ليزر الحالة السائلة (dye laser )

ليزر الحالة السائلة (dye laser )
________________________________________
السلام عليكم

ليزر الحالة السائلة (dye laser ):

خلفية تاريخية:

تم الدراسة على انتاج ليزر الحالة السائلة من قبل علماء فيزياويين في المانيا في عام 1969 وقد تم الكشف عن انتاج هذا النوع من الليزر في عام 1970 من قبل العالمين الالمانيين Arthur Schlawiow و Theodor Hansch وقد تم في السنة التالية 1971 الاتمام من بناء اول ليزر حالة سائلة وكانت طريقة الضخ بواسطة ليزر النتروجين وكا ن الليزر الحالة االسائلة الناتج يطلق شعاع ليزر غير مرئي ضمن تردد فوق البنفسجية وذو نبضة تبث كل ( 10 نانو ثانية) وذو طاقة (1 ميلي جول) وبمعدل تكرار (repetion rate ) يصل الى 100 هرتز كما ان هذا الليزر كان يطلق حزم مستمرة اي الليزر كان من النوع المستمر ( CW )


مقدمة عامة:
ويسمى بليزر الصبغة أو ليزر النغمة وليزرات الحالة السائلة هي ضمن اليزرات الرباعية مستويات الطاقة (four energy level ) وتتميز ليزرات الحالة السائلة عن بقية الليزرات بأنه المادة الفعال (active material ) هي سائل عضوي مذاب في محلول مثل الكحول بالغالب.
الميزة المهمة التي يتميز بها ليزر الحالة السائلة عن بقية انواع الليزر انه قابل للنغيم (tunable laser ) والحصول على مدى واسع من التردادت تمتد من الاشعة فوق البنفسجية (UV )الى الاشعة تحت الحمراء (IR ) اى على طول المدى الواسع من ترددات الطيف الكهرومغناطيسي بالرغم من ان اغلب ليزرات الحالة السائلة تقع ضمن المدى المرئي (visible ).
ليزرات الحالة السائلة خطيرة ويجب اخذ الحذر عن العمل بها او عملية بناءها وتصنيعها حيث منظوماتها تتضمن فولطيات كبيرة وقد تحوي على سؤال سامة وايضا اشعاعات الليزر التي قد تكون طاقاتها عالية وقد لانعرف مقدار تلك الطاقة عند عملية بناء المنظومة.


الوسط الليزري (laser medium ):
كما ذكرنا سابقا انه المادة الفعالة لليزر الحالة السائلة هو سائل عضوي متفلور يذاب او يحلل في محلول مثل الكحول بالعادة. كما ان مستويات الطاقة للسائل تتكون من مستويات مفردة واخرى ثلاثية اضافة الى ذلك انه تلك المستويات هي خليط من مستويات اهتزازية ودورانية.
ان عملية ضخ السائل (pumping ) وتهيج ذرات السائل بواسطة الضوء (optical pumping ) وتكون بواسطة نوع اخر من الليزر او بواسطة مصباح ومضي – ومضة شديدة من الضوء العادي- (flash lamp ).
فعندما نسقط الطاقة الضوئية على ذرات السائل فان تلك الذرات سوف تمتص الطاقة وعلى اثر ذلك سوف تحصل عملية تهيج لذرات السائل مؤدية الى انتقال تلك الذرات الى المستويات المتهيجة العليا وحصول عملية الانقلاب العكسي او الانقلاب الشعبي (population inversion ) حيث تنقل الذرات من المستوى الارضي (( ground state ) الى اعلى مستوى اهتزازي في المستوى المهيج الاول ضمن المستويات المفردة ولكن سرعان ما تعود هذه الذرات الى المستوى الارضي خلال فترة زمنية تقدر ب(10-9 ثانية) وهو انتقال مشع متفلور (fluorescence ) يؤدي الى اطلاق ليزر.

بالاضافة الى ذلك الانتقال هناك في بعض الاحيان انتقال اخر يتم من المستويات المفردة الى المستويات الثلاثية ويتم خلال زمن اطول تقدر بحدود (10 نانو ثانية) وهو انتقال عير مشع (nonradiative transition ) ويسمى هذا الانتقال بانتقال تقاطع طريق مع النظام الداخلي (intersystem crossing ) وهو لا يؤدي الى تكوين ليزر وهذا النتقال بحد ذاته مشكلة يراد التخلص منها بواسطة تكنيكات معينة مثل جعل عملية الضخ بواسطة نبضة اصغر زمنا من زمن هذا الانتقال بحيث لا نسمح لهو بالتكون.