لیزر های حالت جامد

[hamedof 5,183]

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10248/Besmellah_01.png[/img][/center]
[center]
[color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif]لیزر های حالت جامد [/font][/color][/center]

[center][color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif]Solid State Lasers[/font][/color][/center]

[center][color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif]بخش اول [/font][/color][/center]

[center][font=tahoma,geneva,sans-serif][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/SSL.jpg[/img][/font][/center]


[right][font=tahoma,geneva,sans-serif]سلام خدمت دوستان میلیتاری ، بالاخص آن دسته از دوستان که باعث شدند من تمایل بیشتر به ایجاد چنین تاپیکی تمایل پیدا کنم .[/font][/right]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]خوب برویم سر اصل مطلب ، ابتدا مقدمه رو خدمت شما دوستان بزرگوار ارائه می کنم تا بدونیم چرا لیزر های حالت جامد و سپس در چند بخش مباحث تخصصی تر را برای دوستان شرح خواهم داد. [/font]

[font=tahoma,geneva,sans-serif]توصیه من به دوستان اینه که این تاپیک بنده رو هم مطالعه کنند تا پایه ای ترین مطالب ممکن رو یاد بگیرند. [/font]

[font=tahoma,geneva,sans-serif][url="http://www.military.ir/forums/topic/23715-اصول-فیزیک-لیزر-و-طریقه-ساخت/"]http://www.military....ر-و-طریقه-ساخت/[/url][/font]

[font=tahoma,geneva,sans-serif][b]مقدمه[/b][/font]

[font=tahoma,geneva,sans-serif]اساسا لیزرهای حالت جامد به دلیل برتری هایی که نسبت به دیگر لیزرها دارا می باشند ، مورد توجه خاصی قرار گرفته اند . یک لیزر حالت جامد در مقایسه با یک لیزر گازی ، به طور ذاتی در برگیرنده چگالی بالایی از ذرات لیزری به هم فشرده است که در محیط تقویت کننده قرار گرفته اند. برای یک حجم مساوی از دو محیط تقویت کننده ی گازی و حالت جامد ، نسبت به صورت 1000 به 100000 می باشد و این منجر به کاهش شدید حجم در لیزرهای جالت جامد می شود. در لیزرهای حالت جامد ، ذرات لیزری نمی توانند در محیط حرکت کرده و با آلودگی های مخرب اندرکنش داشته باشند ، بر خلاف چیزی که در محیط های گازی و مایع اتفاق می افتد . برای مثال لیزرهای توان بالای HF که در حین کارکردن گازهای سمی نیز تولید می کنند که باید طی فرآیندی این آلودگی ها دفع شوند و این دلیل دیگری بر برتری لیزرهای حالت جامد است . اما کار اینجا تمام نمی شود و کیفیت لیزر های حالت جامد را باز هم با بهره گیری از روش های بهتر رشد بلور می توان افزایش داد .[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]در زمینه پژوهشی لیزر ، در آینده مهمترین مساله کشف یک لیزر جدید نخواهد بود ، بلکه به کارگیری لیزرهای موجود در زمینه های پژوهشی جدید و ایجاد حوزه های جدید تکنولوژی مورد توجه خواهد بود .[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]پژوهشگران حوزه لیزر همیشه در حال بهینه سازی خروجی لیزر ها و ساخت لیزرهای قابل تنظیم بوده اند که در این حوزه نیز لیزرهای حالت جامد قابلیت تنظیم بهتری دارند و در نواحی مختلف طیف الکترومغناطیسی ، از ماورابنفش تا مادون قرمز دور ، در دسترس می باشند . محیط فعال لیزری جامد، سخت و ارتعاشات فوتونی پیوسته ، شرایط قابل تنظیم بودن را در این لیزرها فراهم می سازد . در این مقاله نیز ما به 4 نواع اساسی لیزر های حالت جامد می پردازیم : 1- لیزر های حالت جامد یون فلزی 2- لیزرهای تار رامان 3- لیزرهای مرکز رنگ 4- لیزرهای تمام حالت جامد .[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]لیزرهای قابل تنظیم حالت جامد در طیف سنجی های فیزیکی و شیمیایی به کار گرفته شده و کاربرد آن ها تحولی شگرف را در طیف سنجی اتم ها و مولکول ها ایجاد کرده است . طیف سنجی رامان و طیف سنجی پیکو ، فمتو ثانیه ای بیش از همه از وجود این لیزرها بهره برده اند . جداسازی ایزوتوپ ها از دیگر کاربرد های مهم آن است . همچنین این لیزرها موجب پیشرفت و توسعه چشم گیر مخابرات تار نوری شده است ، ساخت لیدارهای پیشرفته کشف و سنجش از راه دور موهون به کارگیری سیستم های لیزری تمام حالت جامد است .[/font]


[center][color=#a52a2a][b]Military.ir and hamedof , all rights reserved[/b][/color][/center] ویرایش شده در تیر 92 توسط worior

[warjo 3,008]

سلام
با تشكر از مقالتون
در صورت امكان در ادامه ، معادل انگليسي بعضي از كلمات تخصصي را بيان كنيد تا راه براي ادامه مطالعه باز باشد .
ممنون

[hamedof 5,183]

خود بنده نیز در فکر چنین چیزهایی هستم ، انشاالله هم رفرنس اگر شد بهتون میدهم و هم برگردان واژگان انگلیسی لغات رو.
احتمالا امروز قسمت دوم رو در سایت قرار خواهم داد . البته سعی می کنم بحث رو تخصصی کنم تا خیلی از مطالب همینجا مطرح بشه . اگر تونستم که هیچ خودم جوابتون رو میدم . در غیر این صورت هم پیگیری می کنم جواب سوالات رو . ویرایش شده در تیر 92 توسط hamedof

[Electro_officer 13,797]

سلام
ممنون بابت تاپیک.
لیزرهای کوچکی که به تو بازار یافت میشن و توان پایین در حد چند ده میلی‌وات دارند از چه نوعی هستند؟
چند پیشنهاد:
اولا سعی کنید تاپیک‌ها رو با فایل ویدیویی کم حجم همراه کنید.
ثانیا تصاویر رو در سایز نرمال قرار بدید تا تاپیک سنگین نشود. (اشاره به تصویر اول) قرار دادن تصاویر برش فنی و شماتیکی جهت افزایش سرعت و کیفیت یادگیری رو جدی بگیرید.
ثالثا با قرار دادن پی‌دی‌اف مقاله به صورت کامل در پایان تاپیک یک رفرنس علمی فارسی ایجاد کنید.
موفق باشید و پایدار. یاحق.

[hamedof 5,183]

[quote name='Electro_officer' timestamp='1373277608' post='320317']
سلام
ممنون بابت تاپیک.
لیزرهای کوچکی که به تو بازار یافت میشن و توان پایین در حد چند ده میلی‌وات دارند از چه نوعی هستند؟
چند پیشنهاد:
اولا سعی کنید تاپیک‌ها رو با فایل ویدیویی کم حجم همراه کنید.
ثانیا تصاویر رو در سایز نرمال قرار بدید تا تاپیک سنگین نشود. (اشاره به تصویر اول) قرار دادن تصاویر برش فنی و شماتیکی جهت افزایش سرعت و کیفیت یادگیری رو جدی بگیرید.
ثالثا با قرار دادن پی‌دی‌اف مقاله به صورت کامل در پایان تاپیک در یک رفرنس علمی فارسی ایجاد کنید.
موفق باشید و پایدار. یاحق.
[/quote]

والا اگر ویدئو می خواهید که باید تا مهر صبر کنید تا شاید بتونم فیلمی از تجهیزات بگزارم . ولی در بحث های بعدی عکس هایی از نمودار ها و شمای کلی لیزر ها قرار خواهم داد . بحث من فعلا اینه که بدونیم لیزر ها اصلا چی هستند ، چرا تولید می شند ، چقدر انرژی ورودی و خروجیشونه و ...

اون لیزرهای ریز هم باید از نوع لیزر های حالت جامد با دمش دیودی باشند . البته این حدس منه ... چون طیفی که به چشم آسیب نزنه و در این ابعاد باشه باید همین نوع لیزرها باشه ...

اگر در نت هم چیزی پیدا شد براتون قرار خواهم داد ولی این مطالب کتب درسی لیزر است ... راستش در زمینه اینترنت نیست که قشر مرفه بی درد جامعه ام به قول دوستان ! این چیز ها رو فراموش می کنم ویرایش شده در تیر 92 توسط hamedof

[Electro_officer 13,797]

و جواب سوال...؟

[hamedof 5,183]

[quote name='Electro_officer' timestamp='1373278064' post='320319']
و جواب سوال...؟
[/quote]


[quote name='hamedof' timestamp='1373277880' post='320318']
[quote name='Electro_officer' timestamp='1373277608' post='320317']
سلام
ممنون بابت تاپیک.
لیزرهای کوچکی که به تو بازار یافت میشن و توان پایین در حد چند ده میلی‌وات دارند از چه نوعی هستند؟
چند پیشنهاد:
اولا سعی کنید تاپیک‌ها رو با فایل ویدیویی کم حجم همراه کنید.
ثانیا تصاویر رو در سایز نرمال قرار بدید تا تاپیک سنگین نشود. (اشاره به تصویر اول) قرار دادن تصاویر برش فنی و شماتیکی جهت افزایش سرعت و کیفیت یادگیری رو جدی بگیرید.
ثالثا با قرار دادن پی‌دی‌اف مقاله به صورت کامل در پایان تاپیک در یک رفرنس علمی فارسی ایجاد کنید.
موفق باشید و پایدار. یاحق.
[/quote]

والا اگر ویدئو می خواهید که باید تا مهر صبر کنید تا شاید بتونم فیلمی از تجهیزات بگزارم . ولی در بحث های بعدی عکس هایی از نمودار ها و شمای کلی لیزر ها قرار خواهم داد . بحث من فعلا اینه که بدونیم لیزر ها اصلا چی هستند ، چرا تولید می شند ، چقدر انرژی ورودی و خروجیشونه و ...

[b]اون لیزرهای ریز هم باید از نوع لیزر های حالت جامد با دمش دیودی باشند . البته این حدس منه ... چون طیفی که به چشم آسیب نزنه و در این ابعاد باشه باید همین نوع لیزرها باشه ...[/b]

اگر در نت هم چیزی پیدا شد براتون قرار خواهم داد ولی این مطالب کتب درسی لیزر است ... راستش در زمینه اینترنت نیست که قشر مرفه بی درد جامعه ام به قول دوستان ! این چیز ها رو فراموش می کنم
[/quote]

[cheka 15,065]

با تشکر فراوان از آقا حامد عزیز ، موضوع بسیار جالبی هست امیدوارم این تاپیک با ادامه یافتنش یک مرجع برای علوم مرتبط به لیزر قرار بگیره. ازتون تقاضا دارم در مورد تفاوت بین Gain medium در لیزرهای مختلف و معایب و مزایاشون (مثلا توان قابل تحویل، تجمع گرمایی و نیاز به خنک سازی مدیوم و ...) هم توضیح بدید و اون کتب درسی (ولو فقط در حد اسم کتاب) رو هم در انتهای مقاله معرفی کنید که هم زمینه برای مطالعه ی دوستان فراهم باشه و هم مقاله بعنوان رفرنس تکمیل باشه.

[hamedof 5,183]

[center][color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif]بخش دوم[/font][/color][/center]
[center][color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif]لیزرهای حالت جامد یون فلزی (قسمت اول)[/font][/color][/center]

[center][color=#ff0000][font=tahoma,geneva,sans-serif][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/trumpflaserhead-250x250.jpg[/img][/font][/color][/center]


[b][font=tahoma,geneva,sans-serif]مقدمه[/font][/b]
[b][font=tahoma,geneva,sans-serif]نکته : اعدادی که به صورت +3 نوشته شده اند بار مواد هستند و متاسفانه ویرایشگر سایت در نوشتن آن ها مشکل ایجاد می کند. ... [/font][/b]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]لیزرهای حالت جامد یون فلزی از نظر تنوع مواد لیزری ، امکان ساخت انواع مختلف سیستم های لیزری و بالا بردن کیفیت پرتوهای خروجی از پتانسیل بالایی برخوردارند.[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]در این بخش به معرفی مواد میزبان مهم و انواع یون های فلزی به کار رفته در مواد لیزری حالت جامد و روش رشد بلور و آلایش (doping ) مواد لیزری توضیح داده می شود.[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]قابلیت تنظیم (tunability) ، بالا بردن توان خروجی و تقویت انرژی از موضوعات قابل توجه در روند تحول لیزرهای حالت جامد می باشد . روش حساس سازی و طراحی سیستم های مختلف لیزری با به کارگیری مواد لیزری چند میله ای ، لوله ای و بُره ای منجر به افزایش توان خروجی در این لیزرها شده است و بالاخره به کارگیری دمش ( pumping) دیودی از مهمترین عواملی است که کیفیت لیزرهای حالت جامد را بالا برده و نهایتا منجربه ساخت و ارائه سیستم های تمام حالت جامد لیزری (all solid state lasers ) شده است که توضیحی مختصر نیز از آن ها ارائه خواهد شد.[/font]
[font=tahoma,geneva,sans-serif]اولین مشاهده کارکرد لیزر در سال 1960 و با استفاده از سیستم بلوری : (Cr(3+): Al(2)O3) ) و توسط مینمن ارائه شد . پس از آن در سال 1961 توسط اسنیترز و با استفاده از Nd: Glass این عمل انجام شد . بعدها عمل لیزر در یون های خاکی کمیاب نظیر Nd(3+) ، Er(3+) ، Ho(3+) ، Ce(3+) و ... سپس در فلزات واسطه نظیر Cr(3+) ، Ti(3+) ، V(2+) ، Co(2+) ، Ni(2+) و ... دیده شد. بدین ترتیب طیف های گسترده ی الکترومغناطیسی در ناحیه مرئی تا فرو سرخ میانی توسط دمش اپتیکی در صد ها یون با بلورهای میزبان متفاوت به نمایش گذاشته شد. (نکته : بنابراین نتیجه می گیریم که از یون های فراوانی می توان به عنوان ماده میزبان استفاده نمود اما طیف های گسیلی ، انرژی ورودی و خروجی و ... است که باعث برتری یک یون بر یون های دیگر شود . )[/font]


*** هر سیستم لیزری حالت جامد یون فلزی دارای سه بخش مهم زیر است .


[b][color=#0000cd]1- ماده میزبان با خواص ماکروسکوپی ، مکانیکی ، حرارتی و اپتیکی مناسب [/color][/b]
[b][color=#0000cd]2- یون های فعال[/color][/b]
[b][color=#0000cd]3- چشمه های دمش اپتیکی[/color][/b]


مواد میزبان حالت جامد به دو گروه وسیع جامدات بلوری و شیشه ها تقسیم می شوند . خواص مطلوب مواد میزبان شامل سختی ، واکنش ناپذیری شیمیایی ، عدم تغییر ضریب شکست ، مقاومت در مقابل پرتوهای رنگی ساز و سادگی ساخت آن ها می باشد ، لازم است که یون های اضافه شده به مواد میزبان از نظر اندازه و ظرفیت با یون تعویض شده ی میزبان همخوانی داشته باشند . ( در ادامه به بررسی بیشتر این مواد خواهیم پرداخت .)

[b]1- مواد میزبان[/b]

اکسیدها ، شیشه ها و یاغوت ها (Garnets) سه دسته مهم مواد میزبان هستند . ترکیب اکسیدی Al2O3 از مواد قابل توجهی است که ماده میزبان مناسبی برای یون های کرم و تیتانیوم می باشد.
شیشه ها مواد میزبان تعدادی از یون های فلزی خاکی نادر ، به ویژه Nd(3+) و Er(3+) را تشکیل می دهند ، برتری بارز شیشه ها در مقایسه با مواد بلوری ، امکان به کارگیری آن ها در اندازه های بزرگ برای انرژی های بالاست . میله های شیشه ای به طول یک متر و به قطر 20 سانتی متر و قرص های به قطر 90 سانتی متر و به ضخامت چند سانتی متر قابلیت به کار گیری دارند . شیشه ها به راحتی ساخته می شوند و یون هایی که در شیشه ها قرار می گیرند در مقایسه با بلور ها ، نوار گسیل وسیع تری دارند ، البته شیشه هاضریب هدایت گرمایی خیلی کمتری نسبت به بیشتر بلورهای میزبان دارند که منجر به پدیده دو شکستی و معایب اپتیکی در میله های شیشه ای لیزری در توان های بالا می شود.
مهمترین ترکیبات شیشه ای میزبان SiO2 و P2O5 هستند و یون هایی که در این شیشه ها برای ایجاد لیزر به کار می روند عبارت اند از :
(+3) Nd
(+3) Yb
(+3) Er
(+3)Tm
(+3) Ho

[b]شیشه های آلاییده با (doped) Er(3+) دارای اهمیت ویژه ای هستند ، زیرا گسیل آن در طول موج 1/55 µm از عدسی چشم نمی تواندد نفوذ کند و به چشم آسیب نمی رساند . (قابل توجه الکترو آفسیر! برای پوینترهای دستی می توان استفاده کرد ) .[/b]

یاغوت ها تعدادی از مواد میزبان مهم را تشکیل می دهند ، نظیر :





[center]Gd3Sc2Ga3O12 به اختصار: GSGG[/center]
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/GSG_IceBlueTopaz091322_061010.png[/img][/center]

[center]Gd3Ga5O12 به اختصار :GGG[/center]

[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/GGG.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/thumb_GGG.jpg[/img][/url][/center]
[center]Y3Al5O12 به اختصارYAG[/center]
[center]تصویری از یاغوت یوتریوم آلامینیوم YAG[/center]
[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/Yttrium-Aluminum_Garnet-1.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10206/thumb_Yttrium-Aluminum_Garnet-1.jpg[/img][/url][/center]

خواص مهم آن ها که باعث میزبانی آن ها شده است پایداری ، سختی ، همسانگردی اپتیکی و همچنین ضریب هدایت حرارتی خوب آن هاست که توان های بالا را امکان پذیر می سازند. YAG در میان سایر مواد جایگاه ویژه ای دارد و میزبان ترکیبات : Tm(3+) ، Er(3+) ، Ho(3+) و Yb(3+) می شود.
ترکیبات مهم دیگر میزبان در لیزرهای حالت جامد بلور الکساندرایت BeAl2O4 و امرالد Be3Al2(SiO3)6 هستند.


[center][color=#a52a2a][b]Military.ir and hamedof , all rights reserved[/b][/color][/center] ویرایش شده در تیر 92 توسط worior

[patriot1979 1,836]

با تشکر بیکران از جناب حامدوف عزیزم
سپاسگزار خواهم بود اگر توضیح مختصری پیرامون تاثیر یون ها در ساختار بلور و تفاوت لیزر ها با یون های متفاوت ارائه دهید.


[b]پ.ن. دوستان گرانقدر و بزرگان و سروران میلیتاریست انتظار می رود با حضور گسترده تر در تاپیک های تخصصی من جمله این تاپیک جالب توجه به رونق و غنای علمی/ آموزشی وب سایت وزین میلیتاری کمک شایان توجهی فرمائید.[/b]

[maysam2007 863]

با سلام و تشکر از جناب حامدف بزرگوار.


[quote][b]پ.ن. دوستان گرانقدر و بزرگان و سروران میلیتاریست انتظار می رود با حضور گسترده تر در تاپیک های تخصصی من جمله این تاپیک جالب توجه به رونق و غنای علمی/ آموزشی وب سایت وزین میلیتاری کمک شایان توجهی فرمائید.[/b][/quote]
پاتریوت جان، صد البته حق با شماست، اما قبول بفرمایید ارسال پست در این نوع مطالب غنی خیلی سخته و ترس این میره که مطلبی سطح پایین به ارزش بالای تاپیک صدمه بزنه. در این نوع تاپیک ها بند هشخصا ترجیح میدم خواننده باشم و از دانش دوستان استفاده کنم.


یا حق

[hamedof 5,183]

پاتریوت گرامی بگذارید جواب سوال شما رو در قسمت بعدی متن که مرتبط است پاسخ بدهم !

اما میثم جان ، اینطور نیست که پست های دیگران ارزش تاپیک رو پایین بیاره بلکه هدف ما آموزش است ! خوب همونطور هم که قبلا گفته ام ، هر سوالی باشه ما در خدمتیم و تا جایی که بتونم جواب سوال دوستان رو میدم ، اگر در برخی سوالات هم خودم نتونستم جواب بدم که حتما اینگونه هم خواهد بود ! چون من هم ذره ای از این علم رو می دونم ! باز به سراغ جواب خواهم رفت و حواب دوستان را خواهم داد. بهتره دوستان در بحث شرکت کنند بدون اینکه به این فکر کنند که سطح تاپیک پایین میاد و ... اینطور خود من نیز بهتر می فهمم که دوستان در چه مباحثی مشکل دارند و خودم هم کمکشون می کنم !

[ALFARD 3,743]

ﻧﺨﻨﺪﻳﺪ ﻫﺎ
ﻭﻟﻰ 3 ﺑﺎﺭ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺭﻭ ﺧﻮﻧﺪﻡ ﺗﺎ ﻓﻬﻤﻴﺪﻡ ﺟﻰ ﺑﻪ ﺟﻴﻪ ! ﺧﻴﻠﻰ ﻋﻠﻤﻰ ﺑﻮﺩ :ﺩﻯ

[waffen_ss 20]

[quote] لیزرهای کوچکی که به تو بازار یافت میشن و توان پایین در حد چند ده میلی‌وات دارند از چه نوعی هستند؟[/quote]

لیزر های کوچکی رد بازار هست از نوع لیزر های نمیه رسانا هستن که به لحاظ علمی جز رده لیزر های حالت جامد طبقه بندی نمیشن ولی در واقع یه نوع لیزر حالت جامد هستن ولی با سیستمی کاملا متفاوت از لحاظ نوع سیستم دمش و...
من لیزر با یکی از بهترین اساتید ایران گذروندم ولی از این درس بدم میاد به شدت و تنها زمینه فیزیک که اصلا دوسش ندارم

[hamedof 5,183]

[quote name='waffen_ss' timestamp='1373506569' post='320755']
[quote] لیزرهای کوچکی که به تو بازار یافت میشن و توان پایین در حد چند ده میلی‌وات دارند از چه نوعی هستند؟[/quote]

لیزر های کوچکی رد بازار هست از نوع لیزر های نمیه رسانا هستن که به لحاظ علمی جز رده لیزر های حالت جامد طبقه بندی نمیشن ولی در واقع یه نوع لیزر حالت جامد هستن ولی با سیستمی کاملا متفاوت از لحاظ نوع سیستم دمش و...
من لیزر با یکی از بهترین اساتید ایران گذروندم ولی از این درس بدم میاد به شدت و تنها زمینه فیزیک که اصلا دوسش ندارم
[/quote]

خوب دقیقا چه نوع سیستم دمش دارند ؟ چون همین لیزرهای حالت جامد هم درشون از چند نوع دمش متفاوت ه استفاده کرد . در ضمن بدون فیزیکش چطور میشه یک لیزر رو شبیه سازی کنی تحرک و واکنش بلورهاش رو ؟ چون حتما خودتون اطلاع دارید که اول ماده میزبان رو تست هایی روش انجام می دهند و بعد نتایج رو با آنالیزر عددی و ... شبیه سازی می کنند تا بدونند دقیقا چه اتفاقی برای مولکول ها و اتم ها میفته تا دقیقا مشخص کننند چه خروجی از لیزر گرفته می شه ....

فعلا حرف اول رو هم Experimental works میزنه !