کاربردهای لیزر

همه چیز درباره لیزر)

 

واژه لیزر از راس کلمه‌های انگلیسی در عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است.

لیزر به وسیله‌ای گفته می‌شود که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند. این دستگاه از ماده‌ای جمع کننده یا فعال کنده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرزی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند.

مبانی نظری لیزر را آلبرت ایشتین در سال ۱۹۱۶ میلادی طی مقاله‌ای مطرح کرد٫ ولی سال‌های نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعث و فناوری امکان ساخت اولین لیزر را فراهم کند. در سال ۱۹۵۳ چارلز تاونز میزر (تقویت‌کننده موج میکروویو) را اختراع کرد و می‌خواست آزمایشات خود زا حول جایگزینی نور مرئی به جای مادون قرمز ادامه دهد و هم‌زمان این امر بین آزمایشگاه‌های مختلف در سراسر جهان به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد که عبارت لیزر در همان زمان در مقاله‌ای از گوردون هولد، دانشجوی دکترای دانشگاه کلمبیا، پیشنهاد شد و در سال ۱۹۶۰ اولین لیزر (که با موفقیت کار کرد) توسط تئودور میمن (Theodore H. Maiman) ساخته شد. و اولین لیزر گازی(با استفاده از هلیوم و نئون) هم توسط علی جوان فیزیکدان ایرانی در همان ۱۹۶۰ ساخته شد. نخستین بار طرح اولیه لیزر (میزر) توسط انیشتن داده شد،کار لیزر به این گونه‌است که با تابش یک فوترون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون)برانگیخته یک فوترون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوترون با هم همفرکانس می‌باشند در صورت ادامه این روند تعداد نوترونها افزایش می‌یابند که می‌توانند باریکه‌ای از فوتونها را به وجود بیاورند.

1. کاربرد لیزر در پزشکی : چاقوی لیزری ، مته لیزری و ...
2. کاربرد لیزر در صنعت : جوشکاری لیزری ، برشهای لیزری ، برش الماس ، مسافت یاب لیزری و ...
3. کاربردهای نظامی : ردیاب لیزری ، تفنگ لیزری و ...
4. کاربردهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی:اندازه گیری ، سنتز مواد و ...

حکایت بانک زمان ؟

               حکایت بانک زمان ؟

تصور کنید حساب بانکی ای دارید که در آن هر روز 86400 تومان به حساب شما واریز می گردد و شما فقط تا آخر شب فرصت دارید تا همه پول ها را خرج کنید چون آخر وقت حساب شما خود به خود خالی می شود.

در این صورت شما چه خواهید کرد ؟

البته سعی می کنید تا آخرین ریال را خرج کنید !

هر یک از ما چنین حساب بانکی داریم ( حساب بانکی زمان! ) هر روز صبح در بانک زمان ما 86400 ثانیه واریز و تا پایان شب به پایان می رسد. هیچ برگشتی در کار نیست و هیچ مقداری از این زمان به فردا اضافه نمی شود.

ارزش یک سال را دانش آموزی که مردود شده می داند.

ارزش یک ماه را مادری که فرزند نارس به دنیا آورده می داند.

ارزش یک ساعت را عاشقی که انتظار معشوق را می کشد می داند.

ارزش یک دقیقه را شخصی که از هواپیما جا مانده می داند.

ارزش یک ثانیه را آن که از تصادفی مرگبار جان به در برده می داند.

باور کنید هر لحظه گنج بزرگی است !

گنجتان را آسان از دست ندهید !

به یاد داشته باشید: زمان به خاطر هیچ کس منتظر نمی ماند !

فراموش نکنید: دیروز به تاریخ پیوست.

فردا معما است.

و امروز هدیه ی بزرگی است !

ذخیره سازی اپتیکی فراچگال – بر روی یک فوتون

"ذخیره سازی اپتیکی فراچگال – بر روی یک فوتون"

اولین تصویری که در یک فوتون ذخیره و بازیافت شده است.

پژوهشگران دانشگاه راچستر به موفقیت اپتیکی بزرگی دست یافته اند که به آن ها این امکان را می دهد که تمام داده های مربوط به یک تصویر را در یک فوتون به رمز در آورند ، تصویر را برای ذخیره سازی ، کند کرده و سپس آن را دست نخورده باز یابی کنند . در حالی که تصویر آزمون اولیه فقط از چند صد پیکسل تشکیل شده بود ، با روش جدید می توان مقدار عظیمی از اطلاعات را ذخیره کرد.

تصویر « UR » برای دانشگاه راجستر ( University of Rochester ) ، با استفاده از یک تپ نور ساخته شده بود و گروه هر بار می تواند صد ها از این تپ ها را در یک سلول کوچک چهار اینچی قرار دهد . فشرده ساختن این تعداد اطلاعات در این فضای کوچک و باز یافت دست نخورده ی آن دری را به سوی میانگیری اپتیکی – ذخیره سازی اطلاعات به صورت نور – باز می کند.

 

به گفتۀ جان هاول ( John Howell ) رهبر گروهی که این ابزار را ابداع کرده است "این ناممکن به نظر می رسد اما ما به جای ذخیره سازی یک ها وصفر ها ، تمام تصویر را ذخیره می کنیم . این مثل تفاوت بین عکس گرفتن با تنها یک پیکسل و عکس گرفتن با دوربین است " این مثل یک دوربین شش مگا پیکسلی است.

 رایان کاما کو ( Ryan-Camacho ) می گوید " می توانید مقدار زیادی اطلاعات را در یک تپ نور داشته باشید اما معمولاً اگر بخواهید آن را میان گیری کنید ، می توانید بسیاری از آن اطلاعات را از دست بدهید . ما نشان می دهیم که می توان مقدار عظیمی از اطلاعات را با نسبت سیگنال بسیار بالا حتی در سطوح نور بسیار پایین بدست آورد. "

میان گیری اپتیکی اکنون حوزه ای بسیار مورد توجه است زیرا مهندسان می کوشند پردازش رایانه ای را سریع کنند و سرعت شبکه را با استفاده از نور زیاد کنند ، اما دستگاه های آن در تلاش برای تبدیل سیگنال های نور به سیگنال های الکترونیکی برای ذخیرۀ اطلاعات ، حتی برای مدتی کوتاه ، به بن بست می رسد.

گروه هاول از رهیافتی جدید استفاده کرده است که تمام ویژگی های تپ را حفظ می کند . تپ میانگیری شده اصولاً یک نسخۀ اصلی کامل است ؛ هیچ گونه واپیچیدگی ، و هیچ پراش اضافی وجود ندارد ، و فاز و دامنۀ سیگنال اصلی کاملاً حفظ می شود . حتی هاول می کوشد تا نشان دهد که در گیری کوانتومی سالم می ماند.

هاول برای تولید تصویر UR ، صرفاً باریکه ای از نور را از کاغذ استنیسلی عبور داد که U وR در آن حک شده بود . هر کسی که عروسک های سایه ای را ساخته باشد می داند این کار چگونه انجام می شود ، اما هاول شدت نوری را به قدری کم کرد که تنها یک فوتون از استنیسل عبور می کرد.

مکانیک کوانتومی در این مقیاس چیزهای عجیبی را از خود نشان می دهد ، به طوری که این نور اندک را می توان هم ذره در نظر گرفت و هم موج . به عنوان یک موج ، این نور می تواند همزمان از تمام بخش های استنیسل بگذرد ، و " سایۀ " UR را با خود حمل کند . تپ نور سپس وارد یک سلول چهار اینچی گاز سزیم در دمایC˚ 100 شده ، و در آنجا کند و متراکم می شود ، تا امکان پرازش همزمان تعداد زیادی تپ در آن را فراهم سازد.

 

 نمودار دستگاه رمزگشایی اطلاعات

آلن ویلز ، استاد مهندسی برق در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی و رئیس IEEE انجمن اپتیک و لیزر می گوید " مقدار اطلاعات موازی که جان همزمان در یک تصویر فرستاده در مقایسه با آنچه قبلاً انجام شده عظیم است . انجام این کار و حفظ تمامیت سیگنال دستاوری عظیم است. "

هاول تاکنون توانسته است تپ های نوری را صد نانو ثانیه به تأخیر اندازد و آن ها را تا یک در صد طول اولیه متراکم سازد . او اکنون سعی می کند چند دوجین از این تپ ها را برای چند میلی ثانیه ، و تا 10000 تپ را تا یک نانو ثانیه به تأخیر اندازد.

هاول می گوید " اکنون می خواهم ببینم آیا می توان چیزی را به صورت تقریباً دائم حتی در سطح یک فوتون ، به تأخیر بیاندازیم . اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم ، می توانیم منتظر ذخیره سازی مقدار باورنکردنی از اطلاعات در فقط چند فوتون باشیم.  

             ترجمه :دکتر منیژه رهبر

معرفی رشته مهندسی اپتیک و لیزر

معرفی رشته مهندسی اپتیک و لیزر)

 رشته مهندسی اپتیک ولیزر با توجه به رشد روزافزون سیستم های  اپتیکی ولیزری وهمچنین کاربردهای وسیع آن در علوم تحقیقاتی ،پژوهشی ،صنعتی ،دفاعی ،پزشکی و... ونیاز کشور عزیزمان ایران به مهندسین تحصیل کرده ومتخصیص در رشته مهندسی  اپتیک ولیزر، این رشته برای اولین بار در ایران در مقاطع کارشناسی وکارشناسی ارشد دردانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان ( شاهین شهر )  بوجود آمد.

فرم درسی این رشته در سال 1378 توسط کارشناسان وهیئت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهیه وتنظیم شد وبه تصویب رسید . ودر سال 1379 در وزارت علوم تحقیقات وفن آوری به تصویب رسید. وبه صورت رسمی از سال 1380 از طریق آزمون سراسری جذب دانشجو در این رشته آغاز شد.

 رشته مهندسی اپتیک ولیزر در 3 گرایش  1- اپتیک 2- لیزر 3- اپتوالکترونیک  اررائه می شود.که در هر گرایش دانشجویان بنا بر علاقه خود، آموزش های لازم را به صورت تئوری وآزمایشگاهی فرا می گیرند.  

 همچنین فارغ التحصیلان این رشته می توانند  برای ادامه تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد از طریق کنکور کارشناسی ارشد در كارشناسي ارشد پژوهش محور مهندسي الكترواپتيك که در دانشگاه صنعتی مالک اشتر برگزار می گردد شرکت کنند.

     دوره كارشناسي ارشد مهندسي الكترواپتيك در سه گرایش اپتو الكترونيك، اپتيك و ليزر ،با هدف آموزش مباني علمي و كاربردي ابزارآلات اپتيكي، اپتوالكترونيكي و ليزري تدوين شده است.  هدف اين دوره تربيت متخصصاني است كه توانائي انجام تحقيقات مستقل در صنعت و مراكز تحقيقاتي كشور را كسب نموده و قادر باشند با پيشرفت فناوري، صنعت داخلي را نيز بهنگام نگهدارند.

 توانمنديهاي دانش آموختگان دوره:

    دانش‎آموختگان اين دوره قادر خواهند بود در زمينه‎هاي تخصصي زير فعاليت نمايند.

1- پشتيباني علمي صنايع و مراكز تحقيقاتي اپتيكي و ليزري؛

2- بكارگيري ليزر در زمينه‎هاي علمي، صنعتي و پزشكي؛

3- طراحي سيستم‎هاي اپتيكي، اپتوالكترونيكي و ليزري؛

4- مديريت و اجراي پروژه‌هاي توليدي و تحقيقاتي در زمينه‌هاي فوق.

فن آوری اپتیک و فوتونیک

فن آوری اپتيک و فوتونيک در پردازنده‌هاي آينده

پردازنده‌ها از سال 1995 تاكنون مرتباً پيشرفت كرده‌اند و سرعت محاسبات آن‌ها روزبه‌روز افزايش مي‌يابد. جديد‌ترين پردازنده‌ها قادرند با سرعت كلاك بالغ بر 6/3 GHz كار كنند. اما موضوع مهم آن است كه سيم‌بندي‌ها و مدارات مادربوردهايي كه چنين پردازنده‌هايي در آن‌ها نصب شده‌اند، به‌هيچ وجه نمي‌توانند از نظر سرعت با پردازنده‌ها همپايي كنند و در بهترين شرايط قادر به عبور دادن اطلاعات با سرعتي معادل يك گيگاهرتز هستند. بدين‌ترتيب پردازنده‌ها در بيشتر مواقع ناگزيرند كه منتظر عبور اطلاعات در گذرگاه‌هاي مادربورد‌ها باشند. سه سال پيش يكي از فيزيكدانان دانشگاه كاليفرنياي جنوبي به‌نام Anthony F.J. Levi اعلام كرد كه -در سال‌هاي آينده، عدم تعادل موجود بين كارايي پردازنده و زمان دسترسي به اطلاعات در حافظه‌هاي RAM به يك بحران جدي تبديل خواهد گرديد.او خاطر نشان كرده بود كه ماده پلاستيكي به‌كار رفته در مدارات چاپي الكترونيكي مانع از عبور اطلاعات در فركانس‌هاي بالا مي‌شوند و به ازاي هر دو گيگاهرتز افزايش پهناي باند،‌ توان سيگنال‌هاي الكتريكي را دو برابر كاهش مي‌دهند. بدين ترتيب با افزايش سرعت كلاك، توان مصرفي،اتلاف حرارتي و سطح تداخل الكترومغناطيسي افزايش مي‌يابند. اين سه عامل در حال حاضر بزرگ‌ترين دردسر‌هاي طراحان به‌شمار مي‌روند.