دوشنبه 28 مرداد 1398 - 17 ذي الحجه 1440 - 19 آگوست 2019
صفحه اصلي/اخبار فناوري

کاربردهای لیزر

کاربردهاي ليزر

--------------------------------------------------------------------------------

نور ليزر به جهت ويژگي منحصر به فرد خود شامل شدت بالا، تک رنگي، همدوسي و واگرايي کم کاربردهاي فراواني از خود نشان داده است. اين که کداميک از ويژگيهاي بالا نقش مهمي در کاربردهاي ليزر داشته است قدر مسلم بستگي به نوع کاربرد دارد. اينک به طور مختصر و جهت آشنايي بيشتر با ليزر به تعدادي از کاربردهاي مهم آن مي‌پردازيم.

--------------------------------------------------------------------------------

از آنجايي که ليزرها بيشتر با کاربردهاي صنعتي شناخته شده است لذا ابتدا کاربردهايي از اين شاخه بيان مي‌شود.
1- برش کاري:
با توجه به اين که نور ليزر قادر است در اندازه ‌هاي چند ميکرون متمرکز شود لذا به راحتي مي توان شدت‌هايي در حدود kW/cm^2 فراهم نمود. اين ميزان شدت کافي است تا فلزي را به بخار تبديل نمايد.
 
ليزرهاي CO2 و Nd:YAG از جمله ليزرهايي هستند که در برش کاري فلزات متنوع با ضخامت‌هاي مختلف نقش فراواني دارند. در اين نوع کاربرد، ابتدا پرتو ليزر توسط آينه‌هاي ويژه‌اي هدايت، آنگاه با کمک يک عدسي بر روي فلز متمرکز مي‌شود. سپس با حرکت دادن پرتو ليزر بر روي ورقه فلزي يا چوبي مي‌توان هرگونه شکل و طرحي را در اسرع وقت اسجاد نمود.
 
 
 
کاربرد ليزر
2- سوراخکاري:
از ديگر کاربردهاي مهم ليزر در صنعت سوراخکاري مي‌باشد. اصولا ايجاد سوراخهايي با قطر‌هاي کوچک و يا بزرگ بر روي پاره‌اي از مواد بخاطر خواص ارتجاعي و يا شکننده آنها امري مشکل و تا حدودي محال است. براي مثال ايجاد سوراخ بر روي يک لاستيک و يا سراميک امکان خراب نمودن ماده را به همراه دارد. اما اين عمل به سادگي با ليزر فراهم مي‌شود. ايجاد سوراخ‌هايي با قطر 50 ميکرون بر روي سراميک و يا لاستيک از توانمنديهاي اوليه ليزر است. با متصل نمودن ليزر به کامپيوتر و نيز سيستم‌هاي CNC مي‌توان در هر ثانيه دهها سوراخ بر روي مواد ايجاد کرد.
کاربرد ليزر
 
3- علامت گذاري:
اين عمل ترکيبي از سوراخکاري و برش‌کاري است که مي‌تواند اشکال مختلفي را بر روي مواد مختلف حک نمايد. امروزه ساخت مهرها و يا اشکال برجسته کاربردهاي فراواني پيدا کرده است که انجام آن توسط ليزرهايي با قدرت خروجي کم براحتي قابل انجام است.
کاربرد ليزر
4- ارتباطات:
يکي از تحولات چشمگير کاربردهاي ليزر در عرصه مخابرات است. ليزرها با پهناي باند وسيع قادر هستند که زمينه انتقال هزاران کانال مخابراتي را فراهم کنند.
جهت ارسال سيگنال‌هاي ليزري از کابل نوري استفاده مي شود. ماده اصلي اين کابل از جنس شيشه است، بسيار ارزان بوده و به در طبيعت قابل بازيافت است. قطر کامل يک فيبر نوري با پوشش محافظ آن در حدود 5 ميليمتر است.
پرتو ليزر در داخل کابل نوري با توجه به پديده فيزيکي شکست داخلي بدون تلفات فراوان منتشر ميشود. مزاياي بکارگيري کابل نوري اين است که ميزان کنده‌کاري جهت نصب کابل را کاهش داده و هيچگاه دچار خوردگي نمي‌شود.
 
ليزرهاي شيميايي يکي از انواع ليزرهاي نظامي هستند. اين ليزرها که در ناحيه مادون قرمز کار مي‌کنند داراي قدرت فراوان و نيز ميزان جذب کمي در محيط هستند. به همين خاطر هنگام برخورد پرتو ليزر با اجسام حرارت فراواني ايجاد مي‌شود که سبب نابودي اهداف پرنده و يا ثابت مي‌شود
5- کاربردهاي نظامي
اساسا وارد شدن در اين مقوله نيازمند زمان فراواني است. نور ليزر به خاطر شدت بالاي خمود، همچنين حرکت به صورت يک باريکه موازي با واگرايي کم مي تواند به عنوان يک سلاح مخرب مورد بهره برداري قرار گيرد.
امروزه دانشمندان توانسته اند ليزرهايي با قدرت‌هاي چندين مگاوات ايجاد کنند که اين ميزان کافي‌ست براي نابود کردن اهداف فضايي.
کاربرد ليزر
دست يابي بشر به سلاحي که بتواند با سرعت نور حرکت کند او را قادر ميسازد که در کمترين مدت ممکن دشمن خود را نابود سازد. دقت شود که موشک‌هاي قاره پيما جهت برخورد با اهداف خود به چندين دقيقه زمان نياز دارند اما با اگر با ليزر بتوان هدفي را در يک گوشه‌اي از کره زمين نابود کرد به زماني کمتر از يک ثانيه نياز است.
ليزرهاي شيميايي يکي از انواع ليزرهاي نظامي هستند. اين ليزرها که در ناحيه مادون قرمز کار مي‌کنند داراي قدرت فراوان و نيز ميزان جذب کمي در محيط هستند. به همين خاطر هنگام برخورد پرتو ليزر با اجسام حرارت فراواني ايجاد مي‌شود که سبب نابودي اهداف پرنده و يا ثابت مي‌شود.
از ديگر کاربردهاي نظامي ليزر ميتوان به موشک‌هاي ليزري اشاره کرد که توسط ليزر هدايت و کنترل مي‌شوند. براي هدايت اين نوع موشک نياز چنداني به ليزرهاي پر قدرت نيست. ليزر CO2 يکي از ليزرهايي است که در زمينه هدايت موشک قابليت‌هاي خوبي دارد.
کاربرد ليزر
 
6- کاربردهاي آموزشي:
از همان ايتدا اختراع ليزر، خصوصا ليزر گازي هليوم-نئون، کاربرد آموزشي آن نقش مهمي را ايفا نمود.
اصولا در مباحث فيزيک موضوعات فراواني در خصوص نور و اپتيک وجود دارد که لازم است دانشجويان با اين مفاهيم اشنايي دقيق و کافي داشته باشند.
وجود يک ليزر هليوم-نئون با تعدادي از قطعات اپتيکي مي‌تواند زمينه بسيار خوبي براي اين مهم فراهم کند. براي مثال اندازه گيري فاصله کانوني يک عدسي و يا آينه، ضريب شکست شيشه، ميزان جذب و... دهها عنوان ديگر از جمله مواردي هستند که در فيزيک پاسه و کاربردي نقش مهمي دارند. از آنجايي که ليزر هليوم-نئون بسيار ارزان، کوچک و در ناحيه بينايي است اکثر مراکز تحقيقاتي و يا دانشگاهي را متوجه بکارگيري آن به عنولن يک وسيله اندازه‌گيري و آموزشي نموده است.
 
7- فاصله يابي:
نور ليزر به خاطر واگرايي کم و شدت بالا قادر است مسافت‌هاي زيادي را طي کند بدون اينکه مقدار زيادي از انرژي آن کاسته شود.
در اين کاربرد، يک پالس ليزر به سمت هدف نشانه گرفته شده و سپس رها مي‌شود. هنگام خارج شدن پالس ليزر، يک زمان سنج نيز شروع به کار مي‌کند. در برخورد پرتو ليزر با هدف، نور ليزر در زواياي مختلفي پخش مي‌شود.
بر روي مسافت ياب يک آشکار ساز نوري نصب شده که قادر است فوتون‌هاي اين نوع ليزر را دريافت کند. هنگامي که فوتون‌هاي برخوردي با شي در زواياي مختلف منتشر مي‌شوند بخش اندکي از آنها به سمت فاصله ياب حرکت مي‌کنند.
هنگامي که اولين فوتون‌هاي ليزر به آشکار ساز مي‌رسد آنگاه زمان سنج به طور اتوماتيک قطع مي‌شود. حال با اين زمان که مدت رفت و برگشت پرتو ليزر با شي مورد نظر است به راحتي مي‌توان فاصله خود را از رابطه زير محاسبه نمود:
فاصله = زمان * سرعت
امروزه مسافت ياب‌هاي کوچکي با ليزرهاي نيمه هادي ساخته شده‌اند که در کنار دوربين‌ها معمولي قرار گرفته‌اند. اين فاصله ياب‌ها قادرند فاصله اشيا تا دوربين را با دقت چند سانتي متر نمايش دهند. همچنين عمل فاصله يابي براي فواصل دور نيز انجام مي‌شود. براي مثال بر روي کره ماه منعکس کننده هاي بزرگي نصب شده است، هنگامي که يک پالس ليزر به سمت کره ماه نشانه گرفته شود در حقيقت منعکس کننده را مورد برخورد با پرتو ليزر قرار ميدهد. در بازگشت ليزر به سمت کره زمين آشکارسازهاي قوي نور برگشتي را دريافت مي‌کنند. با اندازه‌گيري زمان رفت و برگشت به راحتي فواصل دور نيز محاسبه مي‌شود.
 
مجدآبادي
بخش دانش و زندگي تبيان



 
تعداد بازديد:2722 آخرين تغييرات:89/12/05
نظرات

نظر شما:
نام و نام خانوادگي
پست الكترونيك
نظر