ما هو ليزر الحالة الصلبة ذو النبضات المستمرة (CW DPSS)؟ شرح مفصل

الموجة المستمرة (CW):يشير هذا إلى نمط تشغيل الليزر. في نمط الموجة المستمرة، يُصدر الليزر شعاعًا ضوئيًا ثابتًا ومستمرًا، على عكس الليزر النبضي الذي يُصدر الضوء على شكل دفعات. تُستخدم ليزرات الموجة المستمرة عندما يكون مطلوبًا إخراج ضوء مستمر وثابت، كما هو الحال في تطبيقات القطع أو اللحام أو النقش.

ضخ الديود:في الليزر المُضخّم بالديودات، تُستمد الطاقة اللازمة لإثارة وسط الليزر من ديودات ليزرية شبه موصلة. تُصدر هذه الديودات ضوءًا يمتصه وسط الليزر، مما يُثير الذرات الموجودة فيه ويُمكّنها من إصدار ضوء متماسك. يُعدّ الضخ بالديودات أكثر كفاءة وموثوقية مقارنةً بطرق الضخ القديمة، مثل مصابيح الوميض، كما يُتيح تصميم ليزرات أكثر إحكامًا ومتانة.

ليزر الحالة الصلبة:يشير مصطلح "الحالة الصلبة" إلى نوع الوسط المستخدم في الليزر. على عكس ليزرات الغاز أو السائل، تستخدم ليزرات الحالة الصلبة مادة صلبة كوسط. عادةً ما يكون هذا الوسط بلورة، مثل Nd:YAG (غارنيت الألومنيوم والإيتريوم المطعّم بالنيوديميوم) أو الياقوت، مطعّمة بعناصر أرضية نادرة تُمكّن من توليد ضوء الليزر. تعمل البلورة المطعّمة على تضخيم الضوء لإنتاج شعاع الليزر.

الأطوال الموجية والتطبيقات:يمكن لأشعة الليزر من نوع DPSS أن تصدر أطوال موجية مختلفة، وذلك تبعًا لنوع مادة التطعيم المستخدمة في البلورة وتصميم الليزر. على سبيل المثال، يستخدم أحد التكوينات الشائعة لأشعة الليزر من نوع DPSS بلورة Nd:YAG كوسيط تضخيم لإنتاج ليزر بطول موجي 1064 نانومتر في طيف الأشعة تحت الحمراء. يُستخدم هذا النوع من الليزر على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية لقطع ولحام ووسم مختلف المواد.

المزايا:تُعرف ليزرات الحالة الصلبة المضخّمة ضوئيًا (DPSS) بجودة شعاعها العالية وكفاءتها وموثوقيتها. وهي أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من ليزرات الحالة الصلبة التقليدية التي تُضخّ بواسطة مصابيح الوميض، كما أنها تتميز بعمر تشغيلي أطول بفضل متانة ليزرات الديود. وهي قادرة أيضًا على إنتاج أشعة ليزر مستقرة ودقيقة للغاية، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الدقيقة والمعقدة.

→ اقرأ المزيد:ما هو الضخ بالليزر؟

التطبيقات الرئيسية لليزر الحالة الصلبة المضخّم بالديود ذي الموجة المستمرة:

1.قطع الماس بالليزر:

يستخدم ليزر G2-A تكوينًا نموذجيًا لمضاعفة التردد: حيث يتم تحويل شعاع الأشعة تحت الحمراء الداخل بطول موجي 1064 نانومتر إلى موجة خضراء بطول موجي 532 نانومتر عند مروره عبر بلورة غير خطية. تُعرف هذه العملية بمضاعفة التردد أو توليد التوافقي الثاني (SHG)، وهي طريقة شائعة الاستخدام لتوليد الضوء بأطوال موجية أقصر.

بمضاعفة تردد الضوء المنبعث من ليزر النيوديميوم أو الإيتربيوم ذي الطول الموجي 1064 نانومتر، يُمكن لليزر G2-A الخاص بنا إنتاج ضوء أخضر بطول موجي 532 نانومتر. تُعد هذه التقنية أساسية لإنتاج الليزر الأخضر، الذي يُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة، بدءًا من مؤشرات الليزر وصولًا إلى الأجهزة العلمية والصناعية المتطورة، كما أنه يحظى بشعبية كبيرة في مجال قطع الماس بالليزر.

2. معالجة المواد:

 تُستخدم هذه الليزرات على نطاق واسع في تطبيقات معالجة المواد مثل القطع واللحام والحفر للمعادن وغيرها من المواد. دقتها العالية تجعلها مثالية للتصاميم والقطع المعقدة، خاصة في صناعات السيارات والفضاء والإلكترونيات.

3. التطبيقات الطبية:

في المجال الطبي، تُستخدم ليزرات الحالة الصلبة ذات النبضات المستمرة (CW DPSS) في العمليات الجراحية التي تتطلب دقة عالية، مثل جراحات العيون (مثل الليزك لتصحيح النظر) والعديد من إجراءات طب الأسنان. وقدرتها على استهداف الأنسجة بدقة تجعلها ذات قيمة كبيرة في الجراحات طفيفة التوغل.

4. البحث العلمي:

تُستخدم هذه الليزرات في مجموعة واسعة من التطبيقات العلمية، بما في ذلك التحليل الطيفي، وقياس سرعة الجسيمات التصويرية (المستخدم في ديناميكا الموائع)، والمجهر الماسح بالليزر. ويُعدّ استقرار خرجها أمرًا بالغ الأهمية لإجراء قياسات وملاحظات دقيقة في البحوث.

5. الاتصالات السلكية واللاسلكية:

في مجال الاتصالات، تُستخدم ليزرات DPSS في أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية نظرًا لقدرتها على إنتاج شعاع مستقر ومتسق، وهو أمر ضروري لنقل البيانات عبر مسافات طويلة عبر الألياف الضوئية.

6. النقش والتعليم بالليزر:

تُعدّ ليزرات الحالة الصلبة ذات النبضات المستمرة (CW DPSS) ذات دقة وكفاءة عاليتين، مما يجعلها مناسبة للنقش والوسم على نطاق واسع من المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والسيراميك. وهي شائعة الاستخدام في الترميز الشريطي والترقيم التسلسلي وتخصيص المنتجات.

7. الدفاع والأمن:

تُستخدم هذه الليزرات في مجال الدفاع لتحديد الأهداف، وقياس المدى، والإضاءة بالأشعة تحت الحمراء. وتُعدّ موثوقيتها ودقتها أمراً بالغ الأهمية في هذه البيئات الحساسة.

8. تصنيع أشباه الموصلات:

في صناعة أشباه الموصلات، تُستخدم ليزرات الحالة الصلبة ذات النبضات المستمرة (CW DPSS) في مهام مثل الطباعة الحجرية، والتلدين، وفحص رقائق أشباه الموصلات. وتُعد دقة الليزر أساسية لإنشاء الهياكل الميكروية على رقائق أشباه الموصلات.

9. الترفيه والعرض:

كما أنها تستخدم في صناعة الترفيه لعروض الإضاءة والعروض الضوئية، حيث تعتبر قدرتها على إنتاج حزم ضوئية ساطعة ومركزة ميزة.

10. التكنولوجيا الحيوية:

في مجال التكنولوجيا الحيوية، تُستخدم هذه الليزرات في تطبيقات مثل تسلسل الحمض النووي وفرز الخلايا، حيث تعتبر دقتها وإنتاج الطاقة المتحكم فيه أمراً بالغ الأهمية.

11. علم القياس:

من أجل القياس الدقيق والمحاذاة في الهندسة والبناء، توفر ليزرات CW DPSS الدقة اللازمة لمهام مثل التسوية والمحاذاة والتشكيل.