ليزر الحالة السائلة (dye laser )

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

ليزر الحالة السائلة (dye laser ):

خلفية تاريخية:

تم الدراسة على انتاج ليزر الحالة السائلة من قبل علماء فيزياويين في المانيا في عام 1969 وقد تم الكشف عن انتاج هذا النوع من الليزر في عام 1970 من قبل العالمين الالمانيين Arthur Schlawiow و Theodor Hansch وقد تم في السنة التالية 1971 الاتمام من بناء اول ليزر حالة سائلة وكانت طريقة الضخ بواسطة ليزر النتروجين وكا ن الليزر الحالة االسائلة الناتج يطلق شعاع ليزر غير مرئي ضمن تردد فوق البنفسجية وذو نبضة تبث كل ( 10 نانو ثانية) وذو طاقة (1 ميلي جول) وبمعدل تكرار (repetion rate ) يصل الى 100 هرتز كما ان هذا الليزر كان يطلق حزم مستمرة اي الليزر كان من النوع المستمر ( CW ).

وهذه صور لبحث اول ليزر حالةسائلة :

http://www.iraqup.com/uploads/Ql58Y-hTg159661.JPG

اما الصورة الاتية فتصور لنا منظومة اول ليزر حالة سائلة:

http://www.iraqup.com/uploads/TBu6y-7L2m35437.JPG

وهذه صور العالميين:

http://www.iraqup.com/uploads/6kC7O-7Fap37372.JPG

مقدمة عامة:
ويسمى بليزر الصبغة أو ليزر النغمة وليزرات الحالة السائلة هي ضمن اليزرات الرباعية مستويات الطاقة (four energy level ) وتتميز ليزرات الحالة السائلة عن بقية الليزرات بأنه المادة الفعال (active material ) هي سائل عضوي مذاب في محلول مثل الكحول بالغالب.
الميزة المهمة التي يتميز بها ليزر الحالة السائلة عن بقية انواع الليزر انه قابل للنغيم (tunable laser ) والحصول على مدى واسع من التردادت تمتد من الاشعة فوق البنفسجية (UV )الى الاشعة تحت الحمراء (IR ) اى على طول المدى الواسع من ترددات الطيف الكهرومغناطيسي بالرغم من ان اغلب ليزرات الحالة السائلة تقع ضمن المدى المرئي (visible ).
ليزرات الحالة السائلة خطيرة ويجب اخذ الحذر عن العمل بها او عملية بناءها وتصنيعها حيث منظوماتها تتضمن فولطيات كبيرة وقد تحوي على سؤال سامة وايضا اشعاعات الليزر التي قد تكون طاقاتها عالية وقد لانعرف مقدار تلك الطاقة عند عملية بناء المنظومة.


الوسط الليزري (laser medium ):
كما ذكرنا سابقا انه المادة الفعالة لليزر الحالة السائلة هو سائل عضوي متفلور يذاب او يحلل في محلول مثل الكحول بالعادة. كما ان مستويات الطاقة للسائل تتكون من مستويات مفردة واخرى ثلاثية اضافة الى ذلك انه تلك المستويات هي خليط من مستويات اهتزازية ودورانية.
ان عملية ضخ السائل (pumping ) وتهيج ذرات السائل بواسطة الضوء (optical pumping ) وتكون بواسطة نوع اخر من الليزر او بواسطة مصباح ومضي – ومضة شديدة من الضوء العادي- (flash lamp ).
فعندما نسقط الطاقة الضوئية على ذرات السائل فان تلك الذرات سوف تمتص الطاقة وعلى اثر ذلك سوف تحصل عملية تهيج لذرات السائل مؤدية الى انتقال تلك الذرات الى المستويات المتهيجة العليا وحصول عملية الانقلاب العكسي او الانقلاب الشعبي (population inversion ) حيث تنقل الذرات من المستوى الارضي (( ground state ) الى اعلى مستوى اهتزازي في المستوى المهيج الاول ضمن المستويات المفردة ولكن سرعان ما تعود هذه الذرات الى المستوى الارضي خلال فترة زمنية تقدر ب(10-9 ثانية) وهو انتقال مشع متفلور (fluorescence ) يؤدي الى اطلاق ليزر.

بالاضافة الى ذلك الانتقال هناك في بعض الاحيان انتقال اخر يتم من المستويات المفردة الى المستويات الثلاثية ويتم خلال زمن اطول تقدر بحدود (10 نانو ثانية) وهو انتقال عير مشع (nonradiative transition ) ويسمى هذا الانتقال بانتقال تقاطع طريق مع النظام الداخلي (intersystem crossing ) وهو لا يؤدي الى تكوين ليزر وهذا النتقال بحد ذاته مشكلة يراد التخلص منها بواسطة تكنيكات معينة مثل جعل عملية الضخ بواسطة نبضة اصغر زمنا من زمن هذا الانتقال بحيث لا نسمح لهو بالتكون.

هناك تتمة

[Qasaimeh]

حتى الآن فاهم كل شئ ولله الحمد


بانتظار البقية

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

تتمة الموضوع؛

هذا الشكل يوضح مستويات الطاقة لليزر الحالة السائلة:

http://www.phy.davidson.edu/StuHome/sethvc/Laser-Final/Pictures/dye-levels.gif

في هذا الشكل يوضح لنا مستويات الطاقة والانتقالات بينها كما يوضح المستويات الثانوية الدورانية والاهتزازية.

الشكل الاتي يوضح كذلك مستويات الطاقة ولكن بشكل مبسط:

http://www.phy.davidson.edu/StuHome/sethvc/Laser-Final/Pictures/dye-levels.JPG


انواع ليزر الحالة السائلة:

اذا اردنا ان نقسم ليزر الحالة السائلة حسب مادة السائل المكون له فسوف نحصل على مئات الليزرات ذات الحالة السائلة وقد يزيد عن ذلك ولكن بصورة عامة يمكن تقسيم مادة السائل المكونة لليزر الى اربع اقسام حسب التركين الكيمياوي لجزيئة السائل:

1- صبغة البوليمثين (polymethine ) وهذا النوع من السائل يطلق اشعاع ذو اطوال موجية طويلة ذات لون احمر او غير مرئي ضمن الاطوال الموجية فوق الحمراء ضمن المنطقة ذات الطول الموجي (700-1.500 نانومتر).

2- ضبغة الزنثيين (xanthene ) حيث تبث اشعاع ضمن المدى المرئي ذات اطوال موجية بحدود (500-700 نانومتر).

3- صبغة الكومارين (coumarin ) حيث تطلق اشعاع ازرق او اخضر ذات اطوال موجية بين (400-500 ).

4- الصبغة المومضة (scinillator ) حيث تطلق اشعاع ضمن مدى فوق البنفسجية ذات اطوال موجية (320-400 نانومتر ).


اما اذا اردنا ان نقسم ليزر الحالة السائلة من حيث عملية الضخ سوف تتنتج لنا ثلاث اقسام:

1- ليزر سائل نبضي (plused dye laser ) يضخ بواسطة المصباح الومضي (flash lamp ).

2- ليزر سائل نبضي (plused dye laser) يضخ بواسطة نوع اخر من الليزر النبضي (plused laser ).

3- ليزر سائل مستمر (contineous dye lase ) يضخ بواسطة نوع اخر من الليزر ويكون ليزر مستمر.

لكل من هذه الانواع منطومة وبناء معين خاص بها فالاضافة الى التقسيم اعلاه يمكن ادراج نوع اخر من ليزر الحالة السائلة يختلف عن التقسيم اعلاه من حيث التصميم وهو ليزر (mode-locked dye laser ).

ادناه جدول يبين بعض انواع ليزر الحالة السائلة مع اطوالها الموجية:

http://www.iraqup.com/uploads/r2VOI-0wn45355.JPG

من هذا الجدول وجدنا انه ليزر الحالة السائلة يمتد على مدى واسع من الترددات كما انه كذلك يمتد على واسع من الطاقات والحصول على هذا التناغم من الطاقات والاطوال الموجية بواسطة التحكم بنوع مصدر الضخ او نوع السائل المستخدم بالاضافة الى تركيزها وعوامل اخرى كثيرة تؤثر على مقدار الطاقة والطول الموجي لليزر المنتج.

حيث نجد انه كلما ارتفعت قيمة الطاقة الممتصة من قبل السائل فأن ذلك يؤكد على فعالية او كفاءة مصدر الضخ وخاصة عند استخدام المصباح الومضي (flash lamp ) الذي يتميز بانه مصدر ذو مدى واسع ( broadband source ).

تجدر الاشارة الى انه يمكن اذابة او تحليل المادة السائلة في مادة صمغية بحيث تتصلب متحولة الى مادة الاكريليك الصلبة (solid acrylic ) ومثل هذه المواد يمكن ان تتليزر عندما تضخ بواسطة نوع اخر من الليزر منتجة (solid-dye laser ).

وهذا شكل يبين امتداد الاطوال الموجية لليزر السائل :

http://www.iraqup.com/uploads/8aRXi-6oS59369.JPG


هناك تتمة

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

اضافة نوعية لمنتدى الليزر


احسنت ماجستير هندسة الليزر على هذا الموضوع الرائع والمفيد والذي يوضح فكرة عمل نوع من انواع الليزرات المهمة جدا وقد استخدمته اثناء بحثي في الدكتوراة في مجال الـ spectroscopy

بانتظار التتمة للموضوع


بارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتكط

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

شكرا على المرور جميعكم

ان شاء الله تتم الاستفادة


تتمة الموضوع:


عملية الضخ ومصادره:

كما اسلفنا اعلاه الى انواع ليزر الحالة السائلة حيث ان مصدر الضخ يؤثر على نوع الليزر الناتج, كما ذكرنا ايضا ان الضخ هو ضخ ضوئي (optical pumping ) اما بواسطة المصباح الومضي (flash lamp ) او بواسطة نوع اخر من الليزر وبذلك سوف يختلف نوع ليزر الحالة السائلة الناتج.

الان سوف نسهب في كل نوع من انواع الضخ وكيفيته كالاتي:

1- الضخ بواسطة ليزر نبضي:

وانواع الليزر المستخدمة في هذا الخصوص هي مثل النتروجين ذو الطول الموجي (377.1 نانومتر), doubled Nd:YAG ذو الطول الموجي (514 نانو متر), triplet Nd:YAG ذو الطول الموجي (532نانومتر) وكذلك ruby laser ذو الطول الموجي (694.3 نانومتر) بالاضافة الى الاكزايمر.

وليزر الحالة السائلة الناتج سوف يكون ليزر متناغم ذو نبضة ضيقة جدًا ومترددة فوق مدى من ااطوال الموجية ممتدة ما بين (190 نانومتر -4.5 مايكرومتر).

اما الطاقات الناتجة يكون مداها من (10-100 ملي جول) فوق نبضة مداها (pluse duration ) في حدود (10 نانوثانية).


2- الضخ بواسطة المصباح الومضي (flash lamp ):

عملية الضخ بواسطة المصباح الومضي لليزر الحالة السائلة تشابه عملية الضخ بواسطته لليزر الحالة السائلة.

يكون شكل المصباح الومضي المستخدم في عملية الضخ هذه اما خطي (linear ) وفي هذه الحالة ممكن استخدام واحد او اثنين في عملية الضخ بالاضافة الى استخدام عواكس اهليجية تحيط به لكي تعكس الضوء الساقط الى السائل وبذلك تتم عملية الضخ بكفاءة عالية, ويكون موقع المصباح الومضي محاذي للانبوب الحاوي على السائل.

كذلك يمكن استخدام مصباح ومضي محوري الشكل (coaxial flash lamp ) حيث يلتف حول الانبوب الحاوي على السائل حيث ان النوع الاخير استخدم في اول ليزر حالة سائلة نبضي.

بالاضافة الى النوعين اعلاه يمكن استخدام مصباح ومضي على شكل صفيحة (slab ) مصنع من مادة زجاجية ذات معامل انكسار يختلف عن معامل انكسار الانبوب الحاوي على السائل بحيث بالنتيجة يجب ان نحصل على انعكاس داخلى كلي (total internal reflection ) للضوء داخل التجويف وبذلك ينتج لدينا مسار ضوئي طويل داخل ذلك التجويف وهذا يؤدي الى عملية تضخيم جيدة للشعاع.

بغض النظر عن شكل المصباح الومضي هناك انواع له تعتمد على نوع الغاز المملوء داخله حيث يمكن ان يكون الغاز اما زنون (xenon ) او الكربتون (krypton ) ويمكن ايضا ان يملىء بالهواء (air ) والنوع الاخير غير مرغوب بسبب كفاءته المنخفضة.

ومميزات الليزر الناتج من عملية الضخ بهذا النوع يكون ذو اخراج (5 جول/ نبضة) في مدى نبضة تقدر ب (1.5 مايكرو ثانية) او يمكن القول سوف تكون القدرة الناتجة بحدود (3 ميكا واط) لكل نبضة.

وكذلك يمكن ان يكون الاخراج يرتفع الى (400 جول) ضمن نبضة بحدود (10 مايكرو ثانية).


هناك تتمة

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

تتمة الموضوع:

اشكال للمصباح الومضي:

http://www.iraqup.com/uploads/vr2AG-2Kc49125.JPG
والشكلين ادناه توضحان الطيف الذي يطلقه المصباح الومضي:


هذان الشكلان بنفس العوامل:
للزنون:


http://www.iraqup.com/uploads/uNn7w-7AW474705.JPG


للكربتون:

http://www.iraqup.com/uploads/23RbQ-Fqe12181.JPG


3- الضخ بواسطة الليزر المستمر:

يكون الليزر المستخدم هو اركون-ايون (argon-ion).

ويكون عملية الضخ جانبي من احدى النهايات (end pumped) ويكون مباشر او بواسطة وضع بعض البصريات مثل المرايا او العدسات.

اما الاخراج الناتج يكون بحدود (2 واط) ويكون الاشعاع ذ عرض نطاق ترددي ضيق جدا بحدود (1 كيلوهرتز).


هناك تتمة

[المهندسه86]

عاشت ايدج ياورده وبانتظار المزيد

[zeintasab]

:eh_s (19) :eh_s (19) :eh_s (19)


بارك الله فيك على الجهد الرائع والممتاز نتمنى لك مزيدا من الابداع والله يوفقك

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شكرا جميعا على المرور

تتمة الموضوع:

مزايا مصادر الضخ وبعض المشاكل وعلاجها:

ذكرنا اعلاه انواع مصادر الضخ والان سوف نذكر بعض المميزات وبعض العيوب, فبغض النظر عن نوع مصدر الضخ المستخدم يجب ان يتميز هذا المصدر بطاقة ذات كثافة كبيرة تكون بحدود (100 كيلو واط /سنتمتير) لكي تحصل عملية ضخ فعالة تصل بالسائل الى مرحلة انتاج الليزر.

الان لو بحثنا ببعض الامور التي يجب ان تأخذ بنظر الاعتبار فمثلا المصباح الومضي المستخدم في عملية الضخ يجب ان يصدر ضوء ذو ومضة شديدة في زمن نبضة قصير جدًا اي يجب ان يتميز بشدة وسرعة زمن النبضة.

فالسائل العضوي بصورة عامة يحتاج الى نبضة ضوء شديد حتى تصل حد العتبة لاصدار الليزر يعني يجب ان يكون مصدر الضخ ذو ذروة كثافة عالية (high peak power) خلال مدة زمن قصيرة (short period of time) بحيث يجب ان يكون زمن النبضة للمصباح الومضي لا تزيد او اق من (1 مايكرومتر).

ولكن لكي يبث المصباح الومضي تلك الومضة الشديدة يحتاج الى طاقة عالية يجهز بها من خلال مجهز قدرة يربط اليها المصباح الومضي حيث يربط المصباح الومضي الى دائرة الكترونية مجهزة للقدرة (power supply) ويصدر هذا المجهز طاقة عالية تمكن المصباح الومضي من اصدار تلك الومضة الشديدة من الضوء, الشكل ادناه يوضح شكل لدائرة مبسطة مجهزة قدرة يربط لها المصباح الومضي.

http://www.iraqup.com/uploads/rWa7g-1OL7159.jpg

في المصباح الومضي هناك بعض الامور التي يجب ان تأخذ بنظر الاعتبار وهي محاولة ازالة الحرارة الناتجة بواسطة التبريد وبالتالي منع حصول الانحدار الحراري. يمكن استخدام الماء في عملية التبريد بحيث يوضع بين بين المصباح الومضي وخلية السائل.

ان الومضة الشديدة من المصباح الومضي تؤدي الى ارتفاع في درجة حرارة بعض اجزاء السائل لذلك يجب ان تزود منظومة التبريد على طول خلية السائل المحاذية للمصباح الومضي لانه اي ارتفاع في درجة حرارة اي منطقة من السائل تؤدي الى حصول انحدار حراري في تلك المنطقة وذلك يؤدي الى اختلاف معاملات الانكسار للاجزاء المختلفة للسائل مما يؤدي الى افساد معامل الكفاءة (quality =Q) داخل التجويف مما يمنع حدوث التليزر وبالتالي عدم اطلاق الليزر.

الان لو ذهبنا ابعد لنرى مميزات الضخ بواسطة الليزر وبعض العيوب الناتجة, فلو قارنا الضخ بواسطة الليزر بصورة عامة (مستمر او نبضي) مع الضخ بواسطة المصباح الومضي سوف نجد ان الليزر يتفوق بارتفاع الربح مقارنة مع المصباح الومضي وبالتالي ممكن ان تكون خلية الليزر المستخدمة اقصر من ناحية الطول (طول الانبوب الحاوي على السائل) من تلك المستخدمة مع المصباح الومضي.

لكن هناك مشكلة في استخدام الليزر حيث يتركز الليزر في منطقة ضيقة ولذلك نجد انه منطقة صغيرة من خلية السائل سوف يحصل بها عملية الضخ وبالتالي فان الضوء المضخ سوف يمتص بملي مترات قليلة في خلية السائل, لذلك بالعادة نحتاج الى عدسات من اجل عكس اشعة الليزر على مسافة اكبر من خلية السائل.

اما عند استخدام ليزر مستمر بالتحديد فان مشكلة عملية تنظيم درجة الحرارة سوف تظهر هنا ايضا, وكذلك فان الليزر المستمر يؤدي الى انحلال اوافساد السائل نفسه فيجب اخذ هذه النقطة بنظر الاعتبار ومحاولة تجاوزها.

في النهاية ممكن القول انه كلما ارتفعت قيمة الطاقة الممتصة من قبل السائل فان ذلك يؤكد على فعالية او كفاءة مصدر الضخ وخاصة عند استخدام المصدر الومضي الذي يتميز بانه مصدر مدى واسع (broadband source).

هناك بقية

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته:

تتمة الموضوع:

بنية الليزر:

أ-تجويف الليزر والبصريات المستخدمة:

طبعا الليزرات بصورة عامة لها نفس المبادىء تصميم منظومة الليزر ولكن ايضا لكل ليزر خاصية تميزه عن بقية الليزرات, لكن بصورة عامة كل ليزر يتكون من اجزاء اساسية وهي مصدر الضخ والرنان (resonator) والذي يتكون من زوجين من المرايا (وفي بعض الاحيان يمكن الاستغناء عنها كما في ليزر النتروجين) وطبعا المادة الفعالة التي توضع بين هاتين المرأتين وبذلك ينتخ عن الجزئين الاخيرين تجويف الليزر (cavity of laser).

في ليزر الحالة السائلة هناك بعض الميزات التي تميزه عن بقية انواع الليزر في تصميم منظومة الليزر مثل اضافة بعض البصريات الاضافية وبعض محددات للطول الموجي من اجل اختيار الطول الموجي الذي نرغب به.

كما ذكرنا اعلاه انواع الليزر وكيفية الضخ لهذه الانواع, الان سوف نقوم بعرض بنية كل نوع من هذه الانواع:

1- ليزر سائل نبضي (plused dye laser ) يضخ بواسطة المصباح الومضي (flash lamp ):

وهذه احدى بنيات هذا النوع من الليزر السائل:

http://www.iraqup.com/uploads/0Rs67-HxQe86319.JPG


2- ليزر سائل نبضي (plused dye laser) يضخ بواسطة نوع اخر من الليزر النبضي (plused laser ):

وهذه هي احدى بنيات هذا النوع من الليزر السائل ايضا:

http://www.iraqup.com/uploads/5D4lI-mSq690412.JPG


3- ليزر سائل مستمر (contineous dye lase ) يضخ بواسطة نوع اخر من الليزر ويكون ليزر مستمر

http://www.iraqup.com/uploads/UfEg2-26Ah94011.JPG


ويمكن ادراج النوعين الاخرين ضمن تصنيف انواع الليزر كما ذكر اعلاه:

4- (mode-locked dye laser ):

http://www.iraqup.com/uploads/lM22L-0Kfy98314.JPG


5- (solid-dye laser ):
يمكن تمثيل مبنياتها بالشكل الاتي:

http://www.iraqup.com/uploads/2cCY0-O5bw65629.JPG


لكن بصورة عامة يمكن تمثيل بنية ليزر الحالة السائلة بالشكل المبسط ادناه بغض النظر عن نوع مادة ومصدر الضخ:

http://www.rp-photonics.com/img/dye_laser.png


هناك بقية

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

احسنت بارك الله فيك

بانتظار بقية الموضوع وحتى الان الموضوع اكثر من رائع


تحياتي

[Qasaimeh]

رائع جدا يا اختي

تابعي بارك الله فيكِ

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته:

شكرا على المرور وشكرا على هذا الكلام والعبارات الرقيقة والمشجعة

على فكرة الانسان الرائع يظن ان اي جهد او عمل بسيط بانه رائع

شكرا مرة اخرى

تتمة الموضوع

ب- المنغات-"محددات الطول الموجي"-(wavelength selector):

اغلب ليزرات الحالة السائلة تستخدم بسبب خاصية التناغم التي تمتلكها على مدى واسع من الاطوال الموجية, وفي اغلب منطومات ليزر الحالة السائلة تستخدم منغمات او محددات للطول الموجي داخل تجويف الليزر وطبعا اختيار اي نوع من هذه المنغمات الذي سيتم استخدامه يعتمد على عوامل عدة منها نوع التطبيق المستخدم لليزر وكذلك الطول الموجي الذي نرغب بالحصول عليه, يمكن تصنيف المنغمات كالاتي:

1- محزز الحيود (diffraction grating):

ويستخدم كمنغم يوضع بالعادة بدل المرأة الخارجية ذات الانعكاس الجزئي اي (output mirror), حيث ان محزز الحيود يفرق الضوء الساقط عليه الى عدد من الاطوال الموجية وعادة انعكاسية محزز الحيود ضعيفة ولكن اذا ما اردنا زيادة الانعكاسية سوف نستخدم نوع معين من محزز الحيود يسمى بالمحزز الدرجي او المحززة الدرجية (echelle grating) نستخدمها في تصميمنا من اجل الحصول على اكبر انعكاس ممكن وطبعا نجد ان درجة الانعكاسية تختلف حسب الاطوال الموجية بحيث نجد انه يعكس (70%) من الضوء الساقط الى احد الاطوال الموجي دون الاطوال الموجية الاخرى, وللحصول على الطول الموجي الذي نريد يمكن استخدام العلاقة الاتي:

mλ=2d sinθ

حيث ان:
λ:الطول الموجي.
d: المسافات بين الحزوز.
θ:زاوية السقوط.
m:عدد صحيح(1,2,3.............).

وفقا للعلاقة اعلاه نجد ان الطول الموجي لليزر يتغير بواسطة تدوير محزز الحيود على طول المحور العمودي للحزوز ونجد ايضا انه ذو انعكاسية كبيرة في طول موجي واحد وهذا يعتمد على مقدار زاوية التدوير للمحزز.


http://www.phy.davidson.edu/StuHome/sethvc/Laser-Final/Pictures/dye-cavity.gif


طبعا الطلاء المعدني الذي يستعمل مع محزز الحيود الذي يستعمل مع ليزرات الحالة السائلة عادة مصنع من الالمنيوم او الذهب وفي بعض الاحيان تستعمل الفضة كطلاء ويستعمل في هذه الحالة مع الاطوال الموجية مابين (400-1100 نانومتر).


http://technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/lasers/images/TunableDyeLaserDiagram.jpg


في اغلب الاحيان يستعمل موسع الحزمة (beam expander) بين خلية السائل ومحزز الحيود وذلك من اجل منع حصول (hot spot) حزمة ضيقة جدا تتركز في نقطة صغيرة (تؤدي الى في بعض الاحيان الى اتلاف الجزء البصري الواقعة عليه), حيث انه جدير بالذكر هنا ان الحزمة الخارجة من محزز الحيود تكون جدًا ضيقة ومجمة الطاقة مما تؤدي الى بعض المشاكل في بعض التطبيقات لا مجال لذكرها, لذلك يستخدم موسع الحزمة لتوسيع الحزمة المشعة من خلية السائل وايضا في نفس الوقت تستعمل لتجميع الاشعة ومنع انفراج حزمة الليزر.


http://www.mellesgriot.com/glossary/imagesDir/BeamExpander.gif


http://www.estla.com/images/dl-mcrog.gif


2- مقياس التداخل (etalon):

وهو عنصر اخر يمكن استعماله وهو عادة يستعمل لدراسة خطوط الطيف الدقيقة حيث ان هذا العنصر البصري يفرق الاشعة الساقطة عليه ايضا الى عدة اطوال موجية, حيث يمكن تغير الطول الموجي بصورة دقيقة بواسطة تدوير هذا العنصر وبذلك يتم تغير الطول البصري لتجويف الليزر بدرجة دقيقة جدا. بالاضافة الى التنغيم فان مقياس التداخل يقلل عرض حزمة الليزر كذلك.

ان مقياس التداخل هو منغم جيد بواسطة تغير زاويته بالنسبة لتجويف الليزر او بواسطة تغير ضغط الغاز الموجود بين الصفيحتين المعدنتين لمقياس التداخل وهذا الغاز بالعادة اما يكون هواء او نتروجين مسال.

حيث ان تغير ضغط الغاز يؤدي الى تغير معامل الانكسار وبالتالي الحصول على ازاحة لتردد الرنين لتلك المنظومة الى تردد اخر وبالتالي الحصول على تغير للطول الموجي.


http://content.answers.com/main/content/wp/en/a/a1/Etalon-1.png


هناك نوع من مقياس التداخل وهو فابري-بروت (fabry-perot) يستخدم بين موسع الحزمة (beam expander) ومحزز الحيود وذلك لتقليل عرض الحزمة الخارجة لليزر اي لتجميع الحزمة ومنع تشتتها الى درجة جيدة.

مقياس التداخل (etalon) يصنع بالعادة من قطع صلبة من الكوارتز وتطلى هذه المادة بطلاء عاكس من كلا جهتيه, وبالتالي فان هناك عامل جديد لمقياس التداخل يستخدم لاجل التنغيم وهو درجة الحرارة.

في العادة يستخدم مع مقياس التداخل في منظومة الليزر مرأة اخراج مستوية الشكل وذات انعكاسية اقل من (50%).


http://ichf.edu.pl/zd-9/NDL1popr.jpg

B1 generated laser beam
B2 amplified laser beam (output)

C beam dividing cube

CE cube edge

E Fabry-Perot etalon

G diffraction grating

K dye solution cell

M1 swinging mirror

M2 cavity mirror

S1 stepping motor with micrometer screw for mirror swing

S2 stepping motor with micrometer screw for etalon swing

Y vertical cube drive


3- ثنائي الانكسار-"مزدوج الانكسار"-(birefringent):

الضوء الساقط على ثنائي الانكسار سوف يفرق الى جزئين كل منهما باتخاه احدهما افقي والاخر عمودي يستقطبان بسرع مختلفة حيث ان سرعة الجزء (الشعاع) الاول تختلف عن سرعة الجزء الثاني, وطبعا التنغيم بواسطة هذا العنصر البصري تتم بواسطة تدوير هذا العنصر بصورة عمودية بالنسبة للسطح البصري ( المحور البصري ).

طبعا عند تحريك ثنائي الانكسار بالنسبة للجزء البطيء مثلا فانه سوف يعيقه, وبالتالي تحصل عملية التنغيم.


http://www.iraqup.com/uploads/M42kO-0vvX85262.JPG


في بعض الاحيان نضيف بعض المرشحات مع ثنائي الانكسار وذلك من اجل تضيق عرض الحزمة,هذه المرشحات تؤثر على الطول الموجي الخارج حيث انه بتدوير المرشح يؤدي الى تغير الزاوية بين جزء الحزمة دات السرعة البطيئة مع اتجاه حركة الضوء, وهذه الزاوية تكون اقل عندما يكون الجزء البطيء من الاشعة في المستوى العمودي.


http://www.iraqup.com/uploads/BvdB5-iY6594007.JPG


في العادة يوضع ثنائي الانكسار براوية معينة هي زاوية بروستر.


http://www.rp-photonics.com/img/dye_laser.png



4- وتد موشوري-" الاسفن"-(wedge):

هذا العنصر البصري يكون على شكل مختلف السمك باختلاف الموقع كما في الشكل الاتي:

http://www.iraqup.com/uploads/It6qN-6E7q60439.JPG

التنغيم بواسطة تحريك هذا العنصر البصري الى الخلف والى الامام داخل تخويف الليزر حيث تمر الحزمة من خلال سمك مختلف لهذا العنصر, فعند مرور الضوء خلال هذا العنصر البصري فان خسارة قليلة سوف تحصل للحزمة ما اذا كان الطول الموجي لهذه الضوء الداخل خلاله قادر على تكوين موجة واقفة داخل تجويفه كما موضح في الشكل اعلاه, اما بقية الاطوال الموجية سوف نرى انها لا تتليزر وتطلق شعاع الليزر.


http://www.ics.mq.edu.au/cla/structure/images/cerium_clip_image001_0000.gif


هذا العنصر بالعادة يستخدم كمنغم فوق مدىدقيق جدا اكبر بقليل من الطيف المرئي. كما ان هذا العنصر البصري يصنع من الفيوز كوارتز (fused quartz) ترسب فوقها طلاء عاكس لتكوين اول انعكاس جزئي والطلاء الاخر يسمى بالطلاء الاسفيني الشكل (wedge-shaped coating) وهي مادة منفذة لتكوين رقيقة متباعدة اسفينية الشكل (wedge-shaped spacer), اما الطلاء النهائي فيكون من مادة اخرى ذات انعكاس جزئي (طلاء ذو انعكاس جزئي). هذا العنصر البصري يوضع بزاوية بروستر لقليل خسارة الانعكاس.

اكثر الانواع استخداما يسمى ب (thin wedge etalon).


5- الموشور (prism):

يستخدم الموشور لتحليل الحزمة الى عدة اطوال موجية ونقوم بالحصول على الطول الموجي الذي نرغب به بواسطة تدوير الموشور بزاوية معينة بالنسبة للمرأة المخرجة لليزر بحيث يوجه الطول الموجي الذي نريد باتجاه المرأة المخرجة لليزر اما بقية الاطوال الموجية فتشتت الى اتجاه اخر.


http://www.mindquestacademy.org/reading4ell/Images2/prism4c.gif


http://www.estla.com/images/dl-compa.gif



كما ان شكل المنظومة تؤثر على الطول الموجي كما في:

1- mode locked:

http://www.iraqup.com/uploads/lM22L-0Kfy98314.JPG


2- single-freguency ring:

http://www.iraqup.com/uploads/0JcAv-7dY31864.JPG

بصورة عامة iهذه منظومة لحد ليزرات الحالة السائلة ينتج ليزر مستمر لاخظ منغمات الاطوال الموجية المستخدمة:

http://www.star.le.ac.uk/~rw/courses/lect4313_fig26.jpg


http://www.estla.com/images/dl-mini1.gif


وهذا شكل يبين الاطوال الموحية المتناغمة لليزرات الحالة السائلة:


http://www.iraqup.com/uploads/MG671-fpJh24704.JPG


هناك تتمة

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تتمة الموضوع:

ج- مكبتات المستويات الثلاثية (triplet quenching):

بداية نجد لو اخذنا سائل نموذجي لو وجدنا انه يمتلك (103 cm-1) ربح لكل وحدة طول وهذا المقدار من الربح هو كبير مقارنة مع بعض الليزرات الاخرى مثل (He-Ne) حيث انه الربح يقارب(10-3 cm-1) ولليزر الياقوتة الحمراء (ruby laser) فان الربح يقارب (7*10-2 cm-1)
وهذا يجعل لليزر الحالة السائلة ميزة جيدة في عمل هذا النوع من المنظومات.

لكن ازعاج المستويات الثلاثية هو مصدر للمتاعب والمشاكل التي تؤدي الى تقليل فائدة الربح الكبير للسائل.

انتقال الجزيئات من المستويات العليا المفردة الى المستويات الثلاثية يؤدي الى ضياع الطاقة المفروض تستخدم من اجل الانتقال المنتج لليزر وهو الانتقال من المستويات المفدة العليا الى المستويات المفردة السفلى, بالاضافة الى هذه المشكلة هناك مشكلة اخرى وهي مشكلة الانتقال ما بين المستويات الثلاثية التي هي الاخرى تؤدي الى الضياع.



http://www.iraqup.com/uploads/ry6Ih-HH4867568.JPG


لذلك تم اكتشاف بعض المكبتات للمستويات الثلاثية من اجل التخلص من تأثير هذه المستويات.

مثلا في ليزر السائل النبضي المضخ بواسطو المصباح الومضي يجب ان تكون نبضة الضخ اقل من زمن الانتقال الى المستويات الثلاثية وعادة يجب ان تكون نبضة المصباح لا تتجاوز 0.1 مايكرو ثانية.

اما في اللليزر المستمر فالحالة مختلفة حيث نحاول تنظيم شعبية المستويات الثلاثية والتخلص من ثاثترات هذه المستويات من اخلال اضافة جزيئات الى محلول الصبغة تعمل كعامل اكبات للمستويات الثلاثية (triplet quenching agent) حيث ان تصادم جزيئات المكبت مع جزيئات السائل تؤدي الى ارجاع الجزيئات الى المستويات المفردة الدنيا (de-excitation process) وهناك عددمن المواد المكتشفة التي تستخدم في هذا الصدد وطبعا نوع مادة المكبت المستعملة تعتمد على مادة السائل العضوي (المادة الفعالة).

هناك طريقة اخرى مستخدمة من اجل كبت المستويات الثلاثية وهو جعل محلول الصبغة في حالة سيران خلال الانبوب حيث انه في هذه الحالة يؤدي الى تنظيم الانتقال والشعبية للمستويات الثلاثية وبالتالي التخلص من مشاكلها وتدوير السائل بسرعة كافية حيث انه اي جزيئة سائل مفردة تشع بواسطة ضوء ذو نبضة مدتها اقل بالمقارنة مع زمن الانتقال الى المستويات الثلاثية ولكن اطول من زمن العمر لانتقال الجزيئات الى المستويات المفردة السفلى الذي يؤدي الى اطلاق الليزر.

يحسب الزمن من العلاقة ادناه:

t=d/v

حيث ان:

t:مدة النبضة للضوء الضاخ.
d:عرض قطر الحزمة.
v:سرعة دوران السائل.

هناك تتمة

سلامي

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

تتمة الموضوع:

هذان شلان يوضحان عملية سريان السائل من اجل كبت المستويات الثلاثية:

1- ليزر الصبغة النبضي:



http://www.iraqup.com/uploads/0QIMn-05fv80184.JPG

2- ليزر الصبغة المستمر:



http://www.iraqup.com/uploads/55PYo-f4Ng55376.JPG


التطبيقات:

لليزر الحالة السائلة تطبيقات كثيرة جدا جاءت جل هذه التطبيقات بسبب خاصية التناغم الذي زادت من اهمية هذا النوع من الليزر بالاضافة الى بعض ميزات بعض انواعه بانه متناغم ذو حزمة ضيقة (narrow band) او ذو نبضة فائقة السرعة (ultrafast optical pluses) لذلك سوف نجد عدد كبير من التطبيقات لهذا النوع من الليزر.

حيث بسبب خاصية التناغم فوق مدى واسع من الاطوال الموجية نجده انه مهم في مجال المطياف وعلم الاطياف (spectroscopy) حيث له تطبيقات مجهرية في دراسة فيزيائية الذرات والجزيئات وكذلك الكيميائية الضوئية (photochemical) بالاضافة الى ذلك يستخدم في تطيقات المطياف لدراسة انفصال النظائر مثل دراسة نظير اليورانيوم بواسطة ليزر الحالة السائلة المضخ بواسطة ليزر بخار النحاس (copper vapor).

كذلك يستخدم في دراسة حركية المستويات المتهيجة في اشباه الموصلات وبعض المواد الصلبة الاخرى ويستخدم في هذا الصدد ليزر حالة سائلة سريع النبضة (ultrafast pluses dye laser).

بالاضافة الى التطبيقات اعلاه نجد لليزر الصبغة تطبيقات كثيرة في المجال الطبي مثل استخدامه في ازالة الوحمات او الشامات او الخالات, وكذلك يستخدم في علاج الخلايا السرطانية بواسطة الامتصاص الانتقائي.

بالاضافة الى ذلك يستخدم لتفتيت حصى الكلية الو علاج تضخم المثانة بواسطة توجيه الحزمة من خلال الالياف البصرية (optical fiber) الى اما الكلية او موضع المثانة المتضخمة (موضع المرض).

وكذلك يستخدم في علم العيون وعلاج العيون مثل علاج الشبكية, وبسبب خاصية التناغم واستطاعة اختيار افضل الاطوال الموجية وقمة الامتصاص للطول الموجي للهموكلوبين واختيار طول موجة قصيرة كافية لتخثر الدم اثناء العمليات بدون توليد اي موجة صدمة لخلايا البشر نجد له تطبيق كبير في هذا المجال من خلال التحكم بالعوامل اعلاه بواسطة (Q-swiched laser pluse).

انتهى الموضوع.

المصادر:

1-fundamentals of light sources and lasers
2-laser fundamentals
3-principles of lasers
4-http://cord.org/cm/content1.htm


اعداد المهندسة: انسام الراوي
ماجستير هندسة ليزر

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

انتهيت من قراءة هذا البحث الكامل والشامل لنوع هام من انواع الليزرات وهو الليزر الصبغي dye laser وقد استخدمته في بحثي للدكتوراة في دراسة دقيقة لعلمية امتصاص في البلازما لتحديد نسبة عنصر معين فيها.

اصعب ما في الامر هو ضبط الليزر وتوجيه العدسات والمرايا وضبط محزوزة الحيود ولكن مع الخبرة تصبح الامور اكثر يسرا

بارك الله فيك انسام (ماجستير هندسة ليزر) وان شاء الله يكون هذا الموضوع مفيدا لكل من يدرس الليزر او يستخدمه

تحياتي

[الحلم الأزرق]

بارك الله فيكي وأكثر من أمثالك
بصراحة الموضوع أكثر من رائع و جذاب جداً لأنه نادر ومفيد

انا طالب بكلية الصيدلة وسوف أقوم باستخدام البحث في نشاطاتي لو سمحتي ؟؟؟!!!

[zeintasab]

بارك الله فيك على الجهد الرائع والممتاز

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حياكم الله


بارك الله فيكي وأكثر من أمثالك
بصراحة الموضوع أكثر من رائع و جذاب جداً لأنه نادر ومفيد

وبارك فيك الله يا اخي الحلم الازرق وشكرا على كلامك.......


انا طالب بكلية الصيدلة وسوف أقوم باستخدام البحث في نشاطاتي لو سمحتي ؟؟؟!!!

اخي الكريم يمكنك استخدام البحث بدون استأذن فانا لم اكن لاضعه في المنتدى الا ليستفاد منه الجميع...

موفق ان شاء الله اخي



بارك الله فيك على الجهد الرائع والممتاز

وبارك فيك اختي zeintasab وان شاء الله تكونين استفدي اختي الكريمة

موفقة ان شاء الله

على فكرة خلال بحثي في ليزر الحالة السائلة وجدت حالة انتاج هذا النوع من الليزر اقل تعود الى سنة 1966 حيث تم ضخه بواسطة ليزر الياقوت (ruby laser) بواسطة Sorokin و Lankard

ان شاء الله حال اكمالي لمشروع ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون الذي اقوم حاليا بكتابته على شكل حلقات في المنتدى ساقوم بوضع مشروع عن ليزر اشباه الموصلات ومن ثم مشروع عن ليزر الحالة السائلة ......... انتظرونا

سلامي

[الفيزياوي 8]

حيا الله اهل العراق
عراقي وافتخر

[بنت المعرفة]

مشكورة على هذا الموضوع القيم وجزاك الله خيرا

[امجد حمادي]

احسنت اخي على المجهود الرائع

[امجد حمادي]

حياك الله اختي على هذا الموضوع الاكثر من رائع

[امجد حمادي]

اختي يا حبذا لو الموضوع ينزل على pdf لان معظم الصور ما تنعرض الا القليل جدا منها وبصراحة الموضوع ما يتفوت ارجو الرد