أنواع أجهزة الليزر المختلفة

أنواع الليزر: نظرة شاملة

تتعدد أنواع الليزر بناءً على المواد المشعة المستخدمة في عملية الانبعاث المستحث، والتي تتضمن الذرات والجزيئات في الغازات المخففة، والجزيئات العضوية في المحاليل، ومواد أشباه الموصلات، وغيرها. فيما يلي عرض تفصيلي لأهم أنواع الليزر:

الليزر الغازي

يعتمد الليزر الغازي (بالإنجليزية: Gas Lasers) على الغازات كمصدر لتوليد الليزر. يُستخدم تيار كهربائي ليمر عبر الغاز، مما يؤدي إلى إنتاج الضوء. تتنوع أنواع الليزر الغازي تبعًا لنوع الغاز المستخدم، مثل: ليزر الهيليوم، وليزر النيون، وليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الأرجون، وليزر الأكسيمر، وليزر الكريبتون، وغيرها.

تكون أطوال الموجة في هذه الليزرات ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء. يُعتبر ليزر ثاني أكسيد الكربون من الأنواع الأكثر شهرة، ويُستخدم في عمليات القطع واللحام وتعليم المواد. كما يتم استخدام الأنواع الأخرى في مجالات متعددة تشمل التحليل الطيفي، مسح الباركود، معالجة المواد، والجراحة.

الليزر السائل

الليزر السائل (بالإنجليزية: Liquid Lasers) يعتمد على أصباغ عضوية تُستخدم كوسيط في شكل سائل، ويُعرف هذا النوع بـ الليزر الصبغي (بالإنجليزية: Dye Lasers).

تتميز الليزرات السائلة بقدرتها على توليد مجموعة واسعة من الأطوال الموجية، مما يسمح بالتحكم الدقيق في الطول الموجي أثناء الاستخدام. كمثال، يُستخدم الليزر الصبغي في فصل النظائر، حيث يتم ضبطه على تردد ذري محدد بهدف تأيين الذرات، مما يمكن من فصلها في مجال كهربائي.

الليزر شبه الموصل

يعتبر الليزر شبه الموصل (بالإنجليزية: Semiconductor Lasers) من الأنظمة القائمة على الصمامات الثنائية، ويتميز بوجود تقاطع موجب – سالب (PN) مشحون. الفرق الأساسي هو أن ثنائيات هذا النوع تحتوي على طبقة جوهرية تُنتج انبعاثًا تلقائيًا.

الطبقة الجوهرية تكون مشددة لتعزيز الفوتونات الناتجة، مما يسمح بتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء ليزر. تندرج معظم أنواع الليزر شبه الموصل تحت فئة الليزر ثنائي، بينما هناك أنواع قليلة لا تعتمد على بنية الصمام الثنائي.

ليزر الألياف

ليزر الألياف (بالإنجليزية: Fiber Lasers) يعدّ نوعًا من الليزر الصلب، حيث تُستخدم الألياف البصرية مثل زجاج السيليكا الممزوج بعناصر نادرة كوسيط. تميزت ليزرات الألياف بخصائص توجيه الضوء التي تجعلها فعالة في كثير من التطبيقات.

تعتبر ليزرات الألياف أكثر استقامة وأصغر مقارنة بأنواع الليزر الأخرى، مما يسهل استخدامها بشكل أدق، وتتميز بكفاءة كهربائية عالية، وانخفاض تكاليف التشغيل والصيانة. من أمثلتها: الليزر الليفي المشبع بالإيتربيوم، والليزر الليفي المشبع بالإربيو.

الليزر الصلب

يتم توليد الليزر الصلب (بالإنجليزية: Solid-state Lasers) باستخدام مواد صلبة، مثل البلورات أو الزجاج، ممزوجة بعناصر نادرة. يُعتبر هذا الوسيط مصدر الكسب البصري في هذا النوع، وعادة ما تحتوي على عناصر مثل الكروم أو النيوديميوم أو الثوليوم أو الإربيوم أو الإيتربيوم.

يُعد ليزر الياقوت من أشهر أنواع الليزر الصلب، وهو أول ليزر تم تصنيعه، في حين أن ليزر Nd: YAG يعدّ من الأنواع الأساسية المستخدمة في معالجة المواد.

تطبيقات الليزر

تختلف أنواع الليزر فيما يخص الطول الموجي، مما يؤدي إلى تنوع الاستخدامات والتطبيقات. أدناه جدول يوضح التطبيقات المرتبطة بكل نوع: