همدوسی لیزر

پرسش خوبی هست در بسیاری مواقع از لیزر برای برخی امور استفاده می شود ولی در اصل نیازی نیست و گاهی لیزر بودن منبع نور مورد استفاده کلیدی است.

یکی از قابلیتهای مهم لیزر که اثر روی بقیه ویژگیهای آن می گذارد همان همدوسی نور آن است. همدوسی نور لیزر است که روی تکفامی آن و همچنین روی جهتمندی اثر می گذارد. در حالت ایده آل برای یک سیستم که ابیراهی کنترل شده باشد، می توانیم تصور کنیم که پرتوهای موازی به خوبی متمرکز شوند. تمرکز پرتوها توسط عدسی یا اینه وقتی بهینه می شود که پرتوها همدوس باشند. اگر همدوسی در پرتوها نباشد آنها نمی توانند خوب متمرکز شوند. برای فهم بهتر این ارتباط باید کمی بیشتر از همدوسی بدانیم.

منظور از همدوسی در نور چیست. برای سهولت یک لامپ گازی را تصور کنید. نور چگونه در این لامپ تولید می شود. با تخلیه الکتریکی، اتمهای تحریک شده می توانند تابش کنند. این یک مدل ساده قابل تجسم است. هر اتم مستقل از اتم دیگر تابش می کند. اگر بتوانیم اتم را مقید کنیم که فقط از یک تراز خاص تابش کند شاید بین فوتونها ارتباط بیشتری بتوان برقرار کرد ولی به طور معمول تابشهای مستقل از هم خواهیم داشت. این تابشها طبعا هر یک در یک جهت مستقل بسته به وضعیت اتمی که تابش داشته خواهند بود. در اینصورت نور را حتی اگر همگرا بکنیم ولی به سرعت شاهد به هم خوردن این همگرایی هستیم. همدوسی و ارتباط بین فوتونها در این صورت ناچیز است و به سرعت این ارتباط قطع می شود. مثلا برای نور خورشید شاید بعد از حدود یک میکرومتر یعنی حدود دو یا سه طول موج، ارتباط قطع می شود و برای نور لامپ فیلامنتی این فاصله کمابیش همین اندازه است ولی برای لامپ فلورسانت، بخاطر اینکه اتمهای مشخصی در محیط هستند، این فاصله تا چند میکرومتر می رسد. در LED ها این فاصلا باز هم بیشتر می شود. در لیزر بخاطر روش ایجاد نور لیزر و تقویت تابش از یک تراز خاص، این فاصلا بسیار بیشتر می شود. همدوسی در لیزر به همین خاطر بسیار بیشتر از منابع دیگر می تواند باشد. این نورهای مرتبط که با هم نوسان می کنند، در انتشار هم نظم بیشتری دارند و در نهایت هنگام شکل دهی و مثلا تمرکز هم نظم را نشان می دهند.

در نهایت باید گفت به همین خاطر انتظار می شود داشت که هرچه همدوسی نور بیشترباشد امکان کنترل شکل باریکه بیشتر فراهم می شود و امکان دستیابی به شکل منظم تر و همچنین تمرکز بیشتر فراهم می شود. با نور معمولی امکان تمرکز زیاد نور آن هم با شکلی منظم وجود ندارد ولی با لیزر امکان بیشتری برای این کنترل است.

معمولا وقتی از لیزر صحبت می شود از ویزگیهایی چون شدت بالا، تکفامی و جهتمندی ذکر می شود. ابتدا باید گفت این ویژگیها در لیزر فقط قابلیت و امکان هستند و باید لیزر برای این منظور طراحی شود. و در ضمن دو ویژگی مهم دیگر نتیجه همدوسی نور لیزر است که در پردازش مواد بسیار مهم هستند و کمتر به آنها اشاره می شود، یکی امکان کنترل شکل فضایی لکه نور و دوم امکان کنترل شکل زمانی نور که بسیار مهم است.