونهای آن در
نقطه هدف بسیار بالاتر از نورهای
معمولی است؛ زیرا طبق اصل
برهمنهی امواج ،
بدلیل همفاز بودن این فوتونها،
میدانهای الکتریکیشان مستقیما با
هم جمع شده و میدانی قوی را بوجود
می آورند.
همچنین به لحاظ همدوسی مکانی نور
لیزر ، نور خروجی بصورت باریکه‌ای
جهتمند از آن خارج شده و می‌تواند
تا مسافتهای طولانیتری بدون افت
چشمگیر توانش طی کند و نیز بوسیله
کانونی کردن آن در نقطه کوچکی می‌توان
به شدتهای بسیار بالایی دست یافت.
نور لیزر نوری تقریباً تکرنگ است.
مشخصه رنگ در نور به فرکانس آن
وابسته است، بنابراین ، نور
فوتونهای لیزر در محدوده کوچک
فرکانسی گسیل می‌شوند، درحالیکه
منابع نور معمولی گستره فرکانسی
بسیار بالایی را دارند.
معیار تکرنگی یا خلوص نور لیزر ،
پهنای فرکانسی آن است که طبق
تعریف ، فاصله دو فرکانسی است که
منحنی توزیع فرکانسی نورهای گسیلی
در نصف ماگزیمم آن دارند. این
فاصله در لیزرها فوق‌العاده کمتر
از منابع نور معمولی یا منابع نور
گازی است.
این به معنای آن است که اکثر
انرژی تابشی لیزرها حول فرکانس
مرکزی آن می‌باشد. در منابع
معمولی ، برعکس لیزرها منحنی
توزیع فرکانسی بسیار وسیع است و
پهنای فرکانسی آن نیز نتیجتا
بسیار زیاد است. بنابراین ، اگر
بخواهیم که نور این منابع را با
استفاده از مثلا فیلتر و یا یک
تجزیه‌گر بصورت تقریباً تکرنگ
دربیاوریم، از شدت آن به‌شدت
کاسته خواهد شد.
تقسیم بندی لیزرها
لیزرها بر
اساس آهنگ خروج انرژی از آنها به
دو دسته "پیوسته‌کار" و "پالسی"
تقسیم‌بندی می‌شوند. نور لیزرهای
پیوسته‌کار بطور
پیوسته گسیل می‌شود، ولی نور لیزرهای
پالسی در
زمانهای کوتاه که به این زمان "دوام
پالس" گفته می‌شود ارائه می‌گردد.
فاصله زمانی ارائه دو پالس متوالی
معمولاً خیلی بیشتر از زمان دوام
پالس است. لیزرهای پالسی به‌دلیل
اینکه می‌توانند انرژی خود را در
زمان کوتاهی ارائه دهند، معمولاً
دارای توانهای بالاتری می‌باشند.
لیزرها را براساس حالت ماده
لیزرزا هم به لیزرهای
حالت جامد ، لیزرهای
گازی ، لیزر
رزینه ، لیزرهای
نیمه‌هادی (دیودهای
لیزری)، و لیزرهای الکترون آزاد
تقسیم‌بندی می‌کنند. همچنین ممکن
است لیزرها را براساس نوع ماده
تشکیل‌دهنده محیط لیزرزایی نیز
تقسیم‌بندی کرد. لیزر
یاقوت ،
لیزر نئودیوم- یق، لیزر دی اکسید
کربن، لیزر
هلیوم- نئون و
انواع لیزرهای دیگر براین اساس
نامگذاری شده‌اند
