ساخت کوچکترين ليزر جهان : ۵ میلیاردیوم متر (۲۰ هزار برابر کوچکتر از تار مو) 

محققان دانشگاه کاليفرنيا، برکلي، کوچتکرين ليزر نيمه‌رساناي جهان، که قادر به توليد نور مرئي در فضايي کوچک‌تر از اندازه يک مولکول پروتئين است، را خلق کردند. اين گروه نه تنها توانست به طور موفقيت‌آميزي نور را در فضاي بسيار کوچک فشرده کند بلکه توانست روش تازه‌اي براي جلوگيري از اتلاف آن و در نتيجه رسيدن به عمل ليزري پيدا نمايد. ن کار تصورات سنتي از محدوديت‌هاي ليزر را در هم مي‌شکند و پيشرفت بزرگي در کاربردهاي زيست‌پزشکي، مخابرات و محاسبات ايجاد مي‌کند.

درحاليکه که عقيده رايج اين است که يک موج الکترومغناطيس مانند نور ليزر نمي‌تواند در ابعادي کوچکتر از نصف طول موجش متمرکز شود، گروه‌هاي تحقيقاتي در نقاط مختلف دنيا توانسته‌اند با استفاده از برهم‌کنشي به نام پلازمون‌هاي سطحي، که در آن نور به الکترون‌هايي که در سطوح فلزات به طور جمعي نوسان مي‌کنند، پيوند داده‌مي‌شود؛ نور را در ابعاد کوچکتر از چند ده نانومتر متمرکز کنند. دانشمندان در حال رقابت سخت براي توليد و استفاده از اين برانگيختگي‌هاي ريز نوري و ساخت ليزرهاي پلازمون سطحي هستند. با اين حال، مقاومت ذاتي فلزات باعث مي‌شود که اين پلازمون‌هاي سطحي تقريبا بلافاصله بعد از توليد از بين بروند و يک چالش بحراني در رسيدن به ميدان الکترومغناطيسي اوليه که لازمه آغاز فرايند ليزري است، ايجاد نمايند.

   کاربرد لیزر در تهیه مدل رقومی زمین   

بعد سومی یا مولفه سوم مختصات برای بسیاری از کاربرد ها اهمیت اساسی دارد .اما نمایش بعد سوم سطح زمین یعنی Z بر روی سطح مسطح کاغذ یا صفحه نمایش دشوار است . به همین دلیل نقشه برداران از دیر باز تلاش کرده اند روش هایی را برای نمایش ارتفاعات روی نقشه ارائه نمایند . استفاده از هاشور ، سایه روشن ، گامهای رنگی ، اعداد ارتفاعی و منحنی های میزان از جمله این روش ها محسوب می شوند .

یکی از کاربردهای عمده لیزر در مهندسی عمران استفاده از آن در تهیه مدل رقومی زمین است . با استفاده از روش اسکن سه بعدی با لیزر که در واقع روش برداشت مستقیم نقاط است ، می توان به مدل سه بعدی رقومی از زمین دست یافت ، روش کار به این صورت است که پرتو لیزر تحت زاویه خاصی به سمت منطقه مورد نظر فرستاده می شود و پرتو های برگشتی از نقاط به طور منظم و به تعداد زیاد ثبت می شود . تعداد این پرتو های برگشتی و در واقع تعداد نقاط ثبت شده آنقدر زیاد است که در محیطی مثب CAD نمایش داده می شوند ، به نظر می رسد که سطح بازسازی شده است . این داده در اصطلاح ابر نقطه ای (point cloud) نامیده می شود

  دستگاه های لیزر اسکن دارای دو نوع هوایی و زمینی هستند  

یک لیزر اسکن هوایی سه عنصر اصلی دارد :

GPS ، IMU و Laser Scanner . GPS دستگاهی است که موقعیت نقطه محل هواپیما را ثبت می کند ، IMU زاویه حرکت هواپیما با نقطه زمینی را می دهد و مسافت یاب Laser فاصله ی بین هواپیما و نقطه زمینی را مشخص می کند . برداشت نقاط بر اساس سه الگوی مختلف انجام می شود . بیضی ، دایره و زیگزاگ و همپوشانی عرضی بین الگوها بستگی به دقت مورد نظر و طراحی پرواز دارد .

در لیزر اسکن زمینی دستگاه بر روی سه پایه سوار می شود و می تواند دور تا دور خود را به صورت استوانه ای برداشت نماید . پس برخورد لیزر به منطقه مورد نظر ضریب انعکاس جسم تعیین می کند که چه مقدار از سیگنال منتشر شده به لیزر بر می گردد . مقدار این انعکاس به طول موج لیزر بستگی دارد و خصوصا برای سطوح سیاه و سفید متفاوت است . پرتو لیزر پس از انتشار ممکن است به موانعی برخورد کند، مثلا در لیزر اسکن هوایی در مناطق جنگلی ، پرتو لیزر قبل از رسیدن به زمین به یک یا چند شاخه برخورد می کند ، این مسئله باعث می شود دو یا چند انعکاس به مسافت یاب لیزری برگردد . اغلب سیستم ها قادرند تمام پالس های برگشتی را ثبت کنند . کاربرد ها و استفاده های مختلفی از آنها بر اساس این اندازه گیری ها امکان پذیر است . البته تهیه مدل از سطح زمین بر اساس اندازه گیری آخرین پالس است . اگر چندین پالس برگشتی وجود داشته باشد فقط آخرین پالس می تواند به نقطه ای روی زمین تعلق داشته باشد . زیرا فاصله زمین از فاصله یاب از بقیه نقاط بیشتر است.برای کاربرد های دیگر مثل تهیه مدل های سه بعدی شهر ، اولین پالس اهمیت بیشتری دارد و همچنین اولین و آخرین انعکاس ها برای تهیه تراکم زیستی مورد نیاز است . همانطور که ذکر شد انعکاس به جنس مواد بستگی دارد . سطوح طبیعی مثل گیاهان مقدار انعکاس بیشتری نسبت به مواد ساخت بشر مانند آسفالت و بتون دارند . بنابراین به طور کلی ، تشخیص گیاهان و ساختمانها امکان پذیر است . به کمک روش های filtering می توان نقاط مرود نظر را در موارد خاص استخراج کرد و تعداد نقاط جمع آوری شده را برای هر کاربرد کاهش داد .

لیزر اسکن در حقیقت فنی است که مختصات نقاط را به طور مستقیم و به همراه زوایا و offset ها برداشت می کند . لیزر در سیستم های قدیمی تنها مختصات نقاط را اندازه گیری می کرد ، اما اطلاعات دیگری نیز از عوارض برای پی بردن به نوع عارضه برداشت می کند . روش های دیگر جمع آوری داده ها در مناطق کم عارضه مثل ساحل دریا دچار مشکل می شوند ، اما لیزر اسکن توانایی برداشت در این مناطق را نیز دارد . همچنین از آنجا که لیزر از عوارضی مثل برگ درختان نیز عبور می کند ، در مناطق جنگلی نیز کاربرد دارد .

سرعت برداشت لیزر اسکن به حدود 28000 نقطه در ثانیه می رسد و طی 4 دقیقه ، 360درجه (یک دور کامل ) را برداشت می کند .دقت دستگاهها بر اساس فاصله نقاط برداشت شده سنجیده می شود ، که معمولا حدود 2 سانتی متر الی 2 میلی متر است و قیمت آنها بستگی به قدرت تفکیک و دقت آنها دارد .

    شکل‌دهی نوک میکروسکوپ روبشی پیمایشی با استفاده از لیزر   

 میکروسکوپ روبشی پیمایشی (SPM) ابزاری انعطاف‌پذیر برای دستکاری ذرات در مقیاس نانو است که با استفاده از لیزر میتوان نوک آن را شکل دهی کرد.

به گزارش روز چهارشنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران "ایسکانیوز" به نقل از سایت خبری نانو، میکروسکوپ روبشی پیمایشی (SPM) ابزاری انعطاف‌پذیر برای دستکاری ذرات می‌توان نوک SPM را تغییر داده و بدین ترتیب جزئیات بیشتری از سطح را مشاهده کرد، اما برای گرفتن بهترین نتیجه، انتخاب یک نوک با شکل مناسب بسیار مهم است.

برت هچت از گروه نانواُپتیک و فتونیک زیستی دانشگاه Wurzburg گفت: اگر می‌خواهید به طور دقیق روبشگر تغییریافته را روی سطح قرار دهید، وجود یک سطح صاف بر روی نوک تقریباً الزامی است.

برنامه ما این است که آنتن‌هایی روی سطح نوک میکروسکوپ بسازیم که تابش برخوردی را جهت استفاده در طیف‌سنجی نوری مستقیم در منطقه‌ای به اندازه حدود 10 نانومتر محدود کنند.

ایده‌ال این است که سطح صاف‌شده نوک میکروسکوپ به صورت موازی با نمونه حرکت کرده و تنظیم وضعیت نمونه با روبشگر در ساده‌ترین حالت ممکن صورت پذیرد. در حالت واقعی، شکل پایه هر نوع میکروسکوپ SPM متفاوت از میکروسکوپ‌های دیگر است؛ این امر باعث می‌شود ارائه یک نوک مسطحی که موازی تمام سیستم‌ها باشد، دشوار باشد.

هچت و همکارانش این مشکل را از طریق شکل‌دهی نوک میکروسکوپ به صورت «درجا» حل کرده‌اند؛ در این حالت سطح صاف نوک میکروسکوپ بسته به نوع SPM ایجاد می‌شود.روش آنها شامل روبش نوک میکروسکوپ روی نقطه تمرکز یک منفذ عددی است که توسط یک لیزر تیتانیوم:یاقوت روشن می‌شود.

این سیستم لیزری پالس‌های نزدیک مادون قرمزی با طول 100 فمتوثانیه و با فرکانس تکرار 80 مگاهرتز تولید می‌کند.

برای صاف کردن نوک، روبشگر در تماس با یک نمونه شفاف (همانند روکش یک میکروسکوپ شیشه‌ای) قرار گرفته و در نقطه تمرکز به مدت 1 تا 2 ساعت روبش می‌شود. با ذوب و کنده شدن نوک، یک سطح صاف با میزان موفقیت کلی 50 درصد ایجاد می‌شود.

محققان دریافته‌اند که روبش نوک در یک محدوده نسبتاً بزرگ (10 تا 20 میکرومتر) نقش مهمی در فرایند صاف‌سازی ایفا می‌کند. پائولو بیاجیانی نویسنده اصلی مقاله مربوط به این تحقیق توضیح می‌دهد که اندازه بزرگ روبش به نوک میکروسکوپ امکان حرکت را به داخل و بیرون منطقه تمرکز لیزر می‌دهد.

این امر باعث گرم شدن و خنک شدن مداوم نوک می‌شود که ظاهراً در شکل‌گیری مجدد آن بسیار مهم است.این محققان نتایج کار خود را در Review of Scientific Instruments ارائه داده‌اند

منبع: تهران-خبرگزاری ایسکانیوز

آخرين دستاوردهای دانشمندان ايرانی در زمينه ليرز ارايه شد.

با تلاش و پشتکار متخصصان ايراني در زمينه ليزر و اپتيک آخرين دستاوردهاي علمي مرکز علوم و فنون ليرز ايران در نمايشگاه دستاوردهاي مرکز ملي علوم و فنون ليزر ايران ارايه شد.

معاون تحقيقاتي مرکز ملي علوم و فنون ليزر ايران روز يکشنبه در گفت و گو با خبرنگار علمي ايرنا اظهار داشت: تکنولوژي برخي از اين دستگاه ها تنها متعلق به چند کشور صنعتي محدود بوده که با عنايت خداوند و تلاش و خود باوري متخصصين جوان کشور هم اکنون در اين مرکز اين دستگاهها طراحي و ساخته شده است.

وي با اشاره به توليدات اين مرکز ادامه داد: سامانه لايه نشاني دقيق اپتيکي ليزر پرتوان ديسک، فيبر نوري، ليزر پرتوان نيمه هادي، ليزر چند ديسکي، ليزر پزشکي اورلوژي، ليزر پزشکي هولميوم و ليزرهاي تحقيقاتي در بخش اپتيک، نانو تکنولوژي و الکترونيک نخستين بار در اين نمايشگاه ارايه شده است.

دستگاههاي ليزري (ليزرهاي صنعتي ) شامل دستگاههاي حکاکي، دستگاههاي جوش ، دستگاههاي برش ، دستگاههاي ديسک 1700وات و ليزرهاي فيبري است .

ليرزهاي پزشکي در درمان بسياري از بيماري ها کاربرد فراواني دارد و ليرزهاي جراحي سنگ شکن کليه در بيمارستان تجريش روي 40 بيمار با موفقيت انجام شده است .

عدم نياز به بيهوشي عمومي ،عمل سرپايي و ترخيص سريع بيمار ،موثر براي تمام سنگ هاي مجاري ادراري با ابعاد و ترکيب هاي مختلف ، کمترين پس زني سنگ در حين عمل ، کمترين آسيب ناشي از تخريب سنگ به بافت هاي اطراف ، کمترين ضايعه پرتو ليزر به بافت اطراف محل سنگ ، تبديل سنگ به ذرات بسيار و در نتيجه دفع راحت و بدون درد سنگ از جمله مزاياي اين نوع ليزر است .

ليرز CO2 زيبايي به عنوان يکي ديگر از محصولات اين مرکز است که طراحي و ساخت اين محصول به طور کامل به دست متخصصان ايراني در اين مجموعه صورت گرفته و به عنوان اولين ليزر پزشکي توليد مرکز به مراکز درماني عرضه شده است .

اين دستگاه پرتابل جزو ليرزهاي گازي CO2 بوده و از آن براي درمان ضايعات پوستي استفاده مي شود.

از جمله دستاوردهاي اين مرکز، محصول ليزر تراپي است که در درمان بيماري ها و اختلالات عضلاني ،‌اسکلتي، مفصلي و عصبي کاربرد گسترده اي دارد که به تازگي مورد توجه بسيار محافل علمي دنيا قرار گرفته است .

موارد استفاده ليرز تراپي در بهبود انواع زخمها ، دردهاي عضلاني ، دردهاي ناشي از ضربه و بعد از عمل جراحي ، دردهاي مفصلي همچون آرتروز ، سندروم ، درمان سردرد هاي ميگرني است.

حضور پديده ليرز در ساخت تجهيزات پزشکي و استفاده مستقيم ليرز در درمان هاي موضعي تاثير شگرفي در پيشرفت علم پزشکي گذاشته است .

اقلام هاي اپتيکي اين مرکز ليرزهاي نيمه هادي ، رشد انواع کريستالهاي ليرزي ، اپتيک و لايه نشاني است. ليزرهاي اپتيکي با توجه به کيفيت و توان بالا کاربردهاي فراواني در صنايع از قبيل ساخت دستگاه هاي و سيستم هاي پيچيده و نيازمند به اندازه گيري دقيق ، ساخت تجهيزات هدف يابي ، رادارهاي دقيق ، جواهر سازي و ساعت سازي ، برش فلزات ،‌جوشکاري و غيره دارد.

ليزر ديسک که فناوري طراحي و توليد آن را کشورهايي از جمله آلمان، آمريکا و چين در اختيار دارند، غالبا کاربرد صنعتي دارد.

ليزر ديسک قابليت استفاده در صنايع مختلف به عنوان ابزار برش با سرعت و کيفيت برش بهتر ، ابزار جوش با قابليت جوشکاري در فلزات متنوع را دارد. ساخت اين ليرز به عنوان گام مهمي در راه توسعه زير ساخت هاي صنعتي و پژوهشي کشور تلقي مي شود.

جوشهاي ليزري پيشرفته و دقيق ، ترويج نور انواع دستگاه هاي ليرزي در فيبر ، طراحي و ساخت المانهاي اپتيکي ، طراحي و ساخت محيط هاي تميز از ديگر قابليت هاي ليرز است که در اين نمايشگاه عرضه شده است .

اين نمايشگاه امروز با حضور رييس جمهوري گشايش يافت و تا 14 اسفند در محل دايمي نمايشگاه‌هاي بين المللي تهران داير است.

   شکسته شدن رکورد سرعت نور!   

فیزیک اخترشناسان دانشگاه تگزاس با مطالعه بر روی پالسار یا تب اختری در فاصله 10 هزار سال نوری از زمین متوجه شدند امواج رادیویی تابش یافته شده از این تب اختر با سرعتی بیشتر از سرعت نور در فضا سفر می کنند.

به گزارش مهر، تب اختران بقایای ستاره ای مرده هستند که بسیار مغناطیسی بوده و با سرعتی بالا در گردشند. عبور از سرعت نور و یا حرکت با سرعتی بیش از سرعت نور نیز تا کنون یکی از غیر ممکنهای همیشگی بشر بوده است که این حصار با کشف چنین پدیده های کیهانی به آرامی در هم شکسته می شود.

اینشتین در گذشته نظریه ای مبنی بر امکان حرکت سریعتر از نور ارائه کرده بود که بر اساس آن درصورتی که پدیده ای خالی از اطلاعات باشد می تواند سریعتر از نور حرکت کند. این قانون فیزیکی در آزمایشهایی که بر روی زمین شکل گرفته اند به اثبات رسیده است.

با این حال تب اختر فوق سریع در نوع خود اولین نمونه ای است که تا به حال در خارج از سیاره دیده شده است. چه امواج آن حاوی اطلاعات باشند یا نه، این پدیده به موضوعی جدی برای مطالعه اخترشناسان تبدیل شده است.

بر اساس گزارش یونیورس تودی، اخترشناسان بر این باورند گاهی اوقات سرعت امواج رادیویی این تب اختر در اثر عبور از میان ابرهای هیدروژنی غنی به دست به وجود می آید زیرا این ابرها باعث افزایش طول موج الکترومغناطیسی امواج می شوند.