کاربردهای صنعتی لیزرها  

• با کانونی کردن لیزرهای پرتوان در نقطه‌ای روی فلزات می‌توان باعث ذوب شدن آن و درنتیجه برش یا جوش آنها و یا حتی حکاکی روی فلز یا سنگ با کیفیت بسیار بالاتر از دست شد.

• با مدوله کردن اطلاعات دیجیتالی توسط لیزرهای نیمه‌هادی و هدایت آن به داخل فیبرهای نوری می‌توان با سرعت فوق العاده بالایی اطلاعات را منتقل کرد.

• همچنین لیزرهای نیم‌هادی بطور گستردهای برای ضبط و بازخوانی اطلاعات در لوح فشرده (CD , DVD) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• لیزرپویینتینگها که لیزرهای نیم ‌هادی کم‌توان می‌باشند به ارزانی در دسترس عموم قرار دارند.

• چاپگرهای لیزری یکی از بزرگترین انقلابهای صنعت چاپ را سبب شده است.

• ماشینهای تسطیح اراضی کشاورزی نیز وجود دارند که از لیزر بهره می‌برند.

• حتی اسکن لیزری نیز ساخته شده که تصاویری سه ‌بعدی از شیء مورد نظر تهیه می‌کند.

• تصویربرداری هولوگرافی نیز با لیزر صورت می‌گیرد. برچسبهای هولوگرافی نیز برای افزایش ضریب امنیت برخی کارتهای شناسایی و یا محصولات مختلف کاربرد وسیعی یافته‌اند.
 

  کاربردهای نظامی لیزرها  

کاربردهای نظامی لیزر همواره رقم سنگینی را در تولید سیستمهای لیزری به خود اختصاص داده است. یکی از مهمترین کاربردهایی که امروزه در زمینه‌های نظامی وجود دارد فاصله یاب لیزری است. توانایی لیزر در تعیین موقعیت هدف با دقت بالا و سرعت بالا غیر قابل انکار است. لیزرها به علت داشتن واگرایی کم بعد از طی مسافت زیاد به عنوان فاصله یاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. اینک وضعیت به گونه‌ای است که هر هواپیمای جنگی که برای ضربه زدن به هدفهای زمینی از روش فرود و خیز استفاده می‌کنند، شانس زیادی به مصون ماندن در مقابل موشکهای زمین به هوای پیچیده پدافند موجود در اکثر نیروهای مسلح دنیا ندارد.

o فاصله ‌یابی توسط لیزر نیز از دیگر کاربردهای لیزر می‌باشد. با فرستادن پرتوی لیزر به ماه و انعکاس آن توسط آینه نصب‌شده روی ماه توسط سفینه آپولو ، می‌توان فاصلة دقیق ماه تا زمین را اندازه گرفت.

o در صنایع نظامی نیز علاوه بر این کاربرد، می‌توان با نصب لیزری کم‌توان روی سلاحهای سبک ، از نشانه‌روی دقیق روی هدف مطمئن شد. برخی نشانه‌گیرهای هوشمند نیز براساس پرتوی لیزری که به هدف می‌فرستند و انعکاس آنرا توسط دوربین مشاهده و آنرا تحلیل می‌کنند، کار می‌کنند.

o نقشه ‌برداران نیز از لیزر در دستگاههای نقشه ‌برداری خود استفاده می‌کنند.
 

   مقدمه  

بدون شک لیزر یکی از برجسته‌ترین ابزار علمی و فنی قرن بیستم بشمار می‌آید . پیشرفت سریع تکنولوژی لیزر از سال 1960 میلادی ، هنگامی که اولین لیزر با موفقیت تهیه شد ، شروع گردید . لیزر امروزه در زمینه‌های گوناگون از قبیل بیولوژی ، پزشکی ، مدارهای کامپیوتر ، ارتباطات ، سیستم‌های اداری ، صنعت ، اندازه‌گیری در زمینه‌های مختلف و … بکار برده می‌شود . لیزر یک منبع نور خاص است و بطور کلی با نور لامپهای معمولی ، چراغ برق ، نور فلورسانت و غیره تفاوت فاحش دارد و در مقایسه با سایر منابع نور : در رده‌ای با مشخصات فوق‌العاده نوری قرار دارد . این مطلب با عنوان اینکه نور لیزر از همدوستی (coherence) فوق‌العاده برخوردار است ، بیان می‌شود .

لیزر را می‌توان در مقایسه با سایر مولد‌های نوری که فقط نور را منتشر می‌کنند ، یک فرستنده نوری پنداشت . تا قبل از ظهور لیزر محدوده فرکانس امواج رادیوئی و محدوده نوری از نقطه‌ نظر همدوستی با یکدیگر اختلاف داشتند . در فیزیک رادیوئی بطور گسترده‌ای امواج همدوس مورد استفاده قرار می‌گیرند و این در حالی است که امواج نوری (اپتیکی) غیر همدوس نیز در اختیار است .

در گذشته کتب درسی تنها مکانی بود که امواج لیزری مورد بحث قرار می‌گرفت . این امواج هنگامی واقعیت پیدا کردند که لیزر اختراع گردید . دانش مربوط به لیزر در حقیقت علم تابش نور همدوس (coherence radiation) است گرچه این رشته از دانش فیزیک در حدود 20سال است ظهور نمود و در حال تکامل است . معذالک نمودهای نوظهور آن در معرض کاربردهای جالب قرار گرفته‌اند . آنچه در این تحقیق مورد بحث قرار می‌گیرد کاربردهای لیزر و لیزر به عنوان سلاح مخرب و نحوه مقابله با سلاحهای لیزری و قوانین بین‌الملل در مورد این تکنولوژی برتر می‌باشد

  بسوی لیزر  

فکر ساختن وسیله‌ای که نور همدوس تولید کند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فیزیکدان مشهور آمریکایی چالز تاونز راه این کار را پیدا کرد . دو سال بعد دانشمند دیگر آمریکایی ، تئودور مایمن به نظریه تاونز جامه عمل پوشاند و اولین لیزر را با بلوری از یاقوت مصنوعی ساخت این دو بعداً به دریافت جایزه نوبل نایل آمدند .

یک لیزر یاقوتی ساده از سه بخش تشکیل می‌شود : استوانه‌ای از یاقوت مصنوعی ، یک چشمه نور ـ مثلاً یک لامپ گزنون که مانند لامپ نئون کار می‌کند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهای بی‌اثرند یعنی اتمهایشان با اتمهای دیگر مولکول نمی‌سازد . ) ـ و یک بازتابنده که نور را از لامپ گزنون به یاقوت هدایت می‌کند استوانه یاقوتی ، بخش اصلی دستگاه است . قطر آن در حدود 7 میلیمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صیقل خورده و نقره اندود شده است تا آینه کاملی باشد . قاعده دیگر نیز نقره اندود است ولی نه کاملاً به طوری که می‌تواند قسمتی از نور را از خود عبور دهد . یاقوت بلور اکسید آلومینیوم است که در آن تعداد نسبتاً کمی اتم کروم معلق است .

اتمهای کروم از طریق گسیل القایی ، کوانتوم نور تولید می‌کنند ، اتمهای اکسیژن و آلومینیم که بقیه بلور را تشکیل می‌دهند فقط اتمهای کروم را در جایشان نگه می‌دارند. اتمهای کروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی الکترون در مدارهایشان دارد . در این جا فقط الکترونی مورد توجه ماست که بیش از دیگران برانگیخته می‌شود . لازم به ذکر است واژه لیزر از حروف اول (( تقویت نور بوسیله گسیل برانگیخته تابش )) در زبان انگلیسی گرفته شده که آن را می‌توان توسعه “maser” تقویت میکروویو بوسیله گسیل برانگیخته تابش در محدوده فوتونی طیف امواج الکترومغناطیسی دانست .

در سال 1917 اینشتین برای اولین بار وجود دو فرایند برای گسیل تابش را بصورت زیر پیشگویی کرد . 1 . گسیل خودبخود spantaneous 2 . گسیل برانگیخته stimulated دانشمندانی همانند townes و schawlow در امریکا و basov و prochror از روسیه قدیم امکان استفاده از روش دوم (گسیل برانگیخته) را برای یک طراحی نور همدوس کشف کردند . در سال 1958 میلادی می‌من ( muiman ) اولین لیزر یاقوت سرخ ruby را به نمایش گذاشت . در سال 1960 میلادی علی ج.ان در امریکا اولین لیزر گازی He_Ne را ساخت و از آن به بعد لیزرهای گوناگون بمانند گازی ، مایعات ، مواد شیمیایی ، جامدات و تهیه رساناها با قابلیت‌های متفاوت و ویژگیهای گوناگون برای کاربردهای مختلف ساخته و بکار گرفته شد .

   اجزای اصلی در یک لیزر   

محیط فعال (active medium) : محیط فعال مجموعه‌ای از اتم‌ها و مولکول‌ها ، با یونها در حالت جامد ، مایع یا گازی است که همانند تقویت‌کننده عمل می‌کند . منبع تحریک :وسیله‌ای برای ایجاد شرایط لازم جهت گسیل لیزری که این شرایط اساسی را وارونگی جمعیت (inrerted population) می‌نامند و ممکن است منبع تحریک نورانی و یا الکتریکی و … باشد .

مثلاً در یاقوت قرمز این منبع از یک لامپ فلاش و در لیزر He - Ne پتانسیل الکتریکی در حدود چند هزار ولت است . اگر در محیط فعال چگونگی تقویت یا تضعیف را بررسی کنیم خواهیم دید که شدت تحریک I با وارونگی جمعیت وابستگی کمی دارند .

   اصول کار لیزر   

محیط فعال و عناصر دیگر در داخل مشدد نوری قرار دارند . مشدد محور نور در لیزر را تعیین و نور ساطع شده در امتداد محور تابش می‌کند . باید توجه داشت که یک لیزر می‌تواند نور را در یک یا دو امتداد مخالف در امتداد محور نوری ساطع کند . ماشه تحریک یک لیزر بوسیله سیستم پمپاز شروع بکار می‌نماید . کار این سیستم تحریکی عناصر فعال است که در اثر آن جمعیت وارونه (inrerted population) سطوح تابش‌کننده ایجاد می‌گردد .

مشدد نور (همراه با عناصر) اضافی عمل گزینش را بر روی حالات فوتونی تدارک می‌بینند . در نتیجه ، یک تابش فوق‌العاده همدوس موسوم به تابش لیزر در امتداد محور حاصل می‌شود . محیط‌های فعال و روش‌های تحریک : مواد فعال زیر در لیزرها بکار برده می‌شوند : گازها و یا مخلوطی از گازها (لیزرهای گازی) بلورها و شیشه‌های ممزوج با یونهای مخصوص (لیزرهای جامد) مایعات (لیزرهای مایع) نیمه‌هادی‌ها (لیزرهای نیمه‌هادی).