أنواع الليزر

ما هي أنواع الليزر؟

تختلف أنواع الليزر اعتمادًا على الأنواع المشعَّة التي تؤدي إلى حدوث الانبعاث المستحثّ، وتشمل الأنواع المشعة ذرات وجزيئات في غاز مخفف، وجزيئات عضوية مذابة، ومواد شبه موصلة وغيرها، وفيما يأتي تفصيل لأنواع الليزر:

الليزر الغازي

يعتمد الليزر الغازي (بالإنجليزية: Gas Lasers) على مواد غازية في توليده، حيثُ يرسَل تيار كهربائي نتيجة الجهد الكهربائي من خلال أحد الغازات لتوليد الضوء، وينتج عن ذلك أنواع مختلفة من الليزر حسب الغاز المستخدم، مثل: ليزرالهليوم، وليزر النيون، وليزر ثاني أكسيد الكربون، والأرجون، والأكسيمر، والكريبتون، وغيرها.

وتكون أطوالها الموجية ضمن مدى الأشعة تحت الحمراء، وأشهر أنواعها ليزر ثاني أكسيد الكربون، والذي يستخدم في القص بالليزر ، واللحام بالليزر، والتَّعليم بالليزر، وتستخدم بقية الأنواع في كثير من الاستخدامات، مثل: التحليل الطيفي، ومسح الباركود، ومعالجة المواد، والجراحة.

الليزر السائل

يعتمد الليزر السائل (بالإنجليزية:Liquid Lasers) على أصباغ عضوية تكون على شكل سائل كوسيط عند توليدها، ويطلق على هذا النوع اسم الليزر الصبغي (بالإنجليزية:Dye Lasers).

تتميز الأنواع السائلة من الليزر في قدرتها على توليد نطاقات أوسع من الأطوال الموجية بكثير، وهذا ما يجعلها قابلة للضبط والتحكم بالطول الموجي عند التشغيل.

يمكن توضيح الفائدة من التحكم بالطول الموجي من خلال المثال الآتي؛ يُستخدم الليزر الصبغي في فصل النظائر، حيث يُضبَط الليزر على رنين ذري معين، وتُضبَط النظائر على نظير معين لتأيين الذرات، وهذا ما يجعلها محايدة وتفصَل في مجال كهربائي، و تحقَّق بذلك عملية فصل النظائر .

الليزر شبه الموصل

يعدُّ الليزر شبه الموصل (بالإنجليزية: Semiconductor Lasers) من الثنائيات الليزرية، وتسمى أيضًا ليزر الصمام الثنائي، ويشبه الليزر شبه الموصل الليزر الثنائي العادي بامتلاك كل منهما لتقاطع موجب - سالب "PN" مشحون، والفرق بينهما أنَّ ثنائيات هذا الليزر تمتلك طبقة جوهرية عند التقاطع "PN" مصنوعة من مواد تنتج انبعاثًا تلقائيًا.

تُصقَل الطبقة الجوهرية، مما يؤدي إلى تضخيم الفوتونات المتولدة ، وبالتالي تحويل التيار الكهربائي المستخدم في العملية إلى ضوء ليزر، إنَّ معظم أنواع الليزر شبه الموصل تندرج تحت نوع ليزر ثنائي، ويوجد القليل منها غير ذلك، ويعود ذلك الى عدم استخدم بنية الصمام الثنائي في توليدها.

ليزر الألياف

يعدُّ ليزرالألياف (بالإنجليزية:Fiber Lasers) أحد أنواع الليزر الصلب، وتكون الألياف البصرية، مثل: زجاج سيليكا الممزوجة بأحد العناصر الأرضية النادرة هي الوسيط المستخدم في ليزر الألياف، وإنَّ خصائص عملية توجيه الضوء للألياف الضوئية هي التي تجعل هذا النوع مختلفًا.

ويكون ليزر الألياف أكثر استقامة وأصغر من بقية أنواع الليزر، وهذا ما يجعله أكثر دقة، ولذلك تتميز بكفاءتها الكهربائية الجيدة، وتكاليف تشغيلها المنخفضة، وتكاليف صيانتها المنخفضة أيضًا، ومن الأمثلة عليها: الليزر الليفي المشبع بالإيتربيوم، والليزر الليفي المشبع بالإربيو.

الليزر الصلب

يُستخدم الليزر الصلب (بالإنجليزية:Solid-state Lasers) في عملية توليد الليزر الصلب باستخدام مواد صلبة، مثل: البلورات، أو الزجاج، ممزوجة بأحد العناصر الأرضية النادرة، ويعدُّ هذا الوسيط هو مصدر الكسب البصري في هذا النوع، ويكون عادةً العنصر المختلط فيه الكروم، أو النيوديميوم، أو الثوليوم، أو الإربيوم، أو الإيتربيوم.

يعدُّ ليزر الياقوت أشهر ليزر من الحالة الصلبة، وهو أول ليزر صُنِع على الإطلاق، ويعدُّ ليزر Nd: YAG من أنواع الليزر الصلب الشائعة، وهو ليزر عقيق الإيتريوم المصنوع من الألومنيوم المشبع بالنيوديميوم، والمستخدم في عملية معالجة المواد.

تطبيقات استخدام الليزر

تختلف أنواع الليزر في الطول الموجي الخاص بكل منها، كما أنَّ لكل نوع استخدامات وتطبيقات محددة، وفيما يأتي بيانها: