تاريخ تقنية الليزر
الليزر هو عبارة عن جهاز يقوي موجات الضوء، ويضخمها ويكررها، ويكون الضوء موجه بشكل جيد، وهناك أنواع مختلفة من الليزر، وكل نوع له خصائص مميزة عن غيره، وقد مرت تقنية الليزر بالعديد من التطورات منذ اكتشافها إلى يومنا هذا، سنتعرف عليها بالتفصيل كم يلي:
اكتشاف تقنية الليزر
- 1917: اكتشف ألبرت أينشتاين التقنية الأساسية لعمل جهاز الليزر وهي ظاهرة الانبعاث المحفز والتي تنص على أنه من الممكن تحفيز الإلكترونات في الضوء لإصدار ضوء بطول موجي معين.
- 1928: لاحظ الفيزيائي الألماني رودلف فالتر لادنبرغ انبعاثات محفزة، ولكنها كانت بدون أي فائدة علمية.
تطور تقنية الليزر في فترة الخمسينات والستينات
تميزت فترة الخمسينات بما يلي بالنسبة لتقنية الليزر:
- 1952: قام تشارلز هارد تاونر من جامعة كولومبيا في نيويورك، ببناء جهاز يمكنه توليد وتضخيم الموجات الدقيقة، بناءً على نظرية أينشتاين، وقد سماه اسم مازر والتي تعني تضخيم أشعة المايكرويف عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع.
- 1959: اقترح جوردون جولد، طالب الدراسات العليا بجامعة كولومبيا، إنشاء مرنانًا ضوئيًا يمكنه إنشاء حزمة ضيقة من الضوء المتماسك، وأطلق عليه اسم الليزر.
- 1960: بنى ثيودور ميمان النموذج الأولي لجهاز الليزر في مختبر هيوز للأبحاث، واستخدم الياقوت الأحمر كوسيط نشط وإصدار شعاع أحمر من الضوء بطول موجي 694.3 نانومتر.
- 1964: اخترع كومار باتيل أول جهاز ليزر باستخدام ثاني أكسيد الكربون ، للحصول على قوة شعاع عالية، ولاستخدام الليزر في حفر المعادن ولحامها.
تطور تقنية الليزر في فترة السبعينات والثمانينات
في هذه الفترة تطورت تقنية الليزر بالشكل التالي:
- 1972: اخترع تشارلز هنري ليزر آبار الكم، والذي يعد أكثر كفاءة من ليزر الصمام الثنائي التقليدي، ويتطلب أقل تيار للوصول إلى عتبة الليزر.
- 1976: اكتشف جون إم جي مادي ومجموعة آخرون في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا أول ليزر إلكتروني حر، وهو عبارة عن ليزر يستخدم حزمة من الإلكترونات التي يتم تسريعها إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء ، ثم تمر عبر مجال مغناطيسي لإنتاج شعاع متماسك، وتتميز هذه التقنية بما يلي:
- عدم تلف المواد أو حدوث مشاكل في العدسة الحرارية كما تلك التي تصيب الليزر العادي.
- تحقيق ذروة إشعاع عالية جدًا.
- 1981: منح آرثر شاولو ونيكولاس بلومبيرج جائزة نوبل في الفيزياء، لعملهما على تطوير عملية التحليل الطيفي بالليزر.
- 1985: استخدم ستيفن تشو من مختبرات بيل، عملية التبريد بالليزر، لإبطاء ومعالجة والتحقق من سلوك الذرات.
تطور تقنية الليزر في التسعينات
تميزت هذه الفترة بما يلي:
- 1994: اختراع ليزر الشلال الكمي (QC)، وهو أول ليزر أشباه موصلات، يمكنه أن يبعث الضوء في وقت واحد، وبأطوال موجية متعددة ومنفصلة، يعد هذا الليزر مثاليًا للاستشعار عن بعد للغازات في الغلاف الجوي.
- 1996: اختراع أول ليزر ذري نابض، والذي يستخدم المادة بدلًا من الضوء.
- 1997: تطوير ليزر نيتريد الغاليوم، والذي ينبعث منه ضوء أزرق بنفسجي لامع.
الألفية وتقنية الليزر
تطورت تقنية الليزر بشكل كبير في الألفية، وحدث فيها ما يلي:
- 2003: إطلاق أول طائرة تعمل بالليزر، بحيث تم التحكم بها عن طريق ليزر أرضي يتتبع الطائرة أثناء الطيران، ويوجه حزمة الطاقة الخاصة بها إلى الخلايا الكهروضوئية المحمولة على الطائرة لتشغيل مروحة الطائرة.
- 2006: بناء أول ليزر سيلكون هجين، يعمل بالكهرباء، وقيل إن هذا الاختراع مفيد لعمليات تصنيع أنابيب نقل المعلومات في أجهزة الكمبيوتر منخفضة التكلفة.
- 2009: استخدمت وكالة ناسا الليزر لجمع البيانات حول النقاط العالية والمنخفضة على القمر، واستخدامها لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للقمر.
- 2011: أنتج العلماء ليزرًا حيًا، وتم استخدامه لتعديل الخلايا وراثيًا لإنتاج مادة جديدة، هذا النقد فتح الباب أمام استخدام الليزر في التطبيقات الطبية، والفوتونية الحية، وفي نفس العام تم إنتاج ليزر أكسيد الزنك النانوي الموجي في جامعة كاليفورنيا بواسطى البروفيسور جيانلين ليو.
- 2014: استخدمت وكالة الفضاء الأوروبية الليزر لإنشاء جيجابت بين قمر صناعي في مدار أرضي منخفض، وآخر في مدار متزامن مع الأرض، مما سهل عملية تدفق المعلومات بين الأقمار الصناعية وبالتالي إلى الأرض.
- 2015: تم إنتاج ليزر رامان عشوائي قادر على إنتاج صورة واسعة المجال وخالية من البقع في وقت قصير يبلغ حوالي نانوثانية، وتم تنفيذها على إنتاج صور مجهرية للخلايا الحيوانية ومكوناتها.
- 2019: طور العلماء طريقة لتوصيل همسات للمستمعين باستخدام الليزر، قد تسمح هذه التقنية بإرسال رسائل سرية للجيش والإعلام.
تطبيقات استخدام الليزر اليوم
يستعمل الليزر في مجالات واسعة في الوقت الحالي، منها:
القطاع الطبي
تستعمل أشعة الليزر في القطاع الطبي بما يلي:
- إزالة أنسجة الأورام السرطانية.
- ربط الشبكية المنفصلة.
- علاج الدوالي.
القطاع التجميلي
يستخدم الليزر فيما يلي:
- إزالة الشعر غير المرغوب.
- إزالة الوشم.
قطاع البناء
يستخدم الليزر بحفر الأنفاق بدقة عالية.
القطاع الصناعي
يستخدم الليزر لحفر وقطع ولحام المعادن.
القطاعي العلمي والبحثي
يستخدم الليزر في قياس الطيف الكتلي لإثارات حالات ذرية أو جزيئية، ولدراسة الغلاف الجوي.
في الحياة اليومية
يستخدم الليزر يوميًا بما يلي:
- طباعة الورق.
- مسح المشتريات في السوبرماركت.
- قياس المسافات بسرعة وسهولة.
قطاع التكنولوجيا والاتصالات
- يتم استخدام الليزر في أجهزة المسح الضوئي .
- الأقراص المضغوطة.
- تستخدم في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية، التي تعتمد عليها كليًا شبكة الاتصالات العالمية، ومعظم المكالمات الهاتفية.
