اتجاهات التطور المستقبلية لتقنيات وتطبيقات الليزر
ومن الدراسة المستفيضة لاتجاهات التطوير المستقبلية لتقنيات وتطبيقات الليزر، فإن الواضح أن الاستخدامات الصناعية هي أكبر الاستخدامات شيوعاً، نتيجة رخصها ودقتها ومرونة استخدام الوسائل التقليدية. والأهم من هذا إمكانية التحكم فيها باستخدام وسائل التحكم الإليكترونية الآلية. ويتجه التطوير العام نحو زيادة قدرة الليزر، وفي الوقت نفسه تقليل الحجم والوزن، مما يسمح بالاستخدام الأفضل.
وبالنسبة لليزر الدايود، فإن الخرج الذي أمكن التوصل إليه في المعامل هو 2.6 وات، بينما لم تحقق الصناعة أكثر من 100 ميللي وات. وهذه هي مهمة التطوير الصناعي خلال السنوات القادمة.
وأهم مشكلات استخدامات الليزر وأخطرها العمر الافتراضي للمعدات وفاعليتها، فالمعروف أن عمر تشغيل عناصر توليد الليزر، سواء كانت غازية أو صلبة، لا تزيد على 5000 ساعة، والمطلوب زيادة هذا العمر إلى 10.000 ساعة،على الأقل، وكذلك نوعيات المرايا المستخدمة في أجهزة الليزر، وبالذات الأنواع عالية القدرة، ومدى قدرة هذه المرايا على تحمل نبضات الليزر القوية.
وتتجه الصناعة إلى إدماج وحدات الليزر الصناعية مع "الروبوت" Robot لاستخدامها في خطوط إنتاج العديد من المنتجات، بحيث يمكن تحريك مصدر شعاع الليزر والتحكم فيه من على بعد.
ولا يقتصر الاستخدام الصناعي على الصناعات الثقيلة فقط، ولكن يشمل، أيضاً، الصناعات الإليكترونية، وعلى الأخص منها الصناعات التكنولوجية المتقدمة، كإنتاج أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة Integrated Circuits:IC وغيرها. ويعول هنا على التقدم في نظم الليزر التي تعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
ولقد تميزت الأعوام الأخيرة بظواهر ومكتشفات جديدة في مجال الليزر يمكن تلخيصها فيما يلي:
أ.
أمكن لأول مرة تشغيل ليزر يعطى خرج "أشعة أكس" ذو طول موجي يصل إلى 200 أنجستروم. وهذا حدث له دلالة على طريق استخدام أشعة الليزر في أسلحة الفضاء.
ب.
إنتاج مرسل ليزر على نمط هوائيات "المصفوفة المتراصة phased array " مما يسمح، لأول مرة، بتشكيل شعاع ليزر، والتحكم فيه إليكترونيا، وزيادة قدرة الخرج.
ج.
إنتاج أول ليزر متغير التردد يعمل تحت الظروف الجوية العادية، وبدون تبريد.
د.
وصل المشروع القومي الياباني لإنتاج ليزر ثاني أكسيد الكربون الذي تبلغ قدرته 20 كيلووات إلى مراحله النهائية، وقد استغرقت البحوث والتطوير مدة 8 أعوام كاملة.
هـ.
إنتاج أنواع جديدة من الليزر تعمل بترددات لم يسبق استخدامها من قبل.
وفيما يلي نعرض أهم اتجاهات التطور المستقبلية لتقنيات وتطبيقات الليزر.
1. في مجال البحوث العلمية
وفي مجال البحوث العلمية والأكاديمية، سيتجه الطلب نحو نظم الليزر ذات النبضات القصيرة جدا، وكذا النظم التي يمكن توليفها في نطاق ترددي عريض، بحيث يمكن استخدامها في مجال بحوث الكيمياء الحيوية والهندسة الوراثية.
وقد أمكن الحصول على نبضات ليزرية قصيرة جداً، وأهمية هذا التطوير تكمن في قياس بعض الظواهر الطبيعية السريعة، أو قياس ورصد بعض العمليات الكيماوية التي تحدث داخل الخلية البشرية.
2. في مجال الكمبيوتر
وقمة التزاوج بين الليزر والكمبيوتر سيكون كمبيوتر بصري يستخدم أشعة الليزر لتخزين المعلومات ومعالجتها. ومثل هذا الكمبيوتر سيكون أسرع ألف مرة من أجهزة الكمبيوتر العادية التي بدأت تواجه القيود التي فرضتها عليها سرعة تحرك الإلكترونات خلال الدوائر ذات الأساس السيليكوني. ويعمل العلماء في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان على ابتكار نظائر بصرية لكمبيوتر اليوم الإلكتروني.
3. في مجال الطب
وفي مجال الطب، استقرت أساليب جراحة الانفصال الشبكي باستخدام ليزر "الياج". ولكن استخدام الليزر في أغراض طبية أخرى ما زال رهن التجربة والاختبار، ومن ذلك، على سبيل المثال، استخدام بعض أنواع الليزر في علاج الأورام الخبيثة، واستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في لحام الأوعية الدموية. وتحتاج التطبيقات الطبية إلى تطوير الليزر في اتجاه تقليل حجمها، وإمكانية تشغيلها ببطاريات، وزيادة فاعلية مكوناتها.
ومن الاستخدامات ذات الاهتمام البحثي حالياً، استخدام ليزر ثنائي الطول الموجي، أحدهما يستخدم في الجراحة، والثاني يستخدم في إغلاق الشرايين. وعلى وجه العموم، فما زال تأثير الليزر على الأنسجة البشرية وتفاعلهما معاً مادة خصبة للبحث بهدف فتح آفاق جديدة لاستخدام الليزر طبياً.
أما مجالات التطوير المستقبلية فتشمل استخدام ثاني أكسيد الكربون لإذابة الجلطات في الشرايين التاجية وتكسيرها، أو لإزالة الرواسب من جدران الأوعية الدموية، والتي قد تؤدي إلى الأزمات القلبية وتصلب الشرايين.
وتجرى الآن التجارب الطبية لاستخدام أحدث أنواع الليزر، والتي تستخدم الليزر الناتج من بخار الذهب أو النحاس، لعلاج بعض أنواع الأورام الخبيثة. وقد بلغت طاقة الخرج المستخدمة حوالي 10 وات.
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)