أنواع مختلفة من الليزر وأستخداماتها

أنواع الليزر المختلفة

تتعدد أنواع الليزر بناءً على المواد المشعّة المستخدمة التي تؤدي إلى حدوث الانبعاث المستحث. تشمل المواد المشعة ذرات وجزيئات موجودة في غازات مخففة، جزيئات عضوية في المحاليل، ومواد شبه موصلة، وغيرها. فيما يلي شرح مفصل للأنواع الرئيسية لليزر:

الليزر الغازي

يعتمد الليزر الغازي (بالإنجليزية: Gas Lasers) على استخدام الغازات كوسيلة لتوليد الليزر. يتم توليد الضوء عندما يُمرَّر تيار كهربائي عبر أحد الغازات بسبب الجهد الكهربائي. تختلف أنواع الليزر الغازي باختلاف الغاز المستخدم، ومن أبرزها: ليزر الهيليوم، وليزر النيون، وليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الأرجون، وليزر الأكسيمر، وليزر الكريبتون، وغيرها.

تتراوح أطوالها الموجية ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء، ويمثل ليزر ثاني أكسيد الكربون أشهر أنواعه، حيث يُستخدم في التطبيقات مثل القطع واللحام والتعليم بالليزر. بينما تُستخدم الأنواع الأخرى في مجالات متنوعة مثل التحليل الطيفي، مسح الباركود، معالجة المواد، والجراحة.

الليزر السائل

يعتمد الليزر السائل (بالإنجليزية: Liquid Lasers) على أصباغ عضوية تُستخدم كمادة وسيطة في شكل سائل. يُطلق على هذا النوع اسم الليزر الصبغي (بالإنجليزية: Dye Lasers).

تتميز lasers السائلة بقدرتها على توليد نطاقات موسعة من الأطوال الموجية، مما يجعلها قابلة للتعديل حسب الحاجة. على سبيل المثال، يُستفاد من الليزر الصبغي في عملية فصل النظائر، حيث يُضبط الليزر على تردد ذري محدد لتأيين الذرات، مما يتيح فصل النظائر في مجال كهربائي.

الليزر شبه الموصل

يُعرف الليزر شبه الموصل (بالإنجليزية: Semiconductor Lasers) أيضًا باسم ليزر الصمام الثنائي، وهو نوع من الثنائيات الليزرية. يشابه الليزر شبه الموصل الليزر الثنائي التقليدي من حيث وجود واجهة PN مشحونة، ولكن الفارق يكمن في أن هذا النوع يتضمن طبقة جوهرية عند هذه الواجهة مصنوعة من مواد تُنتج ضوءًا تلقائيًا.

تؤدي معالجة الطبقة الجوهرية إلى تضخيم الفوتونات الناتجة، وبالتالي يتم تحويل التيار الكهربائي إلى شعاع ليزر. تندرج معظم أنواع ليزر شبه الموصل تحت تصنيف ليزر ثنائي، مع بعض الاستثناءات التي لا تعتمد على بنية الصمام الثنائي في عمليات توليد الضوء.

ليزر الألياف

يعتبر ليزر الألياف (بالإنجليزية: Fiber Lasers) نوعًا من أنواع الليزر الصلب، حيث تُستخدم الألياف البصرية، مثل زجاج السيليكا الممزوج مع عناصر نادرة، كوسيلة لتوليد الليزر. تميز هذه الألياف بخصائص توجيه الضوء التي تجعل هذا النوع فريدًا.

يتميز ليزر الألياف بدقته العالية وصغر حجمه مقارنةً بالأنواع الأخرى، مما يجعله أكثر كفاءة من الناحية الكهربائية وأقل تكلفة من حيث التشغيل والصيانة. ومن الأمثلة الشائعة عليه: الليزر الليفي المشبع بالإيتربيوم، والليزر الليفي الذي يحتوي على الإربيوم.

الليزر الصلب

يستخدم الليزر الصلب (بالإنجليزية: Solid-state Lasers) المواد الصلبة، مثل البلورات أو الزجاج، الممزوجة بعناصر نادرة لإنتاج شعاع الليزر. تمثل هذه المواد مصدر الكسب البصري في هذا النوع، وغالبًا ما تحتوي على مواد مثل الكروم، النيوديميوم، الثوليوم، الإربيوم، أو الإيتربيوم.

ليزر الياقوت يُعتبر الأشهر في فئة الليزر الصلب، وهو الأول من نوعه الذي تم تصنيعه. أما ليزر Nd: YAG فهو يتمتع بشعبية كبيرة ويستخدم طوال الوقت في عمليات معالجة المواد.

تطبيقات الليزر

تختلف أنواع الليزر وفقاً للأطوال الموجية لكل منها، كما أن لكل نوع تطبيقاته واستخداماته المحددة. إليك تفصيل لبعض هذه التطبيقات: