ضخ الليزر

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

رأس ليزر من الياقوت. تُظهر الصورة على اليسار الرأس مفككًا، كاشفةً عن تجويف الضخ والقضيب ومصابيح الوميض. أما الصورة على اليمين فتُظهر الرأس مُجمّعًا.

الضخ الليزري هو عملية نقل الطاقة من مصدر خارجي إلى وسط التضخيم في الليزر . تُمتص الطاقة في هذا الوسط، مما يُنتج حالات إثارة في ذراته. عندما يتجاوز عدد الجسيمات في حالة إثارة معينة، لفترة من الزمن، عدد الجسيمات في الحالة الأرضية أو حالة إثارة أقل، يتحقق انعكاس التوزيع السكاني . في هذه الحالة، يمكن أن تحدث آلية الانبعاث المحفز، ويمكن للوسط أن يعمل كليزر أو مضخم ضوئي . يجب أن تكون قدرة الضخ أعلى من عتبة الليزر.

عادة ما يتم توفير طاقة المضخة على شكل ضوء أو تيار كهربائي ، ولكن تم استخدام مصادر أكثر غرابة، مثل التفاعلات الكيميائية أو النووية .

الضخ الضوئي

تجاويف الضخ

يتم ضخ الليزر الذي يتم ضخه بواسطة مصباح قوس كهربائي أو مصباح وميض عادةً من خلال الجدار الجانبي لوسط الليزر، والذي غالبًا ما يكون على شكل قضيب بلوري يحتوي على شوائب معدنية أو أنبوب زجاجي يحتوي على صبغة سائلة، في حالة تُعرف باسم "الضخ الجانبي". وللاستفادة من طاقة المصباح بأقصى كفاءة، يتم وضع المصابيح ووسط الليزر في تجويف عاكس يعيد توجيه معظم طاقة المصباح إلى القضيب أو خلية الصبغة.

تكوينات مختلفة لتجويف ضخ الليزر.

في التكوين الأكثر شيوعًا، يكون وسط التضخيم على شكل قضيب يقع في إحدى بؤرتي تجويف عاكس، ويتكون من مقطع عرضي بيضاوي الشكل عمودي على محور القضيب. أما مصباح الوميض فهو أنبوب يقع في البؤرة الأخرى للقطع الناقص. غالبًا ما يُختار طلاء المرآة ليعكس الأطوال الموجية الأقصر من خرج الليزر، بينما يمتص أو ينقل الأطوال الموجية المماثلة أو الأطول، وذلك لتقليل تأثير العدسة الحرارية . في حالات أخرى، يُستخدم ماص للأطوال الموجية الأطول. عادةً ما يُحاط المصباح بغلاف أسطواني يُسمى أنبوب التدفق. يُصنع أنبوب التدفق هذا عادةً من زجاج يمتص الأطوال الموجية غير المناسبة، مثل الأشعة فوق البنفسجية، أو يوفر مسارًا لماء التبريد الذي يمتص الأشعة تحت الحمراء. غالبًا ما يُطلى الغلاف بطبقة عازلة تعكس الأطوال الموجية غير المناسبة من الضوء إلى داخل المصباح. يُمتص هذا الضوء، ويُعاد إشعاع جزء منه بأطوال موجية مناسبة. كما يحمي أنبوب التدفق القضيب في حالة حدوث عطل مفاجئ في المصباح.

تُنتج الأشكال البيضاوية الأصغر انعكاسات أقل (وهي حالة تُسمى "الاقتران الوثيق")، مما يُعطي شدة إضاءة أعلى في مركز القضيب. [ 1 ] بالنسبة لمصباح وميض واحد، إذا كان قطر المصباح والقضيب متساويين، فإن الشكل البيضاوي الذي يبلغ عرضه ضعف ارتفاعه يكون عادةً الأكثر كفاءة في تصوير الضوء داخل القضيب. يكون كل من القضيب والمصباح طويلين نسبيًا لتقليل تأثير الفقد عند الأطراف وتوفير طول كافٍ من وسط التضخيم. كما أن مصابيح الوميض الأطول أكثر كفاءة في تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء، نظرًا لمقاومتها العالية . [ 2 ] مع ذلك، إذا كان القضيب طويلًا جدًا بالنسبة لقطره، فقد تحدث حالة تُسمى "التشغيل المسبق"، مما يؤدي إلى استنزاف طاقة القضيب قبل أن تتراكم بشكل صحيح. [ 3 ] غالبًا ما تُطلى أطراف القضيب بطبقة مضادة للانعكاس أو تُقطع بزاوية بروستر لتقليل هذا التأثير. [ 4 ] كما تُستخدم المرايا المستوية غالبًا عند نهايات تجويف المضخة لتقليل الفقد. [ 5 ]

تستخدم بعض التعديلات على هذا التصميم مرايا أكثر تعقيدًا تتكون من أشكال بيضاوية متداخلة، مما يسمح لعدة مصابيح وميضية بضخ قضيب واحد. يتيح ذلك طاقة أكبر، ولكنه أقل كفاءة لأن الضوء لا ينعكس بالكامل بشكل صحيح داخل القضيب، مما يؤدي إلى زيادة الفقد الحراري. يمكن تقليل هذا الفقد باستخدام تجويف متصل مباشرة. مع ذلك، قد يسمح هذا النهج بضخ أكثر تماثلًا، مما يحسن جودة الشعاع. [ 5 ]

يستخدم تصميم آخر قضيبًا ومصباحًا وامضًا في تجويف مصنوع من مادة عاكسة منتشرة ، مثل سبكترالون أو مسحوق كبريتات الباريوم . غالبًا ما تكون هذه التجاويف دائرية أو مستطيلة، لأن تركيز الضوء ليس هدفًا أساسيًا. لا يُحسّن هذا التصميم توصيل الضوء إلى وسط الليزر، نظرًا لانعكاس الضوء عدة مرات قبل وصوله إلى القضيب، ولكنه يتطلب صيانة أقل من العواكس المعدنية. [ 6 ] يُعوَّض ازدياد عدد الانعكاسات بانعكاسية الوسط المنتشر العالية: 99% مقارنةً بـ 97% لمرآة ذهبية. [ 7 ] يتوافق هذا الأسلوب بشكل أفضل مع القضبان غير المصقولة أو المصابيح المتعددة.

تحدث الأنماط الطفيلية عندما تتولد انعكاسات في اتجاهات أخرى غير اتجاه القضيب، مما قد يستهلك طاقة كان من الممكن أن تكون متاحة للشعاع. ويُعدّ هذا مشكلة خاصة إذا كان سطح القضيب مصقولًا. تدعم قضبان الليزر الأسطوانية أنماط الرنين الهامسة نتيجة الانعكاس الداخلي الكلي بين القضيب وماء التبريد، حيث ينعكس الضوء باستمرار حول محيط القضيب. ويمكن لأنماط أنابيب الضوء أن تنعكس على طول القضيب في مسار متعرج. وإذا كان القضيب مطليًا بطبقة مضادة للانعكاس، أو مغمورًا في سائل يتطابق معامل انكساره ، فإنه يُمكن أن يقلل بشكل كبير من هذه الانعكاسات الطفيلية. وبالمثل، إذا كان سطح القضيب خشنًا (مُثلّجًا) أو مُخددًا، فقد تتشتت الانعكاسات الداخلية. [ 8 ]

يؤدي استخدام مصباح واحد في عملية الضخ إلى تركيز معظم الطاقة على جانب واحد، مما يُضعف شكل الشعاع. من الشائع أن تحتوي القضبان على غلاف مُعتّم لتوزيع الضوء، مما يوفر توزيعًا أكثر تجانسًا للضوء في جميع أنحاء القضيب. يسمح هذا بامتصاص المزيد من الطاقة في وسط التضخيم للحصول على نمط عرضي أفضل . على الرغم من أن أنبوب التدفق المُعتّم أو العاكس المُشتت يؤدي إلى انخفاض كفاءة النقل، إلا أنه يُساعد في زيادة هذا التأثير، مما يُحسّن التضخيم . [ 9 ]

تُختار مواد الليزر المضيفة بحيث تتميز بامتصاص منخفض؛ حيث يمتصها فقط المُطعِّم . ولذلك، فإن أي ضوء بترددات لا يمتصها المُطعِّم سيعود إلى المصباح ويعيد تسخين البلازما، مما يُقصر عمر المصباح.

ضخ المصباح الكهربائي

مصابيح ضخ الليزر. المصابيح الثلاثة العلوية هي مصابيح زينون وامضة، بينما المصباح السفلي هو مصباح قوس كريبتون.
استُخدمت عملية تحفيز خارجية في هذا التفريغ فائق السرعة. وبسبب السرعة العالية جدًا (3.5 ميكروثانية)، لا يستطيع التيار تسخين غاز الزينون وملء الأنبوب بالكامل فحسب، بل يبقى أيضًا على اتصال مباشر بالزجاج.
المخرجات الطيفية لمصابيح الوميض باستخدام غازات مختلفة، بكثافة تيار تقترب من كثافة إشعاع الجسم الرمادي.

كانت مصابيح الوميض أول مصدر طاقة لأجهزة الليزر. تُستخدم هذه المصابيح لتوليد طاقات نبضية عالية في كلٍ من ليزر الحالة الصلبة وليزر الصبغة. تُنتج هذه المصابيح طيفًا واسعًا من الضوء، مما يؤدي إلى تبديد معظم الطاقة على شكل حرارة في وسط التضخيم. كما تتميز مصابيح الوميض بعمرها القصير. [ 10 ] يتكون أول ليزر من مصباح وميض حلزوني يحيط بقضيب من الياقوت.

تُعدّ مصابيح الوميض الكوارتزية النوع الأكثر شيوعًا في الليزر، ويمكنها العمل عند درجات حرارة تصل إلى 900  درجة مئوية عند الطاقات المنخفضة أو معدلات التكرار العالية. تتطلب القدرات المتوسطة أو معدلات التكرار الأعلى تبريدًا بالماء. عادةً ما يمر الماء ليس فقط عبر طول قوس المصباح، بل أيضًا عبر جزء القطب الكهربائي الزجاجي. تُصنع مصابيح الوميض المبردة بالماء عادةً بتقليص حجم الزجاج حول القطب الكهربائي للسماح بالتبريد المباشر للتنغستن . إذا سُمح للقطب الكهربائي بالتسخين بدرجة حرارة أعلى بكثير من قدرة الزجاج على التمدد الحراري، فقد يتسبب ذلك في تشقق الغلاف. [ 11 ]

يعتمد عمر المصباح بشكل أساسي على نظام الطاقة المستخدم فيه. تؤدي الطاقات المنخفضة إلى ظاهرة التذرية ، التي قد تزيل المادة من المهبط وتعيد ترسيبها على الزجاج، مما يُنتج مظهرًا داكنًا عاكسًا. ويكون العمر الافتراضي عند الطاقات المنخفضة غير قابل للتنبؤ. أما الطاقات العالية فتُسبب تآكلًا في جدار المصباح ، مما لا يُعطي الزجاج مظهرًا ضبابيًا فحسب، بل يُضعف بنيته أيضًا ويُطلق الأكسجين ، مما يؤثر على الضغط، ولكن عند هذه المستويات من الطاقة، يُمكن حساب العمر الافتراضي بدقة معقولة. [ 11 ]

يمكن أن يؤثر طول النبضة أيضًا على عمر الجهاز. فالنبضات الطويلة جدًا قد تزيل كميات كبيرة من المادة من المهبط، وترسّبها على الجدران. أما مع النبضات القصيرة جدًا، فيجب الحرص على أن يكون القوس الكهربائي متمركزًا في المصباح، بعيدًا عن الزجاج، لمنع حدوث تآكل خطير في الجدران. [ 11 ] لا يُنصح عادةً بالتشغيل الخارجي للنبضات القصيرة. [ 11 ] يُستخدم تشغيل جهد التسخين عادةً للتفريغات السريعة للغاية، كما هو الحال في ليزرات الصبغة، وغالبًا ما يُدمج مع "تقنية النبضة المسبقة"، حيث يتم إطلاق ومضة صغيرة قبل الومضة الرئيسية بمللي ثانية فقط، لتسخين الغاز مسبقًا من أجل زمن صعود أسرع . [ 12 ]

تستخدم ليزرات الصبغة أحيانًا تقنية "الضخ المحوري"، التي تتكون من مصباح وميضي مجوف حلقي الشكل، مع غلاف خارجي عاكس لعكس الضوء المناسب إلى المركز. توضع خلية الصبغة في المنتصف، مما يوفر توزيعًا أكثر تجانسًا لضوء الضخ، ونقلًا أكثر كفاءة للطاقة. يتميز المصباح الوميضي المجوف أيضًا بانخفاض حثيته مقارنةً بالمصباح الوميضي العادي، مما يوفر تفريغًا وميضيًا أقصر. نادرًا ما يُستخدم تصميم "محوري مشترك" في ليزرات الصبغة، والذي يتكون من مصباح وميضي عادي محاط بخلية صبغة حلقية الشكل. يوفر هذا التصميم كفاءة نقل أفضل، مما يلغي الحاجة إلى عاكس، لكن خسائر الحيود تتسبب في انخفاض الكسب. [ 13 ]

يُعدّ طيف خرج مصباح الوميض نتاجًا أساسيًا لكثافة تياره . [ 11 ] بعد تحديد "طاقة الانفجار" لمدة النبضة (كمية الطاقة اللازمة لتدميره في ومضة واحدة إلى عشر ومضات)، واختيار مستوى طاقة آمن للتشغيل، يُمكن ضبط توازن الجهد والسعة لتركيز الخرج في أي مكان من الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى الأشعة فوق البنفسجية البعيدة. تنتج كثافات التيار المنخفضة عن استخدام جهد عالٍ جدًا وتيار منخفض. [ 11 ] [ 14 ] ينتج عن ذلك خطوط طيفية متسعة مع تركيز الخرج في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهو الأنسب لضخ ليزرات الأشعة تحت الحمراء مثل Nd:YAG و erbium:YAG . تؤدي كثافات التيار العالية إلى توسيع الخطوط الطيفية إلى درجة تبدأ عندها بالتداخل، مما ينتج عنه انبعاث متصل . تصل الأطوال الموجية الأطول إلى مستويات التشبع عند كثافات تيار أقل من الأطوال الموجية الأقصر، لذا مع زيادة التيار، سينزاح مركز الخرج نحو الطيف المرئي، وهو ما يُعدّ أفضل لضخ ليزرات الضوء المرئي، مثل ليزر الياقوت . [ 2 ] عند هذه النقطة، يصبح الغاز تقريبًا "مشعًا مثاليًا للجسم الرمادي ". [ 14 ] حتى كثافات التيار الأعلى ستنتج إشعاع الجسم الأسود ، مما يجعل مركز الخرج في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.

يُستخدم الزينون على نطاق واسع نظرًا لكفاءته العالية، [ 11 ] على الرغم من أن الكريبتون يُستخدم غالبًا لضخ قضبان الليزر المُطعّمة بالنيوديميوم . ويعود ذلك إلى أن خطوط الطيف في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة تتطابق بشكل أفضل مع خطوط امتصاص النيوديميوم، مما يُعطي الكريبتون كفاءة نقل أفضل على الرغم من انخفاض إجمالي طاقة الخرج. [ 11 ] [ 15 ] [ 16 ] ويُعدّ هذا الأمر فعالًا بشكل خاص مع ليزر Nd:YAG، الذي يتميز بنطاق امتصاص ضيق. فعند ضخه بالكريبتون، يُمكن لهذه الليزرات تحقيق طاقة خرج تصل إلى ضعف الطاقة التي يُمكن الحصول عليها من الزينون. [ 17 ] عادةً ما يُختار انبعاث خطوط الطيف عند ضخ ليزر Nd:YAG بالكريبتون، ولكن نظرًا لأن جميع خطوط طيف الزينون لا تتطابق مع نطاقات امتصاص ليزر Nd:YAG، يُستخدم انبعاث الطيف المتصل عند الضخ بالزينون. [ 18 ]

ضخ مصباح القوس الكهربائي

ضخ ضوئي لقضيب ليزر (أسفل) بواسطة مصباح قوس كهربائي (أعلى). الأحمر: ساخن. الأزرق: بارد. الأخضر: ضوء. الأسهم غير الخضراء: تدفق الماء. الألوان الصلبة: معدن. الألوان الفاتحة: كوارتز منصهر . [ 19 ] [ 20 ]
تُظهر مصابيح التفريغ الغازي هذه مخرجات الخطوط الطيفية للغازات النبيلة المختلفة.

تُستخدم مصابيح القوس الكهربائي لضخ قضبان الغاز التي تدعم التشغيل المستمر، ويمكن تصنيعها بأي حجم وقدرة. تعمل مصابيح القوس الكهربائي النموذجية بجهد عالٍ بما يكفي للحفاظ على مستوى التيار المحدد الذي صُمم المصباح للعمل عليه، والذي يتراوح عادةً بين 10 و50 أمبير. نظرًا لضغوطها العالية جدًا، تتطلب مصابيح القوس الكهربائي دوائر كهربائية مصممة خصيصًا لبدء التشغيل، أو ما يُعرف بـ"إشعال" القوس. يحدث الإشعال عادةً على ثلاث مراحل. في مرحلة التشغيل، تُولّد نبضة جهد عالية للغاية من محول "التشغيل التسلسلي" شرارة بين الأقطاب الكهربائية، ولكن تكون المعاوقة عالية جدًا بحيث لا يستطيع الجهد الرئيسي تحملها. ثم تبدأ مرحلة "جهد التعزيز"، حيث يُمرر جهد أعلى من فرق الجهد بين الأقطاب الكهربائية عبر المصباح، حتى يسخن الغاز إلى حالة البلازما . عندما تنخفض المعاوقة إلى مستوى كافٍ، تبدأ مرحلة "التحكم في التيار"، حيث يبدأ الجهد الرئيسي في دفع التيار إلى مستوى ثابت. [ 11 ]

تتم عملية ضخ مصباح القوس الكهربائي في تجويف مشابه لتجويف الليزر المضخّم بمصباح الوميض، حيث يوجد قضيب ومصباح واحد أو أكثر داخل تجويف عاكس. يعتمد الشكل الدقيق للتجويف غالبًا على عدد المصابيح المستخدمة. ويكمن الاختلاف الرئيسي في التبريد. إذ تحتاج مصابيح القوس الكهربائي إلى التبريد بالماء، مع ضمان وصول الماء إلى ما وراء الزجاج، وعبر موصلات الأقطاب الكهربائية أيضًا. ويتطلب ذلك استخدام ماء منزوع الأيونات بمقاومة كهربائية لا تقل عن 200 كيلو أوم، لمنع حدوث قصر في الدائرة الكهربائية وتآكل الأقطاب الكهربائية بفعل التحليل الكهربائي . ويتم عادةً توجيه الماء عبر أنبوب تدفق بمعدل يتراوح بين 4 و10 لترات في الدقيقة. [ 11 ]

تتوفر مصابيح القوس الكهربائي بجميع أنواع الغازات النبيلة تقريبًا ، بما في ذلك الزينون والكريبتون والأرجون والنيون والهيليوم ، والتي تُصدر جميعها خطوطًا طيفية مميزة لكل غاز. يعتمد طيف خرج مصباح القوس الكهربائي بشكل أساسي على نوع الغاز، حيث يكون عبارة عن خطوط طيفية ضيقة النطاق تشبه إلى حد كبير طيف مصباح الوميض الذي يعمل بكثافات تيار منخفضة. يكون الخرج في أعلى مستوياته في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، وتُستخدم هذه المصابيح عادةً لضخ ليزرات الأشعة تحت الحمراء مثل ليزر Nd:YAG.

ضخ الليزر الخارجي

ليزر صبغي مضبوط على طول موجي 589 نانومتر (أصفر كهرماني)، يُضخ بواسطة ليزر Nd:YAG خارجي مُضاعف التردد عند 532 نانومتر (أخضر مصفر). يؤدي التقارب بين الأطوال الموجية إلى انزياح ستوكس صغير جدًا ، مما يقلل من فقد الطاقة.

يمكن استخدام ليزر من نوع مناسب لضخ ليزر آخر. يسمح الطيف الضيق لليزر الضخ بمطابقته بدقة مع خطوط امتصاص وسط الليزر، مما يمنحه نقل طاقة أكثر كفاءة بكثير من انبعاث النطاق العريض لمصابيح الوميض. تضخ ليزرات الديود ليزرات الحالة الصلبة وليزر الصبغة السائلة . غالبًا ما يُستخدم تصميم ليزر الحلقة ، خاصة في ليزرات الصبغة. يستخدم ليزر الحلقة ثلاث مرايا أو أكثر لعكس الضوء في مسار دائري. يساعد هذا في التخلص من الموجة المستقرة المتولدة بواسطة معظم رنانات فابري-بيرو ، مما يؤدي إلى استخدام أفضل لطاقة وسط التضخيم. [ 21 ]

طرق الضخ الضوئي الأخرى

يمكن استخدام الموجات الدقيقة أو الإشعاع الكهرومغناطيسي بترددات الراديو لإثارة ليزرات الغاز.

يستخدم الليزر الذي يعمل بالطاقة الشمسية الإشعاع الشمسي كمصدر للضخ. [ 22 ] [ 23 ]

الضخ الكهربائي

يُعدّ التفريغ الكهربائي المتوهج شائعًا في ليزرات الغاز . فعلى سبيل المثال، في ليزر الهيليوم-نيون، تصطدم الإلكترونات الناتجة عن التفريغ بذرات الهيليوم ، مما يؤدي إلى إثارتها. ثم تصطدم ذرات الهيليوم المثارة بذرات النيون ، ناقلةً الطاقة. وهذا يسمح بتراكم عدد معاكس من ذرات النيون.

يُستخدم التيار الكهربائي عادةً لضخ ثنائيات الليزر وليزر البلورات شبه الموصلة (على سبيل المثال الجرمانيوم [ 24 ] ).

تقوم حزم الإلكترونات بضخ ليزرات الإلكترون الحر وبعض ليزرات الإكسيمر .

ضخ الغاز الديناميكي

تُصنع ليزرات الغاز الديناميكية باستخدام التدفق فوق الصوتي للغازات، مثل ثاني أكسيد الكربون ، لإثارة الجزيئات وتجاوز عتبة معينة. يُضغط الغاز ثم يُسخن إلى درجة حرارة تصل إلى 1400 كلفن . بعد ذلك، يُسمح للغاز بالتمدد بسرعة عبر فوهات مصممة خصيصًا إلى ضغط منخفض جدًا. يحدث هذا التمدد بسرعات فوق صوتية، تصل أحيانًا إلى 4 ماخ . يحتوي الغاز الساخن على العديد من الجزيئات في حالات الإثارة العليا، بينما يوجد عدد أكبر بكثير في الحالات الدنيا. يتسبب التمدد السريع في تبريد أديباتي ، مما يخفض درجة الحرارة إلى 300 كلفن. يؤدي هذا الانخفاض في درجة الحرارة إلى استرخاء الجزيئات في الحالات العليا والدنيا إلى قيمة أكثر ملاءمة لدرجة الحرارة المنخفضة. ومع ذلك، تسترخي الجزيئات في الحالات الدنيا بسرعة كبيرة، بينما تستغرق جزيئات الحالة العليا وقتًا أطول بكثير للاسترخاء. نظرًا لبقاء كمية كبيرة من الجزيئات في الحالة العليا، يحدث انعكاس في توزيع الجزيئات، والذي غالبًا ما يمتد لمسافة طويلة في اتجاه التدفق. تم الحصول على مخرجات موجة مستمرة تصل إلى 100 كيلوواط من ليزرات ثاني أكسيد الكربون الديناميكية. [ 25 ]

تُستخدم طرق مماثلة للتمدد فوق الصوتي لتبريد ليزرات أول أكسيد الكربون تبريدًا أديباتيًا ، والتي تُضخ بعد ذلك إما عن طريق التفاعل الكيميائي أو الضخ الكهربائي أو الضخ بترددات الراديو . يحل التبريد الأديباتي محل التبريد المبرد الضخم والمكلف باستخدام النيتروجين السائل، مما يزيد من كفاءة ليزر أول أكسيد الكربون. وقد تمكنت ليزرات من هذا النوع من إنتاج طاقة تصل إلى جيجاوات، بكفاءة تصل إلى 60%. [ 26 ]

أنواع أخرى

يمكن أن يؤدي التوجيه الذاتي لإزاحة الشحنة إلى تركيز عالٍ للطاقة على طول عمود ينشأ ويستمر بفعل طرد الإلكترونات بالقوة الدافعة . كما يُنتج هذا العمود إشعاعًا ثانويًا بأطوال موجية أقصر، وفي النهاية ليزرًا بأطوال موجية قصيرة للغاية. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]

يُستخدم التفاعل الكيميائي كمصدر للطاقة في الليزر الكيميائي . وهذا يسمح بقدرات خرج عالية جدًا يصعب الوصول إليها بوسائل أخرى.

يُستخدم الانشطار النووي في الليزر النووي المضخّم (NPL)، حيث يتم توظيف طاقة النيوترونات السريعة المنبعثة في المفاعل النووي بشكل مباشر . [ 42 ] [ 43 ]

أجرى الجيش الأمريكي اختباراً على ليزر أشعة سينية يُضخ بواسطة سلاح نووي في ثمانينيات القرن الماضي، لكن نتائج الاختبار كانت غير حاسمة ولم يُعاد إجراؤه. [ 44 ] [ 45 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هندسة الليزر ذي الحالة الصلبة، بقلم والتر كوشنر – سبرينغر-فيرلاغ 1965، صفحة 376
  2. 1 2 أوليفر، جيه آر؛ بارنز، إف إس (مايو 1969). "مقارنة بين مصابيح الوميض الغازية النادرة". مجلة IEEE للإلكترونيات الكمية . 5 (5): 232-237 . Bibcode : 1969IJQE....5..232O . doi : 10.1109/JQE.1969.1075765 . ISSN 0018-9197 . 
  3. ↑ هندسة الليزر ذي الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965، صفحة 192
  4. ↑ هندسة الليزر ذي الحالة الصلبة، بقلم والتر كوشنر – سبرينغر-فيرلاغ 1965، صفحة 194
  5. 1 2 هندسة الليزر في الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965 الصفحات 368-376
  6. ↑ هندسة الليزر ذي الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965، الصفحات 368-373
  7. ↑ "مرايا سطحية أمامية اقتصادية" . Thorlabs.com . تم الاطلاع عليه في 1 مارس 2009 .
  8. ↑ هندسة الليزر في الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965، الصفحات 193-194
  9. ↑ هندسة الليزر في الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965، الصفحات 380-381
  10. ↑ إدجيرتون، هارولد إي. (1979). وميض إلكتروني . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0-262-55008-6.
  11. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 "مصابيح الوميض والقوس عالية الأداء" (ملف PDF) . بيركن إلمر . تم الاطلاع عليه في 3 فبراير 2009 .
  12. ↑ هولزريشتر، جيه إف؛ شاولاو، إيه إل (فبراير 1969). "تصميم وتحليل أنظمة مصابيح الوميض لضخ ليزرات الصبغة العضوية". حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم . 168 (3): 703-14 . Bibcode : 1969NYASA.168..703H . doi : 10.1111/j.1749-6632.1969.tb43155.x . PMID 5273396. S2CID 34719312 .  
  13. ↑ "مبادئ الليزر"، بقلم أورازيو سفيلتو
  14. 1 2 كليبستين، دون. "إرشادات عامة لتصميم فلاش الزينون والستروب" . تم الاطلاع عليه في 3 فبراير 2009 .
  15. ↑ ديشينغتون، آر إتش؛ هوك، دبليو آر؛ هيلبرغ، آر بي (1974). "تفريغ مصباح الوميض وكفاءة الليزر". البصريات التطبيقية . 13 (10): 2300-2312 . Bibcode : 1974ApOpt..13.2300D . doi : 10.1364/AO.13.002300 . PMID 20134680 . 
  16. ↑ "الليزر المضخّم بالمصابيح" . موسوعة فيزياء الليزر والتكنولوجيا . آر بي فوتونيكس . تم الاطلاع عليه في 3 فبراير 2009 .
  17. ↑ هندسة الليزر ذي الحالة الصلبة بقلم والتر كوشنر - سبرينغر-فيرلاغ 1965، صفحة 335
  18. ↑ ليزرات الحالة الصلبة: نص دراسات عليا من تأليف والتر كوشنر ومايكل باس - سبرينغر-فيرلاغ 2003، صفحة 190
  19. ↑ "المصباح 4462" (صورة متحركة بصيغة GIF) . سينتيك أوبترونيكس . تم الاطلاع عليه في 1 مارس 2009 .
  20. ↑ "مصباح 5028" (صورة متحركة بصيغة GIF) . سينتيك أوبترونيكس . تم الاطلاع عليه في 1 مارس 2009 .
  21. ↑ أساسيات الليزر بقلم ويليام توماس سيلفاست - مطبعة جامعة كامبريدج 1996، الصفحات 397-399
  22. ↑ دي يونغ، آر جيه؛ ويفر، دبليو آر (18 أغسطس 1986). "ليزر منخفض العتبة يعمل بالطاقة الشمسية باستخدام C2F5I". رسائل الفيزياء التطبيقية . 49 (7): 369-370 . Bibcode : 1986ApPhL..49..369D . doi : 10.1063/1.97589 .
  23. ^ يابي، ت. أوكوبو، T.؛ أوشيدا، S .؛ يوشيدا، ك. ناكاتسوكا، م.؛ فوناتسو، T.؛ مابوتي، أ.؛ أوياما، أ.؛ ناكاجاوا، ك.؛ أويشي، T.؛ ديتو، ك.؛ بهغول، ب. ناكاياما، Y .؛ يوشيدا، م.؛ موتوكوشي، س. ساتو، Y.؛ باسنداش ، سي. (25 يونيو 2007). "ليزر عالي الكفاءة واقتصادي يتم ضخه بالطاقة الشمسية مع عدسة فريسنل ووسط ليزر مشفر بالكروم". تطبيق. فيز. دع . 90 (26): 261120. بيب كود : 2007ApPhL ..90z1120Y . دوى : 10.1063/1.2753119 .
  24. ↑ "معرض SPIE الافتراضي لليزر: 1980-1989" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 سبتمبر 2010 .الصورة 3
  25. ↑ مبادئ الليزر، تأليف أورازيو سفيلتو - دار بلينوم للنشر، 1998، صفحة 203
  26. ↑ مبادئ الليزر، بقلم أورازيو سفيلتو - دار بلينوم للنشر، 1998، الصفحات 442-443
  27. ↑ بوير، ك.؛ لوك، ت.س.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك. (1988). "التوجيه الذاتي لإزاحة الشحنة كطريقة لتركيز الطاقة" . وقائع الاجتماع الموضوعي لجمعية البصريات الأمريكية حول الإشعاع المتماسك ذي الطول الموجي القصير: التوليد والتطبيقات، 26-29 سبتمبر 1988، كيب كود، ماساتشوستس، فالكون، ر.و. وكيرز، ج. (محرران)، (جمعية البصريات الأمريكية) . 2 : 233-235 .
  28. ↑ سوليم، جيه سي؛ لوك، تي إس؛ بوير، كيه؛ رودس، سي كيه (1989). "التوجيه الذاتي لإزاحة الشحنة عالي الكثافة" . وقائع الاجتماع الموضوعي لفيزياء كثافة الطاقة العالية باستخدام نبضات الليزر دون البيكوثانية، 11-13 سبتمبر 1989، سنوبيرد، يوتا، (الجمعية البصرية الأمريكية) . 17 (LA-UR-89-2051 مختبر لوس ألاموس الوطني). ISBN 9781557521026.
  29. ↑ سوليم، جيه سي؛ لوك، تي إس؛ بوير، كيه؛ رودس، سي كيه (1989). "آفاق تضخيم الأشعة السينية باستخدام التوجيه الذاتي لإزاحة الشحنة". مجلة IEEE للإلكترونيات الكمية . 25 (12): 2423-2430 . Bibcode : 1989IJQE...25.2423S . doi : 10.1109/3.40625 .
  30. ↑ بوير، ك.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ شي، ش.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك.؛ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ شيريايف، أ.؛ كوروبكين، ف. (1992). "توسيع نطاق ترسيب طاقة مضخم الأشعة السينية مع الانتشار الموجه" (ملف PDF) . وقائع المؤتمر الدولي الرابع عشر حول الليزر '91، سان دييغو، كاليفورنيا، 9-13 ديسمبر 1991، دوارتي، ف.ج.؛ هاريس، د.ج.؛ المحررون : 9-13 . رمز Bibcode : 1992laap.conf....9B .
  31. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ شيريايف، أ.؛ كوروبكين، ف.؛ بروخوروف، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1992). "التوجيه الذاتي النسبي وإزاحة الشحنة لنبضات الليزر فائقة القصر في البلازما". مجلة Physical Review A. 45 ( 8): 5830-5845 . Bibcode : 1992PhRvA..45.5830B . doi : 10.1103/PhysRevA.45.5830 . PMID 9907685 . 
  32. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ كوروبكين، ف.؛ بروخوروف، أ.؛ شيريايف، أ.؛ شي، ش.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1992). "ملاحظة التوجيه الذاتي النسبي/إزاحة الشحنة للإشعاع فوق البنفسجي المكثف (248 نانومتر) في البلازما". رسائل المراجعة الفيزيائية . 68 (15): 2309-2312 . Bibcode : 1992PhRvL..68.2309B . doi : 10.1103/PhysRevLett.68.2309 . PMID 10045362 . 
  33. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ شيريايف، أ.؛ كاربوف، ف.ب.؛ كوروبكين، ف.؛ بروخوروف، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ ماكفيرسون، أ.؛ شي، ش.؛ لوك، ت.س.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1992). "دراسة التوجيه الذاتي النسبي وتوجيه إزاحة الشحنة للإشعاع فوق البنفسجي المكثف دون البيكوثانية (248 نانومتر) في البلازما" . وقائع الندوة الدولية الثالثة حول ليزرات الأشعة السينية، ليزرات الأشعة السينية 92، شليرسي، ألمانيا، 18-22 مايو 1992 (معهد الفيزياء، مطبعة سي آر سي، بريستول، إنجلترا) . 125 : 229. ISBN 9780854984152.
  34. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ شيريايف، أ.؛ كوروبكين، ف.؛ بروخوروف، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ لوك، ت.س.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1992). "التوجيه الذاتي النسبي وإزاحة الشحنة لنبضات الليزر المكثفة قصيرة المدة في البلازما" . في: ساكير، سيمون (محرر). ليزرات ذات أطوال موجية فائقة القصر . وقائع SPIE. المجلد 1551. الصفحات 224-233 . Bibcode : 1992SPIE.1551..224B . doi : 10.1117/12.134824 . S2CID 122507905 .   
  35. ↑ زيغلر، أ.؛ بوريسوف، أ.ب.؛ بوركهالتر، ب.؛ ناغل، د.؛ بوير، ك.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك. (1992). "توليد إشعاع عالي الكثافة بالكيلوفولت لإثارة مضخم الأشعة السينية". وقائع مؤتمر SOQE، ديسمبر 1992 (جمعية الإلكترونيات البصرية والكمية) .
  36. ↑ سوليم، جيه سي (1992). "تطبيق ليزر الأشعة السينية المُحفز بالإلكترونات بقوة 10 جيجا إلكترون فولت في أبحاث ليزر أشعة جاما" (ملف PDF) . وقائع ورشة العمل حول التطبيقات العلمية لمصادر الضوء المتماسكة ذات الطول الموجي القصير، ستانفورد، كاليفورنيا، 21 أكتوبر 1992 (تقرير مختبر لوس ألاموس الوطني LAUR-92-3695): 57-64 .
  37. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ كوروبكين، ف.؛ بروخوروف، أ.؛ شيريايف، أ.؛ شي، ش.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1993). "ملاحظة التوجيه الذاتي النسبي وإزاحة الشحنة للإشعاع فوق البنفسجي المكثف دون البيكوثانية في البلازما". وقائع المؤتمر الدولي الثامن عشر للإلكترونيات الكمية IQEC '92، فيينا، النمسا، 14-19 يونيو 1992 .
  38. ↑ بوير، ك.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ شي، ش.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك.؛ بوريسوف، أ.ب.؛ بوروفسكي، أ.؛ شيريايف، أ.؛ كوروبكين، ف. (1992). "توسيع نطاق ترسيب طاقة مضخم الأشعة السينية مع الانتشار الموجه" (ملف PDF) . وقائع المؤتمر الدولي الرابع عشر حول الليزر '91، سان دييغو، كاليفورنيا، 9-13 ديسمبر 1991، دوارتي، ف.ج.؛ هاريس، د.ج.؛ المحررون : 9-13 . رمز Bibcode : 1992laap.conf....9B .
  39. ↑ زيغلر، أ.؛ بوركهالتر، ب.؛ ناغل، د.؛ بوير، ك.؛ لوك، ت.س.؛ ماكفرسون، أ.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك. (1993). "ملاحظة إشعاع الكيلوفولت عالي الكثافة لإثارة مضخم الأشعة السينية". وقائع المؤتمر الدولي للإلكترونيات الكمية، فيينا، النمسا، 1993 .
  40. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ كوروبكين، ف.؛ كاربوف، ف.ب.؛ شيريايف، أ.ب.؛ شي، ش.؛ لوك، ت.؛ ماكفرسون، أ.؛ بوير، ك.؛ سوليم، ج.س.؛ رودس، س.ك. (1993). "تحليل استقرار التوجيه الذاتي النسبي وتوجيه إزاحة الشحنة لنبضات الليزر المكثفة" . وقائع المؤتمر الخامس للأطوال الموجية القصيرة: الفيزياء مع نبضات الليزر المكثفة، سان دييغو، كاليفورنيا، 29-31 مارس 1993. كوركوم، ب. وبيري، م. (محرران)؛ (الجمعية البصرية الأمريكية) : 220.
  41. ↑ بوريسوف، أ.ب.؛ شي، إكس.؛ كاربوف، ف.ب.؛ كوروبكين، ف.؛ سوليم، ج.س.؛ شيريايف، أ.ب.؛ ماكفرسون، أ.؛ بوير، ك.؛ رودس، س.ك. (1994). "التوجيه الذاتي المستقر لنبضات الأشعة فوق البنفسجية المكثفة في بلازما منخفضة الكثافة، مما ينتج قنوات تتجاوز 100 طول رايلي". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية ب . 11 (10): 1941-1947 . رمز Bibcode : 1994JOSAB..11.1941B . doi : 10.1364/JOSAB.11.001941 .
  42. ↑ "مبدأ الليزر المضخّم نووياً" . أوبنينسك، روسيا: معهد الفيزياء وهندسة الطاقة . تم الاطلاع عليه في 1 مارس 2009 .
  43. ↑ "فيزياء البلازما المستحثة نووياً والليزر المضخّم نووياً" . معهد الفيزياء وهندسة الطاقة. مؤرشف من الأصل في 31 أكتوبر 2005. تم الاطلاع عليه في 19 يناير 2006 .
  44. ↑ برود، ويليام ج. (15 نوفمبر 1983). "أسلحة الليزر بالأشعة السينية تحظى بشعبية متزايدة" . صحيفة نيويورك تايمز .
  45. ↑ والتر، كاتي (سبتمبر 1998). "ليزر الأشعة السينية: من باطن الأرض إلى سطح الطاولة" . مجلة العلوم والتكنولوجيا . مختبر لورانس ليفرمور الوطني: 21-23 .