پاورپوینت بررسی لیزر گازی (با تکیه بر لیزر هلیوم – نئون)

•همزمان با توسعه لیزرهای بلوری کاربردهای وسیعی از لیزرهایی که در آنها از بخارفلزات به عنوان ماده ی فعال استفاده می شد بدست آمد چنین لیزرهایی را لیزرهای گازی می نامند. بهترین مزیت آنها نسبت به سایر لیزرها اینست که به صورت ممتد کار می کنند، البته برخی از آنها نیز به صورت منقطع کار می کنند. لیزرهای گازی به طور استثنایی دارای تکرنگی فوق العاده شدید بوده و اغلب دارای طیف خالص و فرکانس های فوق العاده پایدار می باشند. تمام این علایم برجسته باعث گردیده اند لیزرهای گازی به منتها درجه در رشته های مختلف علوم و مهندسی مفید واقع گردند.

•اولین لیزر گازی به وسیله دکتر علی جوان، بنت، هریوت در سال 1360 در موسسه بل با استفاده از برخورد اتم ها در اثر تحریک خارجی (میدان مغناطیسی یک مولد با فرکانس زیاد) ساخته شد، معروفترین نوع این لیزرها، لیزر هلیوم - نئون است که در آن مخلوطی از گازهای هلیم و نئون با فشارهای 1 میلیمتر جیوه (هلیوم) و1/0 میلیمتر جیوه (نئون) داخل یک لوله نازک از جنس بور قرار داشته ، دو انتهای این لوله به دو صفحه قابل انحنا که دارای سطوح منعکس کننده فلزی می باشد متصل است. دقت بسیار زیادی در تهیه این سطوح منعکس کننده به کار برده می شود تا زمینه آنها کاملاً مسطح و براق باشد.

•برای بهتر کردن انعکاس گاهی از صفحات چند لایه فیلم های دی الکتریک که دارای 13 لایه متفاوت از سولفور روی و فلوئور منیزیم است استفاده می کنند. •لیزرهای گازی برای طول موج های بین 11000 تا 12000 آنگستروم دارای ضریب انعکاسی برابر 9/98 درصد و ضریب عبور 3/0 درصد و میزان پراکندگی و جذب نورهای تلف شده آن به حدود 8/0 درصد می رسد. نکته قابل توجه اینکه به دلیل کم شدن مقاومت لوله وقتی تخلیه الکتریکی شروع می‌شود مقاومت باید بطور سری با منبع تغذیه قرار بگیرد تا جریان را محدود سازد. •

•نحوه عمل این گونه لیزر ها بدین طریق است که مخلوطی از گازهای هلیوم - نئون را با فشار های مختلف ذکر شده در داخل لوله تخلیه قرار داده بعد به وسیله عبور جریان الکتریکی بین دو الکترود داخلی آن با فرکانس زیاد اتم ها را یونیزه می کنند الکترون ها و یونهای حاصله در اثر میدان الکتریکی دارای سرعت می شوند و در اثر برخورد با اتم های دیگر قسمتی از انرژی خود را به آنها انتقال می دهند و آنها را به ترازهای انرژی بالا پمپ می کنند. البته باید توجه داشت که گازهای انتخاب شده می بایستی از نظر سطوح انرژی به یکدیگر نزدیک باشند.

ساختار لیزر هلیم نئون

سطح انرژیمربوط به هلیم به سطح انرژی  مربوط به نئون که چهار لایه دارد نزدیک می باشد. §اتم های هلیم در اثر تخلیه الکتریکی که در لوله صورت می گیرد تحریک شده به لایه بالاتر   می روند و در اثر برخوردی که در داخل لوله با اتم های نئون پیدا می کنند انرژی خود را به اتم های نئون می دهند. وقتی تعداد اتم های نئون تحریک شده به اندازه کافی برسد یک تابش اجباری در اثر انتقال از لایه      به لایه در آنها به وجود می آید و اتم های نئون به حالت طبیعی خود بر  می گردند.

در مرحله نشر لیزر، سه طول موج متمایز می تواند ایجاد شود، یک طول موج مرئی با توان درحد میلی وات، در ناحیه قرمز در nm 8/623و دو طول موج زیر قرمز با توان نسبتا کمتر در µ 15/1 و   µ 39/3 ظاهر می شود. واضح است که برای عمل لیزر در هر یک از این طول موجها، تجهیزات اپتیکی زیر قرمز مورد نیاز است. پس از نشر، با درگیر شدن نئون در یک واپاشی غیر تابشی دو مرحله ای به سمت حالت پایه، چرخه ایجاد لیزر کامل می شود.

این مرحله شامل گذار به تراز شبه پایدارp  2 و s 3 ، به دنبال غیر فعالسازی برخوردی در سطح درونی لوله است. اخیراً از گذارهای بسیار ضعیف برای تولید لیزر هلیم ـ نئون  mw 1 که طول موجهای مختلفی از جمله nm5/553 درناحیه سبز نشر     می کند استفاده شده است. ویژگی اصلی این لیزر آن است که از هر لیزر سبز دیگری ارزانتر است. §مدلهایی که در آنها شرایط لازم به طور کامل از نظر فشار و تخلیه الکتریکی رعایت شده باشد می توانند قدرت خروجی برابر با 100 مگا وات داشته باشند، طول لیزر هلیوم - نئونی که یک چنین قدرتی دارد به حدود 2 متر و قطر لوله آن بین 7 تا 10 میلیمتر می باشند.