لیزر و کاربردهای آن در رایانه
محتویات
لیزر و کاربردهای آن در رایانه
کلمه لیزر از کنار هم گذاشتن حروف اول کلمات زیر بدست می‌آید:
Light Amplification by Simulated Emission of Radiation
لیزر وسیله‌ای برای تبدیل نور معمولی به پرتوی باریک و متراکم است. دستگاه لیزریک جریان الکتریکی را از ماده‌ای که می‌تواند جامد، مایع یا گاز باشد عبور می‌دهد. بعضی از اتم‌های ماده انرژی جذب می‌کنند و کوانتوم (بسته انرژی نورانی که اتم‌ها ساطع می‌کنند) این امر موجب می‌شود که اتم‌های دیگر نیز کوانتوم ساطع کنند. این کوانتوم‌ها (بسته‌های تشعشع) بین آینه‌هایی به عقب و جلو منعکس می‌شود و نهایتا بصورت نوری با یک طول موج واحد شلیک می‌شوند وقتی که نور در دستگاه لیزر توسط کوانتوم‌ها تولید شد با رفت و برگشت بین آینه‌ها متمرکز تر می‌شود.
کاربردهای لیزر
دیسک فشرده
هنگام ضبط دیسک فشرده صوتی هر صدا به یک کد رقمی (دیجیتال) تبدیل می‌شود. این کد توسط لیزر به صورت میلیون‌ها حفره میکروسکوپی روی دیسک فشرده حک می‌شود. وقتی دیسک باز نواخته می‌شود یک پرتو لیزر در داخل دستگاه روی دیسک حرکت می‌کند. یک آشکارساز که با سیستم مربوط است. پالس‌هایی را که نماینده الگوی حفره‌های حک شده بر روی دیسک است ایجاد می‌کند. مدارهای الکترونیکی دستگاه دیسک این پالس‌ها را به نسخه‌ای از موسیقی اصلی تبدیل می‌کند.
جراحی
دستگاه‌های لیزر پر توان با موفقیت در معالجه جداشدگی شبکیه به کار رفته است (شبکیه ناحیه حساس به نور در عقب چشم است). شبکیه جدا شده را می‌توان توسط پرتوی از نور لیزر که حدود یک هزارم ثانیه تابانده می‌شود جوش داد. "جراحان از پرتو لیزر برای بریدن یا جوش دادن دیگر بخش‌های بدن بسیار نیز استفاده می‌کنند. "چاقوی لیزری کاملا استریل است همزمان با برش رگ‌های ریز خونی را می‌بندد و بنابراین خون کمتری از دست می‌رود. از لیزر برای درمان بیماریهای پوست و برداشتن ماه گرفتگی و خالکوبی از روی پوست نیز استفاده می‌شود.
کاربردهای صنعتی
از لیزرهای پر توان می‌توان برای بریدن، سوراخ کردن، جوش دادن و کنده کاری موادی مانند فولاد، شیشه، پلاستیک و سرامیک استفاده می‌کنند. هیچگونه تماس فیزیکی با ماده مورد نظر نیست و بنابراین می‌توان سوراخ‌های بسیار کوچکی را بدون اثر گذاردن بر مواد پیرامون ایجاد می‌کنند. لیزر برای نقشه برداری نیز ارزشمند است زیرا پرتو لیزر در خطی کاملا مستقیم حرکت می‌کند.
در فروشگاه‌ها
از لیزرهای کم توان برای خواندن کد میله‌ای (بار کد) روی کالاها استفاده می‌شوند. این کد از یک سری خطوط سیاه با ضخامت متغیر تشکیل می‌شود. نواحی سیاه پرتو لیزر را جذب و نواحی سفید آن را منعکس می‌کنند. الگوی انعکاس کد گشایی می‌شود و شماره محصول را می‌دهد. این شماره هم قسمت محصول را به دست می‌دهد و هم به یک بانک اطلاعاتی مرکزی می‌رود که امکان نظارت بر میزان موجودی کالاها را فراهم می‌سازد.
هولوگرام چیست؟
یک تصویر سه بعدی که با استفاده از لیزر ایجاد می‌شود یا به عبارت دیگر با استفاده از لیزر می‌توان تصویری ایجاد کرد که هر گاه به طریق صحیح به آن نور تابانده شود سه بعدی به نظر برسد.
لیزرهای نیمه رسانا
نوعی از لیزر که حریان برق را مستقیما به جریان منظمی از فوتون‌ها تبدیل می‌کند (این عمل صرفا با گذر جریان نیرومند و صیقل دادن وجوه انتهایی بلور آرسنید گالیوم به عنوان آینه‌های لیزر صورت می‌گیرد).
کشف این لیزر تقریبا تصادفی بود چون برخی از فیزیکدانان متوجه شده بودند که از دو قطبی‌های نیمه رسانا درخشش‌هایی با طول موجی در حدود 7000 آنگستروم خارج می‌شود و آن را به گسیل القایی نسبت دادند و بر همین پایه لیزر نیمه رسانا را طراحی کردند.
این لیزرها از اجسامی که در الکترونیک کاملا شناخته شده است ساخته می‌شوند و همه این اجسام از دسته اجسام نیمه رساناها هستند مانند آرسنید گالیوم و ژرمانیوم. البته لیزرهای نیمه رسانا از موادی چون InP, InAS, PbTe, PbSe نیز ساخته می‌شوند.
لیزرهای نیمه رسانا دارای پیوند گاه p-n می‌باشند که وجه n به پتانسیل منفی بسته می‌شود و وحه P نیز به پتانسیل مثبت بسته می‌شود. عنصرهایی که ناحیه P را تشکیل می‌دهند الکترون‌های ظرفیتی کمتری نسبت به ناحیه n و حفره‌هایی در ناحیه P بوجود می‌آید.
ممتاز بودن نیمه رسانا در ساخت لیزر
ولی چه خاصیتی از نیمه رساناها آنها را در ساخت لیزرهای نیمه رسانا ممتاز می‌کند؟
نیمه رساناها از نظر مقاومت الکتریکی جایی بین مواد رسانا و مواد نارسانا دارند.
در آنها فاصله بین نوار رسانش و نوار ظرفیت در حدود یک الکترون ولت است و این امر اندکی رسانایی الکتریکی را موجب می‌شود. رسانایی نیمه رساناها بر خلاف رساناها با افزایش دما افزایش می‌یابد. برای شروع گسیل القایی جریان بسیار بالایی از آن می‌گذرانند جریان باعث ایجاد گرما می‌شود. همین گرما منجر به تغییر شکل بلوری این اجسام نسبت به حالت نخستین می‌شود و حال آنکه اندکی تغییر شکل باعث از کارافتادگی لیزر می‌گردد. بنابراین باید شیوه‌ای یافت که لیزر را خنک کند.
شرایط لازم برای عمل این مجموعه بدین ترتیب یافته شد که در دمای زیر 20 درجه کلوین (منفی 253 سانتی گراد) جریانی در حدود 200 آمپر لازم است ولی در دمای نیتروژن مایع این جریان می‌تواند به 750 آمپر و در 300 درجه کلوین به 50000 آمپر بر سانتی متر مربع برسد. در این هنگام است لیانی یا نور تابی الکتریکی آغاز می‌شود و لیزر به کار می‌افتد و تابش‌هایی با فرکانس‌های ده به توان ده هرتز تولید می‌کند.
رسانای بی آلایش مثل ژرمانیوم با ظرفیت 4 و یا اتمی با یک ظرفیت بیشتر مانند فسفر و ایندیوم 5 ظرفیتی آن را آغشته کرده باشد. این عمل را فرآیند آلایش و یا ناخالصی گویند. وقتی که آلایش صورت می‌گیرد لیزر در ناحیه n دارای الکترون و ناحیه p دارای حفره پیدا می‌کند و در نتیجه نیمه رسانا آلایشی دارای دو تراز انرژی ناخالصی دهنده و پذیرنده ایجاد می‌کند.
تنظیم اینگونه لیزرها نسبت به لیزرهای دیگر آسانتر است زیرا با تغییر میدان مغناطیسی یا با اعمال دما و فشار می‌توان آنها را تنظیم کرد. اما برای تنظیم لیزرهای گازی و جامد تنها با تغییر ظریب کیفیت می‌توان عمل تنظیم را انجام داد اما باید توجه داشت که همه این شرایط باید در اوضاع تنظیم شده‌ای ویژه انجام پذیرد. اما برتری لیزرهای نیمه رسانا بیشتر به خاطر دگر آهنگی (مدوله سازی) بالا و بازدهی بالایی در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهای اندک آن از دیگر مزایای این نوع لیزرهاست.
منبع: سایت میکرورایانه
ویرایش: تیم مامبولرن
 استفاده از مطالب دانشنامه جوملا فارسی - مامبو فارسی با ذکر منبع ( دانشنامه جوملا فارسی ) و لینک مستقیم به http://docs.joomlafarsi.com بلامانع است.
|
