لیزر پوینتر چه ویژگی‌هایی دارد؟

آشنایی با لیزر دیودی

مقدمه:

لیزری که معمولاً به عنوان لیزر پوینتر در دسترس عموم قرار دارد و نیز لیزر استفاده شده در دیسک‌خوان‌ها از خانواده لیزرهای دیودی محسوب می‌شوند.  این نوع لیزر در واقع گونه لیزری شده LED هایی است که در بسیاری از ادوات اپتیکی و دستگاه‌های خانگی به کار می‌روند. یعنی یک LED هم با ایجاد شرایط، ترکیب و ساختار مناسب می‌تواند تبدیل به یک لیزر دیودی شود.

هر چند لیزر دیودی ساختاری شبیه به LED دارد اما ساختمان آن به نحوی طراحی شده است که نور خروجی ویژگی‌های لیزر را داشته باشد. در واقع جمعیت وارونه که شرط ایجاد گسیل تحریکی (لیزر) است در یک کاواک بسیار کوچک اتفاق می‌افتد.

خروجی لیزر دیودی به دلیل ساختار چند لایه‌ای و فشرده آن، در یک جهت واگرا شده و شکل آن روی پرده نقش یک بیضی را نمایان می‌سازد و در جهت قطر کوچک بیضی تا حد زیادی قطبیده است. این جهت، جهتی است که میدان الکتریکی در راستای آن نوسان می‌کند و نشانگر بعد بزرگتر کاواک لیزر است.

اغلب لیزرهای دیودی اولیه به رنگ قرمز تولید شدند ولی اخیرا لیزرهایی به رنگ‌های دیگر و در طول موج‌های دیگر مرئی و غیرمرئی نیز ارائه شده است.

هدف:

در این آزمایش قصد داریم به طور اجمالی به بررسی مشخصات یک لیزر دیودی و ویژگی‌های آن بپردازیم.

 

چه کاری می‌خواهیم انجام دهیم و به چه لوازمی نیاز داریم:

  • برای بررسی برخی از ویژگی‌های لیزر دیودی، به یک لیزر پوینتر نیاز داریم.

 

آزمایش:

  • عدسی جلوی لیزر دیودی را بردارید، نور تمیز بدون اعوجاجی را خواهید دید که یک بیضی کشیده را روی پرده مقابل ایجاد می‌کند. همانطور که مشاهده می‌کنید این نور مملو از نقاط سوسو زنی است که به آن‌ها پیسه های لیزری می‌گویند. با تاباندن باریکه لیزر بر روی دیوار، می‌توانید این پیسه‌ها را واضح‌تر ببینید.

علت واگرایی لیزر دیودی در یک راستا و ایجاد یک مقطع بیضی شکل روی پرده، آن است که نور از مقطع خیلی باریکی از این ساختار دیودی خارج می‌شود. همانطور که اگر از درز بین دو انگشت نوری را مشاهده بکنیم به صورت خطی کشیده می‌شود، این نور هم به خاطر خارج شدن از یک لایه خیلی نازک به این صورت کشیده می‌شود و جهت کشیده شدن عمود بر راستای لایه است. هرچه لایه باریک‌تر باشد، واگرایی و کشیدگی لیزر نیز بیشتر است و کشیدگی لکه لیزر، معیاری از باریکی لایه تابنده نور لیزر می‌تواند باشد.

جالب است که قطبش لیزر دیودی در راستای سطح یعنی عمود بر راستای کشیدگی نور است، یعنی اگر مقطع نور را به صورت بیضی در نظر گرفته و این بیضی را به صورت عمودی روی پرده بیندازیم، قطبش این لیزر افقی خواهد بود. هر چند این استدلال به هیچ وجه دقتی ندارد اما شاید بتوان تصور کرد که میدان الکتریکی نور در جهت عمود بر آن ارتعاش دارد. به علت قطبیده بودن نور لیزر دیودی باید هنگام استفاده از این لیزر در کاربردهایی که بازتاب از سطوح صیقلی مورد نظر است، جهت قطبش در نظر گرفته شود. زیرا اگر قطبش لیزر موازی سطح بازتابنده نباشد، بازتاب تحت زاویه بروستر حذف خواهد شد.

  • می‌توانید زاویه واگرایی را در دو امتداد در جهت قطر بزرگ وکوچک بیضی اندازه‌گیری کرده و این زاویه واگرایی را از روابط پراش به ضخامت لایه‌ها یا پهنای لایه‌ای که نور گسیل می‌کند ارتباط دهید.
  • همچنین با گرفتن عکس از لکه لیزر روی کاغذ سفید و مطالعه آن در نرم افزارهای کامپیوتری می‌تواند دیدی از رنگ آن بدست آورید. و در صورت امکان با استفاده از طیف سنج، طول موج آن را هم اندازه بگیرید.
  • با قرار دادن عدسی لیزر در جلوی آن و تنظیم عدسی تا رسیدن به بهترین توازی (که عدم واگرایی در فاصله زیاد نشانه آن است)، می‌توانید واگرایی ذاتی لیزر را در فواصل زیاد اندازه‌گیری کنید. برای این کار باید یک نفر لکه لیزر را بررسی کند و نفر دیگر عدسی را تنظیم کند یا اینکه کسی که عدسی را تنظیم می‌کند، با دوربین دو چشمی لکه را نیز ارزیابی کند. آشنایی با این واگرایی برای کاربردهایی که انتشار نور لیزر در فواصل طولانی را نیاز دارند اهمیت دارد. یکی از این کاربردها، مخابرات فضای آزاد بدون فیبر نوری است.
  • برای ارزیابی همدوسی لیزر دیودی می‌توانید از تداخل‌سنج استفاده کنید.

 

کاربرد:

  • آشنایی با مشخصات لیزر دیودی برای بکارگیری بهتر آن اهمیت دارد. این لیزرها به علت کم مصرف بودن و قابلیت دستیابی به طول موج‌های مختلف، تنها با آلائیدن نیمرسانا به مواد مختلف، کاربردهای فراوانی پیدا کرده‌اند و بازار آن‌ها به مراتب گرمتر از لیزرهای دیگر است. لیزرهای دیودی در توان‌های کم و در طول موج حدود ۶۳۸ تا ۶۸۰ نانومتر کاملاً متداول بوده و به حد تولید انبوه جهانی رسیده‌اند. با این حال لیزرهایی از این دست با طول موج‌های دیگری نیز تهیه شده و در اختیار می‌باشند.
  • با به دنبال هم قرار دادن این لیزرها امکان تقویت بیشتر باریکه نهایی به وجود می‌آید و می‌توان به این ترتیب به توان‌های بالا و در حد چند ده وات دست یافت که در صنعت و پزشکی کاربردهای فراوانی دارد. البته بیشترین کاربرد لیزرهای دیودی در مخابرات نوری است و منبع اصلی نور در این سامانه‌ها محسوب می‌گردد.

 

آزمایش‌های مرتبط:

بیشتر بدانید:

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با