الليزر الطبي

1. 1
‫وتقنياته‬ ‫الليزر‬ ‫أساسيات‬
‫االتصاالت‬ ‫في‬ ‫الفني‬ ‫الدبلوم‬ ‫لطلبة‬
‫إعداد‬
‫محادي‬ ‫عطا‬ ‫عدي‬
(
‫ليزر‬ ‫ماجستير‬
)
‫األولى‬ ‫جمادى‬
5241
‫هـ‬
‫تموز‬
4002

2. 2
‫وتقنياته‬ ‫الليزر‬ ‫أساسيات‬
‫المحتويات‬
‫األول‬ ‫الفصل‬
‫الليزر‬ ‫عن‬ ‫أساسية‬ ‫مفاهيم‬
‫الثاني‬ ‫الفصل‬
‫الليزرات‬ ‫أنواع‬
‫الثالث‬ ‫الفصل‬
‫الليزر‬ ‫تطبيقات‬
‫الرابع‬ ‫الفصل‬
‫وتقنياتها‬ ‫الضوئية‬ ‫الكواشف‬
‫الخامس‬ ‫الفصل‬
‫البصرية‬ ‫األلياف‬
‫السادس‬ ‫الفصل‬
‫الليزر‬ ‫مختبرات‬ ‫في‬ ‫واألمان‬ ‫المهنية‬ ‫السالمة‬

3. 3

4. 4
‫األول‬ ‫الفصل‬
‫أساسية‬ ‫مفاهيم‬
‫الليزر‬
(LASER)
:
‫لإلشعاع‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫بواسطة‬ ‫الضوء‬ ‫تضخيم‬ ‫هو‬
.
‫الفوتون‬
(Photon)
:
‫ويمتلك‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫الموجة‬ ‫في‬ ‫الضوئية‬ ‫الطاقة‬ ‫مقدار‬ ‫هو‬
‫تردد‬
(Frequency)
()
‫موجي‬ ‫وطول‬
(Wavelength)
()
‫به‬ ‫خاص‬
.
‫البصري‬ ‫المحور‬
(Optical Axis)
:
‫عنصريين‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫الواصل‬ ‫المستقيم‬ ‫الخط‬ ‫هو‬
‫الشكل‬ ‫في‬ ‫كما‬ ‫بصريين‬
‫الطور‬
(Phase)
:
‫الفضاء‬ ‫في‬ ‫معينة‬ ‫نقطة‬ ‫عند‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫الموجة‬ ‫حالة‬ ‫هو‬
‫معينة‬ ‫زمنية‬ ‫ولحظة‬
.
‫التداخل‬
(Interference)
:
‫كهرومغناطيسيتين‬ ‫موجتين‬ ‫وجود‬ ‫حالة‬ ‫هو‬
(
‫أكثر‬ ‫أو‬
)
‫الموجتين‬ ‫بين‬ ‫بالطور‬ ‫فرق‬ ‫عدم‬ ‫أو‬ ‫بوجود‬ ‫مع‬ ‫واحد‬ ‫بصري‬ ‫مسار‬ ‫على‬
.
‫اء‬ّ‫ن‬‫الب‬ ‫التداخل‬
(Constructive Interference)
:
‫فيه‬ ‫يكون‬ ‫ال‬ ‫الذي‬ ‫التداخل‬ ‫هو‬
‫السعتين‬ ‫جمع‬ ‫ناتج‬ ‫هي‬ ‫السعة‬ ‫ومحصلة‬ ‫الموجتين‬ ‫بين‬ ‫بالطور‬ ‫فرق‬
.
‫مرايا‬ ‫شرط‬ ‫وهو‬
‫المتعددة‬ ‫الطبقات‬ ‫ذات‬ ‫الليزر‬
.
‫الهدام‬ ‫التداخل‬
(Destructive Interference)
:
‫فرق‬ ‫فيه‬ ‫يوجد‬ ‫الذي‬ ‫التداخل‬ ‫هو‬
‫إلغائها‬ ‫أو‬ ‫الثانية‬ ‫الموجة‬ ‫بإضعاف‬ ‫الموجتين‬ ‫إحدى‬ ‫تقوم‬ ‫حيث‬ ‫الموجتين‬ ‫بين‬ ‫بالطور‬
‫تماما‬
.
‫بالليزر‬ ‫يضر‬ ‫التداخل‬ ‫وهذا‬
.
‫البصري‬ ‫المحور‬

5. 5
‫المرنان‬
(Resonator)
:
‫مشترك‬ ‫بصري‬ ‫محور‬ ‫على‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫مكونة‬ ‫منظومة‬ ‫هو‬
‫فوتونات‬ ‫تنتقل‬ ‫حيث‬
‫تضخيمها‬ ‫أجل‬ ‫من‬ ‫وإيابا‬ ‫ذهابا‬ ‫المرآتين‬ ‫بين‬ ‫الليزر‬
.
‫تامة‬ ‫انعكاسية‬ ‫ذات‬ ‫المرآتين‬ ‫هاتين‬ ‫إحدى‬ ‫تكون‬
(
‫الخلفية‬
)
(100%)
(Rear)
(Back)
‫جزئية‬ ‫انعكاسية‬ ‫ذات‬ ‫تكون‬ ‫األخرى‬ ‫والمرآة‬
(
‫األمامية‬
)
(Output Coupler)
(Front)
‫اإلنفراجية‬
(Divergence)
:
‫البصري‬ ‫المحور‬ ‫عن‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫انحراف‬ ‫مقدار‬ ‫هي‬
‫لديه‬ ‫ليس‬ ‫األول‬ ‫الشعاع‬ ‫أن‬ ‫حيث‬ ‫اآلتي‬ ‫الشكل‬ ‫في‬ ‫وكما‬ ،‫المرنان‬ ‫خارج‬ ‫انتقاله‬ ‫عند‬
‫البصري‬ ‫المحور‬ ‫عن‬ ‫واضحة‬ ‫إنفراجية‬ ‫لديه‬ ‫الثاني‬ ‫الشعاع‬ ‫بينما‬ ‫إنفراجية‬
:
‫األنماط‬
‫المستعرضة‬
(Transverse Modes)
:
‫المجال‬ ‫توزيعات‬ ‫هي‬
‫الضوئية‬ ‫للموجة‬ ‫الكهرومغناطيسي‬
(
‫الليزر‬
)
‫البصري‬ ‫المحور‬ ‫على‬ ‫عمودي‬ ‫بشكل‬
‫اآلتي‬ ‫الشكل‬ ‫في‬ ‫وكما‬ ،‫للمرنان‬
:
‫إنفراجية‬ ‫توجد‬ ‫ال‬
‫إنفراجية‬ ‫توجد‬

6. 6
TEM12 TEM02
TEM00 TEM*
01 TEM10
TEM11
‫النمط‬ ‫يسمى‬
(TEM00)
‫الكاوسي‬ ‫النمط‬ ‫أو‬ ‫األساس‬ ‫بالنمط‬
.
‫على‬ ‫النمط‬ ‫هذا‬ ‫يحتوي‬
‫حوالي‬
(85%)
‫الشكل‬ ‫دائري‬ ‫وهو‬ ‫الناتج‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫طاقة‬ ‫من‬
(
‫منتظم‬
)
‫النمط‬ ‫ويعتبر‬
‫عامة‬ ‫بصورة‬ ‫الليزر‬ ‫منظومات‬ ‫تشغيل‬ ‫في‬ ‫تفضيال‬ ‫األكثر‬
.
‫النمط‬ ‫يسمى‬
(TEM*
01)
‫الكعكة‬ ‫بنمط‬
(Doughnut)
.
‫وجود‬ ‫بسبب‬ ‫النمط‬ ‫هذا‬ ‫ينتج‬
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫داخل‬ ‫أو‬ ‫المرآة‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫جسيمات‬ ‫أو‬ ‫شوائب‬
.
‫مرتبة‬ ‫األقل‬ ‫النمط‬ ‫من‬ ‫انفراجا‬ ‫أكثر‬ ‫األعلى‬ ‫المرتبة‬ ‫ذو‬ ‫النمط‬ ‫يكون‬
.
‫سؤال‬
:
‫اإلنفراجية‬ ‫قيمة‬ ‫نحسب‬ ‫كيف‬
(div)
‫الليزر؟‬ ‫لشعاع‬
‫جواب‬
:
‫األساسي‬ ‫للنمط‬ ‫بالنسبة‬
(TEMoo)
‫كاآلتي‬ ‫نحسبها‬
:
o
div
w


 
‫حيث‬

‫و‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫هو‬
wo
‫الليزر‬ ‫لحزمة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫أقل‬ ‫هو‬
‫المرنان‬ ‫داخل‬
.
‫التشاكه‬
(Coherency)
:
‫كهرومغناطيسيتي‬ ‫موجتين‬ ‫وجود‬ ‫حالة‬ ‫هو‬
‫ن‬
(
‫فوتونين‬
)
‫أو‬
‫الزماني‬ ‫أو‬ ‫الفضائي‬ ‫الطور‬ ‫بنفس‬ ‫أكثر‬
.
‫الليزر‬ ‫صفات‬ ‫من‬ ‫صفة‬ ‫وهو‬
.

7. 7
‫المستوي‬ ‫استيطان‬
(Population)
:
‫المادة‬ ‫من‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫هو‬
‫حالة‬ ‫في‬ ‫الموجودة‬
‫له‬ ‫ويرمز‬ ‫معين‬ ‫طاقة‬ ‫مستوي‬ ‫أو‬
N
.
‫الطاقة‬ ‫فرق‬
(E)
:
‫األعلى‬ ‫للمستوي‬ ‫الطاقة‬ ‫قيمة‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫الفرق‬ ‫هو‬
(E2)
‫والمستوي‬
‫األوطأ‬
(E1)
‫حيث‬
E=E2-E1
‫الشغل‬ ‫دالة‬
(Work Function)
‫للمادة‬
(m)
:
‫إلكترون‬ ‫لتحرير‬ ‫الالزمة‬ ‫الطاقة‬ ‫هي‬
‫واحد‬ ‫ضوئي‬ ‫فوتون‬ ‫عليها‬ ‫سقط‬ ‫إذا‬ ‫المادة‬ ‫سطح‬ ‫من‬ ‫واحد‬
.
‫الطاقة‬ ‫وحدات‬ ‫تحويل‬
:
1eV = 1.06x10-19
J
1 J = 9.434x1018
eV
‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫وحدات‬ ‫تحويل‬
:
▼► m cm mm m nm Å
m 1 100 1000 106
109
1010
cm 0.01 1 10 104
107
108
mm 0.001 0.1 1 1000 106
107
m 10-6
10-4
10-3
1 1000 104
nm 10-9
10-7
10-6
10-3
1 10
Å 10-10
10-8
10-7
10-4
0.1 1

8. 8
‫التردد‬
(Frequency)
:
‫الواحدة‬ ‫الثانية‬ ‫في‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫الموجة‬ ‫تذبذبات‬ ‫عدد‬ ‫هو‬
‫له‬ ‫ويرمز‬
()
‫كاآلتي‬ ‫ويحسب‬
:


c
h
E


‫حيث‬
E
‫و‬ ‫المستوي‬ ‫أو‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫الموجة‬ ‫طاقة‬ ‫هي‬
h
‫ويساوي‬ ‫بالنك‬ ‫ثابت‬ ‫هو‬
(h=6.63x10-34
J.s)
‫و‬
c
‫في‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫الموجة‬ ‫أو‬ ‫الضوء‬ ‫سرعة‬ ‫هي‬
‫وتساوي‬ ‫الفراغ‬
(c=3x108
m/s)
‫و‬

‫الكهرومغناطيسية‬ ‫للموجة‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫هو‬
.
‫سؤال‬
:
‫طاقته‬ ‫فوتون‬
(2.0718eV)
‫الموجي‬ ‫طوله‬ ‫احسب‬ ،
()
‫؟‬
‫سؤال‬
:
‫أعلى‬ ‫طاقته‬ ‫أيهما‬
:
‫؟‬ ‫األحمر‬ ‫الضوء‬ ‫أم‬ ‫األخضر‬ ‫الضوء‬
‫الكهرومغناطيسي‬ ‫الطيف‬
(Electromagnetic Spectrum)
:
‫األطوال‬ ‫مدى‬ ‫هو‬
‫الراديوية‬ ‫الموجات‬ ‫من‬ ‫الممتدة‬ ‫الموجية‬
(Radiowaves)
‫كاما‬ ‫أشعة‬ ‫إلى‬
(Gamma
Rays)
‫اآلتي‬ ‫الجدول‬ ‫في‬ ‫مبين‬ ‫وكما‬ ،
:

9. 9
‫الطيفية‬ ‫المنطقة‬
‫الموجية‬ ‫األطوال‬
‫الترددات‬
Name
‫الموجات‬
‫الراديوية‬
3m upward
30Hz-3GHz
RF (Radiowaves)
‫الموجات‬
‫المايكروية‬
3cm-3m
3GHz-30GHz
MW(Microwaves)
‫الحمراء‬ ‫تحت‬
0.7m-3cm
30GHz-30THz
IR (Infrared)
‫المرئية‬ ‫المنطقة‬
0.4m-0.7m
30THz-3PHz
VIS (Visible)
‫البنفسجية‬ ‫فوق‬
3nm-0.4m
3PHz upward
UV (Ultraviolet)
‫السينية‬ ‫األشعة‬
0.03nm-3nm
100PHz-
10000PHz
X-Ray
‫كاما‬ ‫أشعة‬
3pm-0.03nm
104
PHz-105
PHz
-Ray (Gamma Rays)
‫الكونية‬ ‫األشعة‬
3pm
downward
105
PHz upward
Cosmic Rays
‫الفعال‬ ‫الوسط‬
(Active Medium)
:
‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫لتوليد‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫المادة‬ ‫هو‬
.
‫والغاز‬ ‫والسائل‬ ‫الصلب‬ ‫هي‬ ‫أنواع‬ ‫ثالثة‬ ‫على‬ ‫وتكون‬
.
‫الضخ‬
(Pumping)
:
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫إلى‬ ‫الطاقة‬ ‫مصدر‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬ ‫نقل‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
‫لليزر‬ ‫د‬ّ‫المول‬
.
‫لليزر‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫نوع‬ ‫حسب‬ ‫أنواع‬ ‫عدة‬ ‫على‬ ‫وهو‬
.
‫االمتصاص‬ ‫نطاق‬ ‫عرض‬
(Absorption Bandwidth)
:
‫األطوال‬ ‫حزمة‬ ‫هي‬
‫الموجية‬
(
‫الترددات‬ ‫أو‬
)
‫الضخ‬ ‫عند‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫يمتصها‬ ‫التي‬
.
‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬
(Emission Linewidth)
:
‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫مجموعة‬ ‫هو‬
(
‫أو‬
‫الترددات‬
)
‫الليزر‬ ‫وتوليد‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫حدوث‬ ‫نتيجة‬ ‫المتولدة‬
.
‫يمكن‬ ‫ما‬ ‫أقل‬ ‫ويكون‬
(
‫يساوي‬ ‫نظريا‬
1
)
‫قليال‬ ‫متسع‬ ‫يكون‬ ‫عمليا‬ ‫ولكنه‬ ‫الليزر‬ ‫حالة‬ ‫في‬
.

10. 10
‫التشغيل‬ ‫نمط‬
(Operation Mode)
:
‫وهو‬ ‫الليزر‬ ‫منظومة‬ ‫به‬ ‫تعمل‬ ‫الذي‬ ‫الشكل‬ ‫هو‬
‫نوع‬
‫النبضي‬ ‫رئيسيين‬ ‫ين‬
(Pulsed)
‫والمستمر‬
(Continuous Wave)
‫له‬ ‫ويرمز‬
(CW)
‫المستمر‬ ‫شبه‬ ‫ويسمى‬ ‫المستمر‬ ‫يشبه‬ ‫عالي‬ ‫بتردد‬ ‫نبضي‬ ‫يكون‬ ‫أو‬
(Quasi-
CW)
.
‫المرآة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬
(Physical Diameter)
(D)
:
‫أي‬ ‫بين‬ ‫الواصلة‬ ‫المسافة‬ ‫هو‬
‫المرآة‬ ‫محيط‬ ‫على‬ ‫نقطتين‬
.
‫المرآة‬ ‫تكور‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬
(Radius of Curvature)
(r)
:
‫الدائرة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫هو‬
‫منها‬ ‫جزء‬ ‫المرآة‬ ‫تكون‬ ‫التي‬
.
rc
radius of curvature
r
physical
diameter
‫الليزر‬ ‫أنواع‬
:
‫هي‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫طبيعة‬ ‫حسب‬ ‫الليزر‬ ‫من‬ ‫رئيسية‬ ‫أنواع‬ ‫ثالثة‬ ‫هنالك‬
(
1
)
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزر‬
(
2
)
‫السائلة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزر‬
(
3
)
‫الغازية‬ ‫الحالة‬ ‫ليزر‬
.
‫من‬ ‫عدد‬ ‫يبين‬ ‫اآلتي‬ ‫والجدول‬
‫المعروفة‬ ‫الليزر‬ ‫أنواع‬
.

11. 11
‫الليزر‬
‫العربي‬ ‫االسم‬
‫طبيعة‬
‫الوسط‬
‫الفعال‬
‫الطول‬
‫الموجي‬
(m)
‫نمط‬
‫التشغيل‬
‫التطبيقات‬
Alexandrite
‫ألكساندرايت‬
‫صلبة‬
0.68 3-
levels
‫نبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Alexandrite
‫ألكساندرايت‬
‫صلبة‬
0.7-0.82
4-levels
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Ar+3
‫األركون‬ ‫أيون‬
‫غاز‬
0.488 ,
0.5145
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
‫طيفية‬ ،‫قياسات‬ ،‫طبية‬
ArF
‫فلوريد‬
‫األركون‬
‫غاز‬
0.193
‫نبضي‬
‫صناعية‬ ،‫طيفية‬ ،‫طبية‬
CO
‫أوكسيد‬ ‫أول‬
‫الكاربون‬
‫غاز‬
5.59-
6.613
‫نبضي‬
‫طيفية‬ ‫تحليالت‬
CO2
‫أوكسيد‬ ‫ثنائي‬
‫الكاربون‬
‫غاز‬
10.6
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Cu-vapor
‫النحاس‬ ‫بخار‬
‫غاز‬
0.51 ,
0.578
‫نبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Er-silica
‫إربيوم‬
-
‫سيليكا‬
‫صلبة‬
1.55
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
‫اتصاالت‬ ،‫قياسات‬
GaAs
‫زرنيخيد‬
‫الكاليوم‬
‫صلبة‬
0.824-
0.902
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫قياسات‬
‫اتصاالت‬
H2
‫الهيدروجين‬
‫غاز‬
0.116 ,
0.16
‫نبضي‬
‫طيفية‬ ،‫طبية‬
He-Cd
‫هيليوم‬
-
‫كادميوم‬
‫غاز‬
0.325 ,
0.442
‫مستمر‬
‫قياسات‬ ،‫طبية‬
He-Ne
‫هيليوم‬
-
‫نيون‬
‫غاز‬
0.6328
‫مستمر‬
‫قياسات‬
HF
‫فلوريد‬
‫الهيدروجين‬
‫غاز‬
2.5-3.4
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
‫طيفية‬ ،‫عسكرية‬
I2
‫اليود‬
‫غاز‬
1.315
‫نبضي‬
،‫عسكرية‬ ،‫طبية‬
‫طيفية‬ ،‫اتصاالت‬
InAs
‫زرنيخيد‬
‫اإلنديوم‬
‫صلبة‬
3.112-
3.15
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
‫اتصاالت‬ ،‫قياسات‬
InP
‫فوسفيد‬
‫اإلنديوم‬
‫صلبة‬
0.903-
0.91
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
‫اتصاالت‬ ،‫قياسات‬

12. 12
InSb
‫أنتيمونيد‬
‫اإلنديوم‬
‫صلبة‬
5.18
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
‫اتصاالت‬ ،‫قياسات‬
Kr
‫الكربتون‬
‫غاز‬
0.6471
‫مستمر‬
‫اتصاالت‬ ،‫قياسات‬
KrF
‫فلوريد‬
‫الكربتون‬
‫غاز‬
0.248
‫نبضي‬
‫صناعية‬ ،‫طيفية‬ ،‫طبية‬
N2
‫النيتروجين‬
‫غاز‬
0.337
‫نبضي‬
‫بايولوجية‬
Nd:Glass
‫نيدميوم‬
-
‫زجاج‬
‫صلبة‬
1.06
‫نبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
‫قياسات‬
Nd:YAG
‫نيدميوم‬
-
‫ياك‬
‫صلبة‬
1.064
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Ne
‫النيون‬
‫غاز‬
0.5401
‫مستمر‬
،‫قياسات‬ ،‫طبية‬
‫اتصاالت‬
Pb-vapor
‫بخار‬
‫الرصاص‬
‫غاز‬
0.72
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫قياسات‬ ،‫صناعية‬
‫طيفية‬
R6G
‫رودامين‬
6G
‫سائلة‬
0.57-
0.61
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
RB
‫رودامين‬
B
‫سائلة‬
0.605-
0.635
‫مستمر‬
‫ونبضي‬
،‫صناعية‬
،‫طبية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Ruby
‫الياقوت‬
‫صلبة‬
0.6943
‫نبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
‫قياسات‬
Ti:Sapphire
‫تيتانيوم‬
-
‫زفير‬
‫صلبة‬
0.69-
1.08
‫نبضي‬
،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
،‫قياسات‬ ،‫عسكرية‬
‫اتصاالت‬
Xe2
‫الزينون‬
‫غاز‬
0.173
‫نبضي‬
‫طيفية‬ ،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
XeCl
‫كلوريد‬
‫الزينون‬
‫غاز‬
0.308
‫نبضي‬
‫صناعية‬ ،‫طيفية‬ ،‫طبية‬
XeF
‫فلوريد‬
‫الزينون‬
‫غاز‬
0.351
‫نبضي‬
‫طيفية‬ ،‫طبية‬ ،‫صناعية‬
‫سؤال‬
:
‫إنفراج‬ ‫زاوية‬ ‫يمتلك‬ ‫اآلتية‬ ‫الليزرات‬ ‫من‬ ‫نوع‬ ‫أي‬
(div)
‫كان‬ ‫إذا‬ ‫يمكن‬ ‫ما‬ ‫أقل‬
‫يساوي‬ ‫المرنان‬ ‫داخل‬ ‫الليزر‬ ‫لحزمة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫أقل‬
(1mm)
‫؟‬
‫هي‬ ‫الليزرات‬
CO2
،
Nd:YAG
،
He-Ne
،
N2
،
KrF

13. 13
‫واالنبعاث‬ ‫االمتصاص‬
Absorption and Emission
‫االمتصاص‬
:
‫انتقال‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
(
‫اكتساب‬
)
‫طاقة‬ ‫فتزداد‬ ‫المادة‬ ‫إلى‬ ‫المحيط‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬
‫أعلى‬ ‫طاقة‬ ‫مستويات‬ ‫إلى‬ ‫وتصعد‬ ‫المادة‬ ‫جزيئات‬ ‫أو‬ ‫ذرات‬
(E2)
‫الحالة‬ ‫من‬
(E1)
‫التي‬
‫الطاقة‬ ‫امتصاص‬ ‫قبل‬ ‫فيها‬ ‫كانت‬
.
‫االنبعاث‬
:
‫انتقال‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
(
‫فقدان‬
)
‫أو‬ ‫ذرات‬ ‫طاقة‬ ‫فتقل‬ ‫المحيط‬ ‫إلى‬ ‫المادة‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬
‫أوطأ‬ ‫طاقة‬ ‫مستويات‬ ‫إلى‬ ‫وتهبط‬ ‫المادة‬ ‫جزيئات‬
(E1)
‫الحالة‬ ‫من‬
(E2)
‫فيها‬ ‫كانت‬ ‫التي‬
‫الطاقة‬ ‫انبعاث‬ ‫قبل‬
.
‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬
:
‫تلقائي‬ ‫بشكل‬ ‫المادة‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬ ‫فقدان‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
(Spontaneous)
‫خارجي‬ ‫تأثير‬ ‫بدون‬ ‫حركة‬ ‫أو‬ ‫حرارة‬ ‫أو‬ ‫ضوء‬ ‫شكل‬ ‫على‬
.
‫اآلتية‬ ‫بالمعادلة‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬ ‫يعطى‬
:
2
21
2
N
A
dt
dN


‫يمثل‬ ‫حيث‬
(dN2/dt)
‫و‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬
A21
‫من‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫احتمالية‬
‫المستوي‬
(E2)
‫المستوي‬ ‫إلى‬
(E1)
‫و‬
N2
‫المستوي‬ ‫استيطان‬
E2
.
‫قيمة‬ ‫وتحسب‬
A21
‫اآلتية‬ ‫المعادلة‬ ‫من‬
:
spont
t
A
1
21 
‫حيث‬
tspont
‫حدوث‬ ‫يستغرقها‬ ‫التي‬ ‫الزمنية‬ ‫الفترة‬ ‫وهو‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫عمر‬ ‫هو‬
‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬
.

14. 14
‫المحتث‬ ‫أو‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬
(Stimulated)
:
‫على‬ ‫المادة‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬ ‫فقدان‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
،‫خارجي‬ ‫تأثير‬ ‫تحت‬ ‫ضوء‬ ‫شكل‬
‫الليزر‬ ‫عمل‬ ‫أساس‬ ‫وهو‬
.
‫اآلتية‬ ‫بالمعادلة‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬ ‫يعطى‬
:
2
21
2
)
( N
w
dt
dN
stim 

‫يمثل‬ ‫حيث‬
(dN2/dt)stim
‫و‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬
w21
‫من‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫احتمالية‬
‫المستوي‬
(E2)
‫المستوي‬ ‫إلى‬
(E1)
‫و‬
N2
‫المستوي‬ ‫استيطان‬
E2
.
‫النسبة‬ ‫تعطى‬
(R)
‫كاآلتي‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫واحتمالية‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫احتمالية‬ ‫بين‬ ‫ما‬
:
1
/

 KT
h
e
R 
‫حيث‬
K
‫ويساوي‬ ‫بولتزمان‬ ‫ثابت‬ ‫هو‬
(K=1.38x10-23
J/K)
‫و‬
T
‫المادة‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬
‫المطلقة‬ ‫بالوحدات‬
(K)
.

15. 15
‫مثال‬
:
‫يعمل‬ ‫تنجستن‬ ‫لمصباح‬ ‫المحفز‬ ‫واالنبعاث‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫النسبة‬ ‫احسب‬
‫حرارة‬ ‫بدرجة‬
T=1727°C
‫؟‬ ‫مرئيا‬ ‫يكون‬ ‫المنبعث‬ ‫الضوء‬ ‫أن‬ ‫حيث‬
‫الحل‬
:
‫بين‬ ‫ما‬ ‫يقع‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫إذن‬ ، ‫مرئيا‬ ‫يكون‬ ‫المنبعث‬ ‫الضوء‬ ‫أن‬ ‫بما‬
0.4m
‫و‬
0.7m
‫القيمتين‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫متوسطة‬ ‫قيمة‬ ‫وسنأخذ‬
m
m
m



 55
.
0
2
7
.
0
4
.
0



‫كاآلتي‬ ‫التردد‬ ‫قيمة‬ ‫حساب‬ ‫يمكن‬ ‫إذن‬
:
Hz
m
s
m
c 14
6
8
10
4
.
5
10
55
.
0
10
3





 


‫المئوية‬ ‫وحدة‬ ‫من‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ‫نحول‬
(°C)
‫المطلقة‬ ‫وحدة‬ ‫إلى‬
(K)
‫وكاآلتي‬
:
T=1727+273=2000K
‫النسبة‬ ‫قيمة‬ ‫نحسب‬ ‫اآلن‬
(R)
‫وكاآلتي‬
:
5
2000
10
38
.
1
10
4
.
5
.
10
63
.
6
10
8
.
4
1
23
14
34
x
e
R
K
K
J
Hz
s
J










‫بمقدار‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫على‬ ‫يزيد‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫أن‬ ‫يعني‬ ‫وهذا‬
(4.8x108
)
‫مرة‬
(
‫مرة‬ ‫ونصف‬ ‫مليون‬
)
‫مهمال‬ ‫التنجستن‬ ‫مصباح‬ ‫في‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫يكون‬ ‫لذلك‬
.

16. 16
‫مثال‬
:
‫االنبعاث‬ ‫مع‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬ ‫فيه‬ ‫يتساوى‬ ‫الذي‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫أوجد‬
‫شر‬ ‫عند‬ ‫الغرفة‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫في‬ ‫المحفز‬
‫؟‬ ‫الحراري‬ ‫التوازن‬ ‫ط‬
‫الحل‬
:
‫أن‬ ‫نفرض‬
R=1
‫إذن‬
R=eh/KT
-1=1
eh/KT
=2
‫هي‬ ‫الغرفة‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬
T=23°C
‫كاآلتي‬ ‫المطلقة‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ‫إلى‬ ‫ونحولها‬
:
T=23°C+273=300K
‫كاآلتي‬ ‫التردد‬ ‫نحسب‬ ‫اآلن‬
:
Hz
s
J
K
K
J
Ln
h
KT 12
34
23
10
3
.
4
693
.
0
.
10
63
.
6
300
10
38
.
1
)
2
( 






 


‫المطلوب‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫نحسب‬ ‫ثم‬
:
m
Hz
s
m
c


 69
10
3
.
4
10
3
12
8





‫الموجة‬ ‫أو‬ ‫لألشعة‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫كان‬ ‫كلما‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬ ‫يزداد‬
‫طويال‬ ‫الكهرومغناطيسية‬
.
‫الطويلة‬ ‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫على‬ ‫الحصول‬ ‫فإن‬ ‫لذلك‬
(
‫الحمراء‬ ‫تحت‬
)
‫القصيرة‬ ‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫من‬ ‫أسهل‬ ‫يكون‬
(
‫البنفسجية‬ ‫وفوق‬ ‫المرئية‬
.)
‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫على‬ ‫الحصول‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬
‫الحصول‬ ‫يمكن‬ ‫ألنه‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫بدون‬
‫الليزر‬ ‫ومستوي‬ ‫العلوي‬ ‫الليزر‬ ‫مستوي‬ ‫بين‬ ‫الطاقة‬ ‫لفرق‬ ‫مساوية‬ ‫طاقة‬ ‫له‬ ‫فوتون‬ ‫على‬
‫نفسه‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫من‬ ‫السفلي‬
.

17. 17
‫المحور‬ ‫بموازاة‬ ‫تسير‬ ‫والتي‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫من‬ ‫عليها‬ ‫نحصل‬ ‫التي‬ ‫الفوتونات‬ ‫إن‬
‫المت‬ ‫الذرات‬ ‫تحفز‬ ‫التي‬ ‫هي‬ ‫البصري‬
‫المحفز‬ ‫االنتقال‬ ‫على‬ ‫وتحثها‬ ‫هيجة‬
(
‫الليزر‬ ‫توليد‬
.)
‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫سبب‬ ‫الذي‬ ‫الفوتون‬ ‫طاقة‬ ‫له‬ ‫المحفز‬ ‫االنبعاث‬ ‫من‬ ‫الناتج‬ ‫الفوتون‬ ‫إن‬
‫عنهما‬ ‫ويقال‬ ‫الطور‬ ‫وبنفس‬ ‫الموجي‬ ‫والطول‬ ‫بالتردد‬ ‫متساويين‬ ‫الفوتونان‬ ‫يكون‬ ‫لذلك‬
‫متشاكهان‬
(Coherent)
.
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬
(Population Inversion)
:
‫الحالة‬ ‫في‬ ‫والجزيئات‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫أو‬ ‫االستيطان‬ ‫يكون‬ ،‫للمادة‬ ‫الطبيعية‬ ‫الحالة‬ ‫في‬
‫األرضية‬
(No)
‫أعلى‬ ‫مستوي‬ ‫أي‬ ‫في‬ ‫االستيطان‬ ‫من‬ ‫أكبر‬
.
‫يكون‬ ،‫عامة‬ ‫وبصورة‬
‫في‬ ‫االستيطان‬ ‫من‬ ‫أكبر‬ ‫السفلية‬ ‫الحالة‬ ‫في‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫أو‬ ‫االستيطان‬
‫أن‬ ‫أي‬ ،‫منها‬ ‫األعلى‬ ‫الحالة‬
N2>N1
‫الذرات‬ ‫لتوزيع‬ ‫بولتزمان‬ ‫قانون‬ ‫وحسب‬
‫وكاآلتي‬ ‫والجزيئات‬
:
)
exp( 2
1
1
2
KT
E
E
N
N 


‫مثال‬
:
‫المستويين‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫الطاقة‬ ‫فرق‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
E1
‫و‬
E2
‫يساوي‬
KT
(0.025eV)
‫عند‬
‫اإللكترونات‬ ‫عدد‬ ‫احسب‬ ،‫الغرفة‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬
N2
‫بداللة‬
E1
‫؟‬
‫الحل‬
:
E=E2-E1=KT => N2/N1=e-1
=> N2=0.37N1
‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫يكون‬ ‫االعتيادية‬ ‫الحالة‬ ‫في‬ ‫أنه‬ ‫أي‬
N1
‫المستوي‬ ‫في‬
E1
‫عدد‬ ‫من‬ ‫أكبر‬
‫الذرات‬
N2
‫المستوي‬ ‫في‬
E2
(N1>N2)
‫بسبب‬ ‫الليزر‬ ‫على‬ ‫الحصول‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬ ‫وعليه‬
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫وجود‬ ‫عدم‬
.

18. 18
‫مثال‬
:
‫الحرارية‬ ‫الطاقة‬ ‫تكون‬ ‫عندما‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫توليد‬ ‫يوجد‬ ‫ال‬ ‫أنه‬ ‫حسابيا‬ ‫وضح‬
‫مساوية‬
‫الفوتون؟‬ ‫لطاقة‬
‫الحل‬
:
E2-E1=h21=KT
N2/N1=exp(-h21/KT)=exp(-1)
N2=0.37N1
N2<N1
‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫توليد‬ ‫يوجد‬ ‫ال‬ ‫وعليه‬
.
‫مثال‬
:
‫الليزر؟‬ ‫وتوليد‬ ‫الليزري‬ ‫الفعل‬ ‫لحدوث‬ ‫الالزمة‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ‫هي‬ ‫ما‬
‫الحل‬
:
‫هو‬ ‫الناتج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫أن‬ ‫نفرض‬
=0.55m
‫التردد‬ ‫فيكون‬

‫كاآلتي‬
:
Hz
s
m
c 14
6
8
10
45
.
5
10
55
.
0
10
3





 


‫والجزيئات‬ ‫الذرات‬ ‫لتوزيع‬ ‫بولتزمان‬ ‫قانون‬ ‫نطبق‬ ‫واآلن‬
)
10
45
.
5
.
10
63
.
6
exp(
1
.
1
)
exp(
14
34
1
2
KT
Hz
s
J
KT
h
N
N 










19. 19
K
J
Ln
Hz
s
J
T
KT
Hz
s
J
Ln
23
14
34
14
34
10
38
.
1
)
1
.
1
(
10
45
.
5
.
10
63
.
6
10
45
.
5
.
10
63
.
6
)
1
.
1
(
















T=-2.7475x105
K
‫سؤال‬
:
‫الذرات‬ ‫كثافة‬ ‫فيه‬ ‫طاقة‬ ‫مستوي‬ ‫بين‬ ‫الطاقة‬ ‫فرق‬ ‫احسب‬
(6.376x1015
cm-3
)
‫الذرات‬ ‫كثافة‬ ‫فيه‬ ‫آخر‬ ‫طاقة‬ ‫ومستوي‬
(2x1015
cm-3
)
‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫عند‬
(100K)
.
‫الضخ‬
(Pumping)
:
‫لليزر‬ ‫د‬ّ‫المول‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫إلى‬ ‫الطاقة‬ ‫مصدر‬ ‫من‬ ‫الطاقة‬ ‫نقل‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
.
‫الليزر‬ ‫لتوليد‬ ‫المستخدمة‬ ‫المادة‬ ‫نوع‬ ‫إن‬
(
‫الفعال‬ ‫الوسط‬
)
‫للمنظومة‬ ‫الضخ‬ ‫طريقة‬ ‫يحدد‬
.
‫على‬ ‫الضخ‬ ‫يعتمد‬
:
‫أ‬
.
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫نوع‬
(
‫غاز‬ ، ‫سائل‬ ، ‫صلب‬
)
‫ب‬
.
‫نمط‬
‫التشغيل‬
(
‫نبضي‬ ‫أو‬ ‫مستمر‬
)
‫ج‬
.
‫الضخ‬ ‫عنصر‬ ‫طبيعة‬
(
‫حراري‬ ، ‫بصري‬ ، ‫كيمياوي‬ ، ‫كهربائي‬
)
‫د‬
.
‫نطاق‬ ‫عرض‬
(
‫طيف‬
)
‫اإلشعاع‬ ‫يمتص‬ ‫أن‬ ‫يجب‬ ‫أنه‬ ‫إذ‬ ‫الضخ‬ ‫لشعاع‬ ‫االمتصاص‬
‫جيد‬ ‫بشكل‬
‫سؤال‬
:
‫ليزر‬ ‫ضخ‬ ‫يتم‬ ‫ال‬ ‫لماذا‬
CO2
‫الوميضي؟‬ ‫المصباح‬ ‫بواسطة‬
‫جواب‬
:
‫نطاق‬ ‫ألن‬
(
‫طيف‬
)
‫غاز‬ ‫امتصاص‬
CO2
‫جدا‬ ‫ضيق‬
.

20. 20
‫أنواع‬
‫الضخ‬
:
1
.
‫للغازات‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬
2
.
‫والسائلة‬ ‫الصلبة‬ ‫للمواد‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫بواسطة‬ ‫البصري‬ ‫التشعيع‬
3
.
‫والغازات‬ ‫السائلة‬ ‫للمواد‬ ‫الكيمياوية‬ ‫التفاعالت‬
4
.
‫الموصالت‬ ‫أشباه‬ ‫للمواد‬ ‫كهربائي‬ ‫تيار‬ ‫إمرار‬
5
.
‫للغازات‬ ‫التسخين‬
‫الليزرية‬ ‫املستويات‬ ‫أنظمة‬
‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬
(Triple-Level System)
:
‫األرضي‬ ‫المستوي‬ ،‫طاقة‬ ‫مستويات‬ ‫ثالث‬ ‫من‬ ‫يتكون‬
(Ground)
‫المستوي‬ ‫يمثل‬ ‫الذي‬
‫السفلي‬ ‫الليزري‬
(Lower Laser Level)
‫له‬ ‫ويرمز‬
(LLL)
‫المتهيج‬ ‫والمستوي‬ ،
(Excited)
‫العلوي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫يمثل‬ ‫الذي‬
(Upper Laser Level)
‫ويرمز‬
‫له‬
(ULL)
‫المس‬ ‫شبه‬ ‫المستوي‬ ،
‫تقر‬
(Metastable)
‫الوسطي‬ ‫أو‬
.
‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫خصائص‬

21. 21
‫السفلي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫نفسه‬ ‫هو‬ ‫األرضي‬ ‫المستوي‬
‫المستوي‬ ‫إلى‬ ‫األرضي‬ ‫المستوي‬ ‫من‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫نصف‬ ‫ضخ‬ ‫يجب‬
‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫ضخ‬ ‫طاقة‬ ‫إلى‬ ‫نحتاج‬ ‫لذلك‬ ،‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫على‬ ‫للحصول‬ ‫العلوي‬
.
‫شبه‬ ‫المستوي‬
‫خزن‬ ‫يستطيع‬ ‫ال‬ ‫ألنه‬ ‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫لعملية‬ ‫اختياره‬ ‫يتم‬ ‫ال‬ ‫المستقر‬
‫يكون‬ ‫الذي‬ ‫العلوي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫مثل‬ ‫المتهيجة‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫من‬ ‫كبير‬ ‫عدد‬
‫جدا‬ ‫عريض‬
.
‫الخارجة‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫تحسب‬
(PL)
‫كاآلتي‬
:
)
( 2
21
1 N
A
N
w
h
P p
L 
 

‫حيث‬
h
‫المنبعث‬ ‫الفوتون‬ ‫طاقة‬ ‫هي‬
(
‫الليزر‬
)
‫و‬
wp
‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫ضخ‬ ‫معدل‬ ‫هو‬
‫و‬ ‫العلوي‬ ‫المستوي‬ ‫إلى‬ ‫الجزيئات‬

‫المستوي‬ ‫كفاءة‬ ‫هي‬
N2
‫و‬
A21
‫االنبعاث‬ ‫معدل‬ ‫هو‬
‫المستقر‬ ‫شبه‬ ‫المستوي‬ ‫من‬ ‫التلقائي‬
(Metastable)
‫األرضي‬ ‫المستوي‬ ‫إلى‬
.
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬
(Four-Level System)
:
‫األرضي‬ ‫المستوي‬ ،‫طاقة‬ ‫مستويات‬ ‫أربع‬ ‫من‬ ‫يتكون‬
(Ground)
‫الليزري‬ ‫والمستوي‬ ،
‫السفلي‬
(Lower Laser Level)
‫له‬ ‫ويرمز‬
(LLL)
‫المتهيج‬ ‫والمستوي‬ ،
(Excited)
‫العلوي‬ ‫الليزري‬ ‫والمستوي‬ ،
(Upper Laser Level)
‫له‬ ‫ويرمز‬
(ULL)
.

22. 22
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫خصائص‬
‫ال‬ ‫فإننا‬ ‫لذلك‬ ،‫السفلي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫نفسه‬ ‫ليس‬ ‫هو‬ ‫األرضي‬ ‫المستوي‬
‫إلى‬ ‫نحتاج‬
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫لتحقيق‬ ‫جدا‬ ‫قوي‬ ‫ضخ‬ ‫مصدر‬
.
‫الليزر‬ ‫لتوليد‬ ‫المستخدمة‬ ‫المواد‬ ‫أكثر‬
‫رباعية‬ ‫مستويات‬ ‫نظام‬ ‫ذات‬ ‫تكون‬
.
‫الخارجة‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫تحسب‬
(PL)
‫كاآلتي‬
:
)
( 21
'
2
w
N
P
N
h
w
N
h
P
c
c
L
c
L 




 

‫حيث‬
h
‫المنبعث‬ ‫الفوتون‬ ‫طاقة‬ ‫هي‬
(
‫الليزر‬
)
‫و‬
Nc
‫و‬ ‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫قيمة‬ ‫هي‬
wL
‫إلى‬ ‫العلوي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫من‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫نزول‬ ‫أو‬ ‫ضخ‬ ‫معدل‬ ‫هو‬
‫و‬ ‫السفلي‬ ‫الليزري‬ ‫المستوي‬
'
2
P
‫كاآلتي‬ ‫وتحسب‬ ‫المؤثرة‬ ‫الضخ‬ ‫قدرة‬ ‫هي‬
:
)]
1
)(
(
1
[
2
1
10
2
2
'
2
P
P
w
w
P
P 


‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
N2
‫من‬ ‫أكبر‬
N1
‫بمقدار‬
1
(
‫واحد‬
)
‫يعني‬ ‫هذا‬ ‫فإن‬
‫المستويين‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫حدوث‬
E2
‫و‬
E1
.

23. 23
‫سؤال‬
:
‫منهما‬ ‫نظام‬ ‫أي‬ ‫جدول؟‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫والرباعية‬ ‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬ ‫بين‬ ‫قارن‬
‫بالمعادالت‬ ‫ذلك‬ ‫أثبت‬ ‫أفضل؟‬
.
‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬
‫مستويات‬ ‫ثالث‬ ‫من‬ ‫يتكون‬
‫مستويات‬ ‫أربع‬ ‫من‬ ‫يتكون‬
‫المستوي‬ ‫من‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫نصف‬ ‫ضخ‬ ‫يتطلب‬
‫على‬ ‫للحصول‬ ‫المتهيج‬ ‫المستوي‬ ‫إلى‬ ‫األرضي‬
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬
‫المستوي‬ ‫من‬ ‫الذرات‬ ‫من‬ ‫قليل‬ ‫عدد‬ ‫ضخ‬ ‫يتطلب‬
‫على‬ ‫للحصول‬ ‫المتهيج‬ ‫المستوي‬ ‫إلى‬ ‫األرضي‬
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬
‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫نفسه‬ ‫هو‬ ‫األرضي‬ ‫المستوي‬
‫السفلي‬
‫الليزري‬ ‫المستوي‬ ‫هو‬ ‫ليس‬ ‫األرضي‬ ‫المستوي‬
‫السفلي‬
‫بين‬ ‫الليزري‬ ‫الفعل‬ ‫يحدث‬
E2
‫و‬
E1
‫بين‬ ‫الليزري‬ ‫الفعل‬ ‫يحدث‬
E3
‫و‬
E2
‫عالية‬ ‫ضخ‬ ‫لطاقة‬ ‫مصدر‬ ‫إلى‬ ‫يحتاج‬
‫عالية‬ ‫ضخ‬ ‫لطاقة‬ ‫مصدر‬ ‫إلى‬ ‫يحتاج‬ ‫ال‬
‫المستوي‬ ‫عمر‬
E3
‫جدا‬ ‫صغير‬
‫المستوي‬ ‫عمر‬
E3
‫جدا‬ ‫صغير‬
‫المستوي‬ ‫عمر‬
E2
‫طويل‬
‫المستوي‬ ‫عمر‬
E2
‫نسبيا‬ ‫طويل‬
‫بين‬ ‫سريع‬ ‫انتقال‬ ‫يحدث‬
E3
‫و‬
E2
‫بين‬ ‫سريع‬ ‫انتقال‬ ‫يحدث‬
E3
‫و‬
E2
‫هو‬ ‫الخارجة‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫قانون‬
:
)
( 2
21
1 N
A
N
w
h
P p
L 
 

‫هو‬ ‫الخارجة‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫قانون‬
:
)
( 21
'
2 c
L N
w
P
h
P 

 
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬ ‫من‬ ‫كفاءة‬ ‫أقل‬
‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫نظام‬ ‫من‬ ‫كفاءة‬ ‫أعلى‬
‫على‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫تعتمد‬
:
1
.
‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫تردد‬
()
2
.
‫المحفز‬ ‫االنتقال‬ ‫احتمالية‬
(wp)
3
.
‫المستوي‬ ‫كفاءة‬
E2
()
4
.
‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫احتمالية‬
A21
5
.
‫المستويين‬ ‫في‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬
N1
‫و‬
N2
‫على‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫تعتمد‬
:
1
.
‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫تردد‬
()
2
.
‫المحفز‬ ‫االنتقال‬ ‫احتمالية‬
(wp)
3
.
‫المؤثر‬ ‫الضخ‬ ‫معدل‬
(P'2)
4
.
‫المستويين‬ ‫في‬ ‫الذرات‬ ‫عدد‬ ‫في‬ ‫الفرق‬
N1
‫و‬
N2
(Nc)
‫تكون‬ ‫الحراري‬ ‫التوازن‬ ‫شرط‬ ‫تحت‬
N2
‫جدا‬ ‫قليلة‬
‫إهمالها‬ ‫يمكن‬
‫تكون‬ ‫الحراري‬ ‫التوازن‬ ‫شرط‬ ‫تحت‬
N1
‫و‬
N2
‫إهمالها‬ ‫يمكن‬ ‫جدا‬ ‫قليلة‬
‫المستوي‬ ‫بين‬ ‫انتقال‬ ‫يوجد‬ ‫ال‬
E2
‫والمستوي‬
‫األرضي‬
‫المستوي‬ ‫بين‬ ‫انتقال‬ ‫يوجد‬
E1
‫والمستوي‬
‫األرضي‬

24. 24
‫مثال‬
:
‫في‬ ‫الليزر‬ ‫وقدرة‬ ‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫الفرق‬ ‫احسب‬
‫المعكوس‬ ‫التوزيع‬ ‫قيمة‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬ ‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫حالة‬
Nc=1016
cm-3
‫وعدد‬
‫العلوي‬ ‫المستوي‬ ‫في‬ ‫الذرات‬
N=2x1012
cm-3
‫؟‬
‫الحل‬
:
‫هي‬ ‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬
spont
L
t
V
h
N
P
1
2
3 

‫فهي‬ ‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫قدرة‬ ‫أما‬
spont
c
L
t
V
h
N
P
1
4 


‫كاآلتي‬ ‫هي‬ ‫بينهما‬ ‫النسبة‬ ‫إذن‬
:
4
3
12
3
16
3
4
10
10
2
10
2
2
1
2
1







 

cm
cm
N
N
t
V
h
N
t
V
h
N
P
P c
spont
spont
c
L
L


‫المرنان‬
(Resonator)
:
‫بصري‬ ‫محور‬ ‫على‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫المتكونة‬ ‫المنظومة‬ ‫هو‬
‫فوتونات‬ ‫تنتقل‬ ‫حيث‬ ‫مشترك‬
‫تضخيمها‬ ‫أجل‬ ‫من‬ ‫وإيابا‬ ‫ذهابا‬ ‫المرآتين‬ ‫بين‬ ‫الليزر‬
.

25. 25
‫المرآتين‬ ‫إحدى‬ ‫انعكاسية‬
(
‫الخلفية‬
)
‫تكون‬
(100%)
‫األلمنيوم‬ ‫من‬ ‫عادة‬ ‫وتصنع‬
(Al)
‫أو‬
‫الفضة‬
(Ag)
‫النحاس‬ ‫أو‬
(Cu)
‫بالذهب‬ ‫وتطلى‬
(Au)
.
‫الليزر‬ ‫مرايا‬ ‫تصنع‬ ‫أحيانا‬
‫ومتعاقبة‬ ‫متعددة‬ ‫طبقات‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫عازلة‬ ‫مادة‬ ‫من‬ ‫الخلفية‬
(
‫عالي‬ ‫عزل‬
–
‫واطئ‬ ‫عزل‬
)
‫اآلتي‬ ‫الشكل‬ ‫في‬ ‫وكما‬
:
n2
L
t2
n1
H
t1
n2
L
t2
n1
H
t1
n2
L
t2
n1
H
t1
n
‫كاآلتي‬ ‫المتعددة‬ ‫الطبقات‬ ‫ذات‬ ‫المرآة‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫المنعكس‬ ‫الضوء‬ ‫شدة‬ ‫تحسب‬
:
1
1
1
2
1
1
1
2






 k
k
k
k
nn
n
nn
n
R
‫حيث‬
n
‫و‬ ‫القاعدة‬ ‫مادة‬ ‫انكسار‬ ‫معامل‬
n1
‫و‬ ‫الواطئ‬ ‫العزل‬ ‫ذات‬ ‫الطبقة‬ ‫انكسار‬ ‫معامل‬
n2
‫و‬ ‫العالي‬ ‫العزل‬ ‫ذات‬ ‫الطبقة‬ ‫انكسار‬ ‫معامل‬
k
‫الطبقات‬ ‫عدد‬
.

26. 26
‫مالحظات‬
:
1
.
‫للمادتين‬ ‫االنكسار‬ ‫معامل‬ ‫قيمتي‬ ‫في‬ ‫الفرق‬ ‫زيادة‬ ‫عند‬
(n2,n1)
‫الطبقات‬ ‫عدد‬ ‫وزيادة‬
(k)
‫االنعكاسية‬ ‫تزداد‬
.
2
.
‫الطبقات‬ ‫سمك‬ ‫يكون‬
(t2,t1)
‫االنكسار‬ ‫معامل‬ ‫اختالف‬ ‫بسبب‬ ‫متساوي‬ ‫غير‬
.
3
.
‫الطالء‬ ‫مادة‬ ‫اختيار‬ ‫يتم‬
‫لليزر‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫على‬ ‫اعتمادا‬
.
‫سؤال‬
:
‫المرآة؟‬ ‫انعكاسية‬ ‫تتحدد‬ ‫بماذا‬
‫جواب‬
:
1
.
4
2
2
1
1


 t
n
t
n
2
.
‫الطبقات‬ ‫عدد‬
(k)
3
.
‫المستخدمة‬ ‫الطالء‬ ‫مادة‬ ‫نوع‬
‫سؤال‬
:
‫ليزر‬ ‫منظومة‬ ‫في‬ ‫الطبقات‬ ‫متعددة‬ ‫مرآة‬ ‫انعكاسية‬ ‫احسب‬
Nd:YAG
‫كان‬ ‫إذا‬
‫الطبقات‬ ‫عدد‬
(20)
‫األولى‬ ‫الطبقة‬ ‫انكسار‬ ‫ومعامل‬ ‫طبقة‬
(1.26)
‫انكسار‬ ‫ومعامل‬
‫الثانية‬ ‫الطبقة‬
(1.2)
‫القاعدة‬ ‫انكسار‬ ‫ومعامل‬
(1.33)
.
‫علل‬
:
‫ليزر‬ ‫في‬
CO2
‫خلفية؟‬ ‫كمرايا‬ ‫مصقولة‬ ‫معدنية‬ ‫مرايا‬ ‫نستخدم‬
‫جواب‬
:
1
.
‫تتلف‬ ‫أن‬ ‫قبل‬ ‫عالية‬ ‫طاقة‬ ‫تتحمل‬
2
.
‫والتشغيلية‬ ‫الجوية‬ ‫للظروف‬ ‫عالية‬ ‫مقاومة‬ ‫تمتلك‬
3
.
‫تمتل‬ ‫المعادن‬
‫الطويلة‬ ‫الموجية‬ ‫لألطوال‬ ‫عالية‬ ‫انعكاسية‬ ‫ك‬

27. 27
‫سؤال‬
:
‫للمعادن؟‬ ‫المعدنية‬ ‫المرآة‬ ‫انعكاسية‬ ‫حساب‬ ‫يمكن‬ ‫كيف‬
‫جواب‬
:
‫الموجي‬ ‫والطول‬ ‫الكهربائية‬ ‫المقاومية‬ ‫بداللة‬ ‫المعدنية‬ ‫المرآة‬ ‫انعكاسية‬ ‫تحسب‬
‫وكاآلتي‬ ‫المستخدم‬ ‫لليزر‬
:


65
.
3
100

R
‫حيث‬

‫بالمايكروميتر‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬
(m)
‫و‬

‫المعدن‬ ‫كثافة‬
(g/cm3
)
.
‫سؤال‬
:
‫كثافتها‬ ‫معادن‬ ‫ثالثة‬ ‫انعكاسية‬ ‫احسب‬
10g/cm3
‫و‬
15g/cm3
‫و‬
20g/cm3
‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫استخدام‬ ‫عند‬
850nm
‫و‬
1064nm
‫و‬
10600nm
.
‫البصري‬ ‫الترصيف‬
(Optical Alignment)
:
‫المحور‬ ‫يكون‬ ‫بحيث‬ ‫تماما‬ ‫واحدة‬ ‫استقامة‬ ‫على‬ ‫المرآتين‬ ‫وضع‬ ‫عملية‬ ‫هو‬
‫البصري‬
‫مستقيما‬
.
‫على‬ ‫البصري‬ ‫الترصيف‬ ‫عملية‬ ‫تعتمد‬
:
‫أ‬
-
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫نوع‬
‫ب‬
-
‫المنظومة‬ ‫حجم‬
‫ج‬
-
‫المنظومة‬ ‫في‬ ‫التعقيد‬ ‫درجة‬

28. 28
‫املرنان‬ ‫أنواع‬
‫هي‬ ‫الرئيسية‬ ‫المرنان‬ ‫أنواع‬
6
‫وكاآلتي‬ ‫أنواع‬
:
L
Active Medium
R=100% R=30%
r=oo r=oo
L
w1 w2
2wo
L
w1
f
w2
c c
L
w1
f
w2
c c
L
w1 w2
r1 r2
r1 r2
r1=L r2=oo
Active Medium
Active Medium
Active Medium
Active Medium
Active Medium
Plane-Parallel
Large-Radii
Confocal
Concentric
Hemispherical
Unstable

29. 29
‫الليزر‬ ‫مرنانات‬ ‫أنواع‬
5
.
‫المتوازية‬ ‫المستوية‬ ‫المرايا‬ ‫ذو‬ ‫المرنان‬
(Plane-Parallel Resonator)
:
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫لتهييج‬ ‫عالية‬ ‫وكفاءة‬ ‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫حجم‬ ‫بكبر‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫يمتاز‬
‫الخارج‬ ‫المستعرض‬ ‫النمط‬ ‫نوعية‬ ‫على‬ ‫السيطرة‬ ‫وصعوبة‬ ‫قليلة‬ ‫المرايا‬ ‫تلف‬ ‫واحتمالية‬
.
4
.
‫الكبيرة‬ ‫األقطار‬ ‫ذو‬ ‫المرنان‬
(Large-Radii Resonator)
:
‫أنصا‬ ‫تكون‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫في‬
‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫من‬ ‫بكثير‬ ‫أكبر‬ ‫المرايا‬ ‫تكور‬ ‫أقطار‬ ‫ف‬
.
‫تحسب‬
‫الخارج‬ ‫الكاوسي‬ ‫النمط‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫قيمة‬
(R)
‫كاآلتي‬
:
)
1
( 2
2
2
2
x
w
x
R o




‫لحزمة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫أصغر‬ ‫وأن‬ ‫البصري‬ ‫الترصيف‬ ‫عملية‬ ‫بسهولة‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫يمتاز‬
‫التخصر‬ ‫منطقة‬ ‫عند‬ ‫يكون‬ ‫الليزر‬
(Waist)
‫كاآلتي‬ ‫ويحسب‬
:
‫التخصر‬ ‫منطقة‬ ‫في‬ ‫الحزمة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬
(wo)
2
2
1
2
1
2
1
2
2
4
)
2
(
)
)(
)(
(
.
L
r
r
L
r
r
L
r
L
r
L
wo









‫األولى‬ ‫المرآة‬ ‫عند‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫حجم‬
)
)(
(
)
(
.
2
1
1
2
2
2
2
4
1
1
L
r
r
L
r
L
r
L
r
w







‫الثانية‬ ‫المرآة‬ ‫عند‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫حجم‬
)
)(
(
)
(
.
2
1
2
1
2
2
2
4
2
2
L
r
r
L
r
L
r
L
r
w







‫حيث‬
r1
‫و‬
r2
‫والثانية‬ ‫األولى‬ ‫المرآة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬
.
‫كان‬ ‫إذا‬
r1=r2
‫يصبح‬
:

30. 30
4
)
2
(
.
2
2
4 L
r
L
wo




)
2
(
.
2
2
2
4
4
2
4
1
L
r
L
r
w
w
w






‫كان‬ ‫إذا‬ ‫أما‬
r>>L
‫يصبح‬
:
2
.
2
2
4 rL
w



‫مثال‬
:
‫الكاوسي‬ ‫النمط‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫قيمة‬ ‫احسب‬
(R)
‫كان‬ ‫إذا‬
wo=1mm
‫و‬
=0.5m
‫و‬
x=25cm
‫؟‬
‫الحل‬
:
m
x
w
x
R o
158
)
)
25
.
0
(
)
10
5
.
0
(
)
001
.
0
(
)
14
.
3
(
1
(
25
.
0
)
1
( 2
2
6
2
2
2
2
2
2





 


3
.
‫البؤرة‬ ‫متحد‬ ‫المرنان‬
(Confocal Resonator)
:
‫المرآة‬ ‫بؤرة‬ ‫تكون‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫في‬
‫حجم‬ ‫ويصبح‬ ‫الثانية‬ ‫المرآة‬ ‫بؤرة‬ ‫على‬ ‫منطبقة‬ ‫األولى‬
‫اآلتي‬ ‫الشرط‬ ‫تحت‬ ‫أقل‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬
:
r1=r2=L => r1+r2=2L
‫كاآلتي‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫يحسب‬
:
4
.
1
2
2
2
2




o
o
w
w
r
w
r
w





31. 31
‫كاآلتي‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫إنفراج‬ ‫زاوية‬ ‫وتعطى‬
:
)
(
sin 1
o
confocal
w


 

‫البصري‬ ‫الترصيف‬ ‫بسهولة‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫يمتاز‬
‫العالية‬ ‫المستعرضة‬ ‫األنماط‬ ‫خسارة‬ ‫وأن‬
(
‫الكاوسية‬ ‫غير‬
)
‫بحوالي‬ ‫أكبر‬ ‫يكون‬ ‫الكاوسي‬ ‫النمط‬ ‫وأن‬ ‫كبيرة‬ ‫تكون‬
25
‫بقية‬ ‫من‬ ‫مرة‬
‫نفسه‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫األنماط‬
.
2
.
‫المركز‬ ‫متحد‬ ‫المرنان‬
(Concentric)
:
‫المرآتين‬ ‫تكور‬ ‫قطري‬ ‫نصفي‬ ‫مجموع‬ ‫أن‬ ‫بحيث‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫المرنان‬ ‫هذا‬ ‫يتكون‬
(r1+r2)
‫ط‬ ‫يساوي‬
‫بينهما‬ ‫المسافة‬ ‫ول‬
(L)
.
‫كان‬ ‫إذا‬
r1=r2
‫وكذلك‬
L=2r
‫الكروي‬ ‫المرنان‬ ‫يسمى‬ ‫المركز‬ ‫متحد‬ ‫المرنان‬ ‫فإن‬
(Spherical Resonator)
.
‫منه‬ ‫الخارج‬ ‫المستعرض‬ ‫النمط‬ ‫وأن‬ ‫البصري‬ ‫الترصيف‬ ‫بصعوبة‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫يمتاز‬
‫كبيرا‬ ‫يكون‬
.
1
.
‫الكروي‬ ‫نصف‬ ‫المرنان‬
(Hemispherical)
:
‫من‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫يتكون‬
‫مقعرة‬ ‫وأخرى‬ ‫مستوية‬ ‫مرآة‬
.
‫المستعرض‬ ‫النمط‬ ‫حجم‬ ‫يكون‬ ‫لذلك‬
‫يمكن‬ ‫ما‬ ‫أصغر‬ ‫المستوية‬ ‫المرآة‬ ‫وعند‬ ‫يمكن‬ ‫ما‬ ‫أكبر‬ ‫المقعرة‬ ‫المرآة‬ ‫عند‬
.
‫قطر‬ ‫يحسب‬
‫كاآلتي‬ ‫الحزمة‬
:
L
r
L
r
w
L
r
L
w
wo





1
2
1
2
2
4
2
1
2
2
4
1
4
.
)
(





32. 32
6
.
‫المستقر‬ ‫غير‬ ‫المرنان‬
(Unstable Resonator)
:
‫مقعرة‬ ‫األولى‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫المرنان‬ ‫هذا‬ ‫يتكون‬
‫القدرات‬ ‫عند‬ ‫ويستخدم‬ ‫محدبة‬ ‫واألخرى‬
‫الليزر‬ ‫لمنظومة‬ ‫العالية‬
.
‫مثال‬
:
‫لليزر‬ ‫مرنان‬
Nd:YAG
،‫أدناه‬ ‫الشكل‬ ‫في‬ ‫كما‬ ‫مقعرتين‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫يتكون‬
‫احسب‬
:
(
1
)
‫النمط‬ ‫حجم‬
TEMoo
‫المرآتين‬ ‫وعلى‬ ‫المركز‬ ‫عند‬
(wo, w1, w2)
(
2
)
‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫إنفراج‬ ‫زاوية‬
(div)
(
3
)
‫مستوية‬ ‫بمرآة‬ ‫األمامية‬ ‫المرآة‬ ‫غيرنا‬ ‫إذا‬
(Plane)
‫الحسابات؟‬ ‫في‬ ‫يتغير‬ ‫ماذا‬ ،
L=1m
w2 w1
2wo
Nd:YAG
10cm
r2=6m r1=5m
‫الحل‬
:
(
1
)
‫النمط‬ ‫ذات‬ ‫الليزر‬ ‫حزمة‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ،‫األولى‬ ‫الحالة‬
(TEMoo)
‫منطقة‬ ‫في‬
‫التخصر‬
(wo)
m
L
r
r
L
r
r
L
r
L
r
L
wo
13
2
2
1
2
1
2
1
2
2
4
10
81
.
2
)
2
(
)
)(
)(
(
. 











mm
w
w o
o 728
.
0
)
( 4
1
4


‫شعاع‬ ‫أو‬ ‫النمط‬ ‫وحجم‬
‫األولى‬ ‫المرآة‬ ‫عند‬ ‫الليزر‬
m
L
r
r
L
r
L
r
L
r
w 13
2
1
1
2
2
2
2
4
1 10
56
.
3
)
)(
(
)
(
. 1 










33. 33
mm
w
w 7723
.
0
)
( 4
1
4
1
1 

‫الثانية‬ ‫المرآة‬ ‫عند‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫أو‬ ‫النمط‬ ‫حجم‬ ‫أما‬
m
L
r
r
L
r
L
r
L
r
w 13
2
1
2
1
2
2
2
4
2 10
28
.
3
)
)(
(
)
(
. 2 









mm
w
w 7567
.
0
)
( 4
1
4
2
2 

(
2
)
‫كاآلتي‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫أو‬ ‫النمط‬ ‫إنفراج‬ ‫زاوية‬ ‫نحسب‬ ‫اآلن‬
:
4
4
6
10
634
.
4
10
28
.
7
14
.
3
10
064
.
1 









m
m
wo
div



‫األمامية‬ ‫المرآة‬ ‫نبدل‬ ‫اآلن‬
(r1=5m)
‫مستوية‬ ‫بمرآة‬
(r1=∞)
‫نصف‬ ‫أو‬ ‫حجم‬ ‫ونحسب‬
‫وكاآلتي‬ ‫ثانية‬ ‫مرة‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫أو‬ ‫النمط‬ ‫قطر‬
:
L=1m
w2
wo=w1
2wo
Nd:YAG
10cm
r2=6m r1=oo
mm
m
w
w
m
w
w
o
o
8686
.
0
10
686
.
8
10
1968
.
8
4
1
13
4
1
4









4
4
6
10
884
.
3
10
515
.
9
14
.
3
10
064
.
1 









m
m
wo
div




34. 34
‫مثال‬
:
‫منهما‬ ‫كل‬ ‫تكور‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫مقعرتين‬ ‫مرآتين‬ ‫من‬ ‫يتكون‬ ‫مرنان‬
(r=4m)
‫بينهما‬ ‫والمسافة‬
(L=1m)
.
‫الكاوسي‬ ‫النمط‬ ‫حجم‬ ‫احسب‬
(TEMoo)
‫مركز‬ ‫عند‬
‫اإلنفراج‬ ‫زاوية‬ ‫وكذلك‬ ‫المرآتين‬ ‫وعلى‬ ‫المرنان‬
(div)
‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫إذا‬
(l=514.5mm)
‫األركون‬ ‫ليزر‬ ‫وهو‬
(Ar+3
)
.
‫وإنفراجية‬ ‫حجم‬ ‫يتغير‬ ‫كيف‬ ‫وضح‬ ‫ثم‬
‫المرآتين‬ ‫بين‬ ‫المسافة‬ ‫وأصبحت‬ ‫مستوية‬ ‫بمرآة‬ ‫المرآتين‬ ‫إحدى‬ ‫استبدلنا‬ ‫إذا‬ ‫النمط‬
(2m)
.
‫الحل‬
:
‫الكبيرة‬ ‫األقطار‬ ‫ذو‬ ‫مرنان‬ ‫وهو‬ ‫المرنان‬ ‫نوع‬ ‫نعرف‬ ‫البداية‬ ‫في‬
(Large-Radii
Resonator)
‫إذن‬
mm
w
m
L
r
L
w o
o 465
.
0
10
6936
.
4
4
)
2
(
. 14
2
2
4





 


mm
w
w
w
m
L
r
L
r
w
w
w 4976
.
0
1310
.
6
)
2
(
. 2
1
14
2
2
2
4
4
2
4
1 







 


4
3
9
10
522
.
3
10
8
.
23
14
.
3
10
5
.
514 









m
m
wo
div



‫الكروي‬ ‫نصف‬ ‫نوع‬ ‫من‬ ‫المرنان‬ ‫يصبح‬ ‫الثانية‬ ‫الحالة‬ ‫في‬
(Hemispherical)
‫إذن‬
4
1
1
2
1
2
2
4
1
2
1
2
2
4
2
4
10
078
.
3
615
.
0
.
532
.
0
)
(














o
div
o
o
w
mm
w
L
r
L
r
w
mm
w
w
L
r
L
w
w








35. 35
‫مثال‬
:
‫لليزر‬ ‫البؤرة‬ ‫متحد‬ ‫نوع‬ ‫مرنان‬
He-Ne
‫المرآة‬ ‫قطر‬ ‫فيه‬
(r=0.6m)
‫احسب‬ ،
‫اإلنفراج‬ ‫وزاوية‬ ‫المرآتين‬ ‫وعلى‬ ‫المركز‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬
.
‫الحل‬
:
‫إذن‬ ،‫البؤرة‬ ‫متحد‬ ‫المرنان‬
051433
.
0
)
(
sin
31735
.
0
2
31735
.
0
10
2244
.
0
10
0356
.
5
2
1
7
2
8
2
















o
confocal
o
o
o
w
mm
w
w
mm
w
r
w
mm
w
r
w







‫مثال‬
:
‫طوله‬ ‫األركون‬ ‫أيون‬ ‫لليزر‬ ‫كروي‬ ‫نصف‬ ‫مرنان‬
(50cm)
‫المرآة‬ ‫قطر‬ ‫ونصف‬
‫المقعرة‬
(r1=53cm)
‫الموجي‬ ‫بالطول‬ ‫الليزر‬ ‫تشغيل‬ ‫تم‬ ‫فإذا‬ ،
(488nm)
‫حجم‬ ‫احسب‬ ،
‫المرآتين‬ ‫وعند‬ ‫المركز‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬
.
‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫تغير‬ ‫تأثير‬ ‫بين‬ ‫ثم‬
‫حجم‬ ‫على‬
‫الشعاع‬
.
‫الحل‬
:
mm
w
w
L
r
L
w
w o
o 138
.
0
10
619
.
3
)
( 2
16
1
2
2
4
2
4







 


mm
w
L
r
L
r
w 579
.
0
10
13
.
1
. 1
13
1
2
1
2
2
4
1 




 


‫يكون‬ ‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫أن‬ ‫نفرض‬
L=0.1cm
‫إذن‬
mm
w
wo 179
.
0
2 


36. 36
mm
w 199
.
0
1 
‫مثال‬
:
‫نيدميوم‬ ‫ليزر‬ ‫مرنان‬
-
‫طوله‬ ‫ياك‬
(5cm)
‫موجي‬ ‫بطول‬ ‫أشعة‬ ‫يبعث‬
(1.06mm)
،
‫تكورها‬ ‫قطر‬ ‫نصف‬ ‫مقعرة‬ ‫والخلفية‬ ‫مستوية‬ ‫األمامية‬ ‫المرآة‬ ‫كانت‬ ‫فإذا‬
(1m)
‫والمسافة‬
‫المرآتين‬ ‫بين‬ ‫الفاصلة‬
(20cm)
‫الليزر؟‬ ‫شعاع‬ ‫إنفراج‬ ‫زاوية‬ ‫احسب‬ ،
‫الحل‬
:
‫إذن‬ ،‫كروي‬ ‫نصف‬ ‫المرنان‬
mm
w
w
L
r
L
w
w o
o 3673
.
0
10
82
.
1
)
( 2
14
1
2
2
4
2
4







 


mm
w
L
r
L
r
w 41
.
0
10
846
.
2
. 1
14
1
2
1
2
2
4
1 




 


4
3
6
10
186
.
9
10
3673
.
0
14
.
3
10
06
.
1 









m
m
wo
div



‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬
(Emission Linewidth)
:
‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫أحادية‬ ‫بأنها‬ ‫االعتيادي‬ ‫الضوء‬ ‫عن‬ ‫الليزر‬ ‫أشعة‬ ‫تمتاز‬
(Monochromatic)
‫لها‬ ‫الترددية‬ ‫الحزمة‬ ‫عرض‬ ‫أن‬ ‫أي‬
()
‫جدا‬ ‫ضيق‬ ‫يكون‬
.
‫من‬
‫من‬ ‫صغير‬ ‫جزء‬ ‫يساوي‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫يكون‬ ‫النظرية‬ ‫الناحية‬
‫الهيرتز‬
(Hz)
‫العلم‬ ‫الناحية‬ ‫من‬ ‫ولكن‬
‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫يتوسع‬ ‫ية‬
‫الترددات‬ ‫من‬ ‫كبير‬ ‫عدد‬ ‫على‬ ‫الليزر‬ ‫حزمة‬ ‫تحتوي‬ ‫وبالتالي‬ ‫عديدة‬ ‫ألسباب‬ ‫كبير‬ ‫بشكل‬
‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫متعدد‬ ‫الحالة‬ ‫هذه‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫ويسمى‬
.

37. 37
‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫يعرف‬
()
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫ذرات‬ ‫استجابة‬ ‫بأنه‬
‫الكهرومغناط‬ ‫للمجال‬
‫المقدار‬ ‫يعرف‬ ‫بينما‬ ‫يسي‬
(c/2L)
‫الترددية‬ ‫بالفاصلة‬
.
‫توجد‬
‫هما‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫توسيع‬ ‫أسباب‬ ‫من‬ ‫مجموعتين‬
:
1
.
‫المتجانس‬ ‫االتساع‬
(Homogeneous Broadening)
2
.
‫المتجانس‬ ‫غير‬ ‫االتساع‬
(Inhomogeneous Broadening)
‫أما‬
‫المتجانس‬ ‫االتساع‬ ‫أسباب‬
‫ف‬
‫هي‬
:
1
.
‫التصادمي‬ ‫االتساع‬
(Collision Broadening)
2
.
‫الطبيعي‬ ‫االتساع‬
(normal Broadening)
‫أما‬
‫المتجانس‬ ‫غير‬ ‫االتساع‬ ‫أسباب‬
‫ف‬
‫هي‬
:
1
.
‫البلورات‬ ‫في‬ ‫الشائبة‬ ‫األيونات‬
(Dopant Broadening)
2
.
‫دوبلر‬ ‫اتساع‬
(Doppler Broadening)

38. 38
‫مثال‬
:
‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫ذو‬ ‫األركون‬ ‫أيون‬ ‫ليزر‬ ‫شعاع‬
(488nm)
‫مادة‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫سقط‬
‫مقدارها‬ ‫شغل‬ ‫دالة‬ ‫تمتلك‬
(2.2eV)
.
‫المنبعثة‬ ‫لإللكترونات‬ ‫حركية‬ ‫طاقة‬ ‫أعظم‬ ‫احسب‬
.
‫الحل‬
:
J
m
s
m
s
J
hc
h
E 19
9
8
34
10
07
.
4
10
488
/
10
3
.
10
63
.
6 













J
eV
W 19
19
10
52
.
3
10
6
.
1
2
.
2 






eV
J
W
E
T 34375
.
0
10
5
.
5
10
52
.
3
10
07
.
4 20
19
19
max 







 


‫الطولية‬ ‫األنماط‬
(Axial Modes)
:
‫بشكل‬ ‫الليزر‬ ‫لموجة‬ ‫الكهرومغناطيسي‬ ‫المجال‬ ‫توزيعات‬ ‫هي‬
‫البصري‬ ‫للمحور‬ ‫موازي‬
‫للمرنان‬
.
‫كاآلتي‬ ‫المرنان‬ ‫داخل‬ ‫المتولدة‬ ‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫حساب‬ ‫يتم‬
:





c
L
L
N
2
2
‫هي‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫تقليل‬ ‫لغرض‬ ‫اتخاذها‬ ‫يتم‬ ‫إجراءات‬ ‫هنالك‬
:
1
.
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫تبريد‬
.
2
.
‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫تقصي‬
.
3
.
‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫ضابط‬ ‫تقنية‬ ‫استخدام‬
.
‫سؤال‬
:
‫ليزر‬ ‫منظومة‬ ‫في‬ ‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
(100000)
‫خط‬ ‫وعرض‬ ‫نمط‬
‫االنبعاث‬
(2.83x1013
Hz)
‫؟‬ ‫الليزر‬ ‫لهذا‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫هو‬ ‫ما‬ ،

39. 39
‫للمرنان‬ ‫النوعية‬ ‫عامل‬
(Q)
(Quality Factor)
:
‫المنبعث‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫تردد‬ ‫بين‬ ‫النسبة‬ ‫بأنه‬ ‫للمرنان‬ ‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫يعرف‬
()
‫وعرض‬
‫االنبعاث‬ ‫خط‬
()
‫كاآلتي‬
:
)
1
(
4
2
1R
R
c
L
Q







‫حيث‬
R1
‫و‬
R2
‫الليزر‬ ‫لمرنان‬ ‫واألمامية‬ ‫الخلفية‬ ‫المرآتين‬ ‫انعكاسية‬
.
‫مثال‬
:
‫الهيليوم‬ ‫ليزر‬ ‫لمنظومة‬ ‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫احسب‬
-
‫أمامية‬ ‫مرآة‬ ‫يحتوي‬ ‫الذي‬ ‫نيون‬
‫انعكاسية‬ ‫ذات‬
(95%)
‫المرنان‬ ‫وطول‬
(1m)
‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫احسب‬ ‫ثم‬
()
‫؟‬
‫الحل‬
:
‫الموجي‬ ‫الطول‬
=632.8nm
‫الخلفية‬ ‫المرآة‬ ‫انعكاسية‬ ،
R1=100%
‫إذن‬ ،
8
8
2
1
10
97
.
3
)
95
.
0
1
1
(
10
3
1
4
)
1
(
4











R
R
c
L
Q
MHz
Hz
Q
c
Q
Q
19
.
1
10
19
.
1
10
97
.
3
10
8
.
632
10
3
6
8
9
8




















40. 40
‫مثال‬
:
‫فيه‬ ‫ليزري‬ ‫مرنان‬
(R1=99%)
‫و‬
(R2=99%)
‫المرآتين‬ ‫بين‬ ‫والمسافة‬
(0.5m)
.
‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫احسب‬ ‫ثم‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬ ‫احسب‬
‫الناتجة؟‬
‫الحل‬
:
Hz
L
R
R
c
Q
L
R
R
cQ
R
R
c
L
Q
5
2
1
2
1
2
1
10
5
.
9
4
)
1
(
4
)
1
(
)
1
(
4




















315
2


 
c
L
N modes
‫مثال‬
:
‫النيدميوم‬ ‫لليزر‬ ‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫قيمة‬ ‫احسب‬
-
‫يتسع‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫كان‬ ‫إذا‬ ‫زجاج‬
‫لغاية‬
(3x1012
Hz)
‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫أن‬ ‫علمت‬ ‫إذا‬ ‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫احسب‬ ‫ثم‬
(0.5m)
‫؟‬
‫الحل‬
:
1000
2
33
.
94













c
L
N
c
Q

41. 41
‫مثال‬
:
‫النيدميوم‬ ‫ليزر‬ ‫لمرنان‬ ‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫كان‬ ‫إذا‬
-
‫طوله‬ ‫ياك‬
(1m)
‫هو‬
(Q=1.85x106
)
‫االنبعاث؟‬ ‫خط‬ ‫في‬ ‫الطولية‬ ‫األنماط‬ ‫عدد‬ ‫احسب‬ ،
‫الحل‬
:
‫هو‬ ‫الليزر‬ ‫لهذا‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬
(1.06m)
‫كاآلتي‬ ‫الترددية‬ ‫الفاصلة‬ ‫أوال‬ ‫نحسب‬ ‫إذن‬
:
Hz
L
c 8
8
10
5
.
1
1
2
10
3
2





e
Hz
Hz
N
Hz
Q
c
Q
mod
1
10
5
.
1
10
5298
.
1
10
5298
.
1
10
85
.
1
10
06
.
1
10
3
8
8
8
6
6
8


















‫أي‬
‫منفرد‬ ‫طولي‬ ‫بنمط‬ ‫تعمل‬ ‫المنظومة‬ ‫أن‬
.
‫سؤال‬
:
‫لليزر‬ ‫مرنان‬ ‫صمم‬
Nd:YAG
‫النوعية‬ ‫عامل‬ ‫مقدار‬ ‫فيه‬ ‫يكون‬
(4x108
)
.
‫سؤال‬
:
‫هذا‬ ‫يعمل‬ ‫أن‬ ‫أردنا‬ ‫إذا‬ ، ‫السابق‬ ‫السؤال‬ ‫في‬ ‫المحسوب‬ ‫المرنان‬ ‫طول‬ ‫لنفس‬
‫واحد‬ ‫طولي‬ ‫بنمط‬ ‫الليزر‬
(N=1)
‫المنبعث؟‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫يكون‬ ‫أن‬ ‫يجب‬ ‫فكم‬ ،

42. 42
‫خواص‬
‫الليزر‬
‫هي‬ ‫أساسية‬ ‫مميزات‬ ‫بأربعة‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫يمتاز‬
:
1
.
‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫أحادية‬
(Monochromatic)
(
‫التردد‬ ‫أحادية‬
)
‫شعاع‬ ‫أن‬ ‫وتعني‬ ،
‫منفرد‬ ‫تردد‬ ‫أي‬ ‫فقط‬ ‫واحد‬ ‫موجي‬ ‫طول‬ ‫له‬ ‫الليزر‬
.
2
.
‫التشاكه‬
(Coherency)
‫شعاع‬ ‫موجة‬ ‫على‬ ‫نقطتين‬ ‫أي‬ ‫بين‬ ‫الفرق‬ ‫أن‬ ‫ويعني‬ ،
‫الشعا‬ ‫حركة‬ ‫عند‬ ‫ثابت‬ ‫يكون‬ ‫الليزر‬
‫ومكانيا‬ ‫زمانيا‬ ‫ع‬
.
‫الضوئي‬ ‫المصدر‬ ‫الليزر‬ ‫يعتبر‬
‫األخرى‬ ‫التقليدية‬ ‫بالمصادر‬ ‫مقارنة‬ ‫التشاكه‬ ‫صفة‬ ‫يمتلك‬ ‫الذي‬ ‫الوحيد‬
.
3
.
‫االتجاهية‬
(Directionality)
‫ولمسافات‬ ‫واحد‬ ‫باتجاه‬ ‫الحزمة‬ ‫انتشار‬ ‫وهي‬ ،
‫محورها‬ ‫عن‬ ‫إنفراجها‬ ‫دون‬ ‫جدا‬ ‫طويلة‬
(
‫بضعة‬ ‫يتجاوز‬ ‫ال‬ ‫جدا‬ ‫قليل‬ ‫إنفراج‬ ‫أو‬
‫سنتمترات‬
‫كيلومتر‬ ‫لكل‬
.
4
.
‫السطوع‬
(Brightness)
‫وحدة‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫قدرة‬ ‫كثافة‬ ‫أن‬ ‫يعني‬ ‫وهو‬ ،
‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫تكون‬ ‫المساحة‬
.
‫بالشدة‬ ‫المساحة‬ ‫وحدة‬ ‫في‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫قدرة‬ ‫كثافة‬ ‫تسمى‬
(Intensity)
.
‫القدرة‬ ‫ذي‬ ‫االعتيادي‬ ‫التنجستن‬ ‫مصباح‬ ‫شدة‬ ‫تكون‬ ‫المثال‬ ‫سبيل‬ ‫وعلى‬
(100W)
‫حوالي‬
(2000W/cm2
)
‫بين‬
‫إلى‬ ‫شدته‬ ‫تصل‬ ‫القدرة‬ ‫بنفس‬ ‫ليزر‬ ‫شعاع‬ ‫ما‬
‫حوالي‬
(2x109
W/cm2
)
‫االعتيادي‬ ‫التنجستن‬ ‫مصباح‬ ‫من‬ ‫مرة‬ ‫مليون‬ ‫بمقدار‬ ‫أكبر‬ ‫أي‬
.

43. 43
‫الثاني‬ ‫الفصل‬
‫الليزرات‬ ‫أنواع‬
‫هي‬ ‫الليزرات‬ ‫من‬ ‫رئيسية‬ ‫أنواع‬ ‫ثالثة‬ ‫هنالك‬
:
5
.
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬
4
.
‫السائلة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬
3
.
‫الغازية‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬
‫الصلبة‬ ‫احلالة‬ ‫ليزرات‬
(Solid-State Lasers)
‫واألجزاء‬ ‫القدرة‬ ‫ومجهز‬ ‫الضخ‬ ‫ومصدر‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫من‬ ‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزر‬ ‫يتكون‬
‫الملحقة‬
.
‫الفعال‬ ‫الوسط‬
(Active Medium)
:
‫إدخال‬ ‫يتم‬ ‫صلبة‬ ‫مادة‬ ‫من‬ ‫بلورة‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬
‫الليزر‬ ‫توليد‬ ‫لغرض‬ ‫فيها‬ ‫فعالة‬ ‫أيونات‬
.
‫الياقوت‬ ‫هي‬ ‫الشائعة‬ ‫الليزر‬ ‫بلورات‬ ‫أكثر‬ ‫من‬
(Ruby)
‫والنيدميوم‬
-
‫ياك‬
(Nd:YAG)
‫والنيدميوم‬
-
‫زجاج‬
(Nd:Glass)
‫واأللكسندرايت‬
(Alexandrite)
‫والتيتانيوم‬
-
‫زفير‬
(Ti:Sapphire)
.
‫ليزر‬ ‫يعتبر‬ ‫كما‬
‫أشبا‬
‫من‬ ‫تراكيب‬ ‫وإنما‬ ‫بلورة‬ ‫يستخدم‬ ‫ال‬ ‫ولكنه‬ ‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬ ‫من‬ ‫الموصالت‬ ‫ه‬
‫الكهربائي‬ ‫التيار‬ ‫بواسطة‬ ‫ضخها‬ ‫ويتم‬ ‫الموصالت‬ ‫أشباه‬
.
‫الضخ‬ ‫مصدر‬
(Pumping Source)
:
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫الغالب‬ ‫في‬ ‫يستخدم‬
(Flash Lamp)
‫فينتج‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫طرفي‬ ‫بين‬ ‫كهربائي‬ ‫جهد‬ ‫تسليط‬ ‫يتم‬ ‫إذ‬

44. 44
‫أش‬
‫لتتهيج‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫بلورة‬ ‫تمتصها‬ ‫ضوئية‬ ‫عة‬
.
‫الوسط‬ ‫بلورة‬ ‫ضخ‬ ‫يتم‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬
‫ذات‬ ‫تكون‬ ‫الطريقة‬ ‫وهذه‬ ‫الموصالت‬ ‫أشباه‬ ‫ليزر‬ ‫مثل‬ ‫آخر‬ ‫ليزر‬ ‫شعاع‬ ‫باستخدام‬ ‫الفعال‬
‫الوميضي‬ ‫بالمصباح‬ ‫الضخ‬ ‫طريقة‬ ‫من‬ ‫أعلى‬ ‫كفاءة‬
.
‫لليزر‬ ‫النبضي‬ ‫القدرة‬ ‫مجهز‬ ‫لدائرة‬ ‫كتلي‬ ‫مخطط‬
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬
‫القدرة‬ ‫مجهز‬
(Power Supply)
:
‫المصباح‬ ‫بتجهيز‬ ‫تقوم‬ ‫كهربائية‬ ‫دائرة‬ ‫هو‬
‫لتشغيله‬ ‫الالزمة‬ ‫بالقدرة‬ ‫الوميضي‬
.
‫نبضي‬ ‫بشكل‬ ‫القدرة‬ ‫مجهز‬ ‫يعمل‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬
(Pulsed)
‫الليزر‬ ‫تشغيل‬ ‫نمط‬ ‫على‬ ‫يؤثر‬ ‫وهذا‬ ‫مستمر‬ ‫بشكل‬ ‫أو‬
.
‫بسيطة‬ ‫دوائر‬ ‫هنالك‬
‫تع‬ ‫أكثر‬ ‫أخرى‬ ‫ودوائر‬ ‫القدرة‬ ‫لمجهزات‬
‫قدرة‬ ‫مثل‬ ‫الليزر‬ ‫منظومة‬ ‫متطلبات‬ ‫حسب‬ ‫قيدا‬
‫التشغيل‬ ‫وسرعة‬ ‫التشغيل‬
.

45. 45
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫لليزر‬ ‫القدرة‬ ‫مجهز‬ ‫دائرة‬
‫الملحقة‬ ‫األجزاء‬
(Accessories)
:
‫منظومة‬ ‫حاجة‬ ‫حسب‬ ‫الملحقات‬ ‫هذه‬ ‫وتتحدد‬
‫البصرية‬ ‫والمنظومات‬ ‫الميكانيكي‬ ‫التثبيت‬ ‫ومنظومة‬ ‫التبريد‬ ‫منظومة‬ ‫مثل‬ ‫إليها‬ ‫الليزر‬
‫وغيرها‬ ‫والتوجيه‬ ‫للتركيز‬
.
‫الليزر‬ ‫منظومة‬ ‫كفاءة‬
()
:
‫الخارجة‬ ‫القدرة‬ ‫بين‬ ‫النسبة‬ ‫هي‬
(Pout)
‫الليزر‬ ‫منظومة‬ ‫من‬
(
‫الليزر‬ ‫قدرة‬
)
‫الداخلة‬ ‫والقدرة‬
(Pin)
‫المنظومة‬ ‫هذه‬ ‫إلى‬
(
‫الضخ‬ ‫قدرة‬
)
‫وكاآلتي‬
:
in
out
P
P


‫الوميضي‬ ‫المصباح‬
:
‫في‬ ‫كهربائية‬ ‫أقطاب‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫زجاجي‬ ‫أنبوب‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬
‫الخاملة‬ ‫الغازات‬ ‫بأحد‬ ‫ملئه‬ ‫ويتم‬ ‫نهايتيه‬
(Inert Gas)
(
‫الكربتون‬ ‫أو‬ ‫الزينون‬ ‫غالبا‬
.)
‫خطي‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫يصنع‬
(Linear)
‫أو‬
‫لولبي‬
(
‫حلزوني‬
)
(Helical)

46. 46
Flash Lamp
Laser Crystal
Linear
Helical
‫كاآلتي‬ ‫قياسية‬ ‫مواصفات‬ ‫لها‬ ‫المصابيح‬ ‫هذه‬ ‫إن‬
:
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫جدار‬ ‫سمك‬
1-2 mm
‫الوميضي‬ ‫للمصباح‬ ‫الداخلي‬ ‫القطر‬
3-19 mm
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫طول‬
5-50 cm
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫داخل‬ ‫الخامل‬ ‫الغاز‬ ‫ضغط‬
400-1000 Torr
‫حرارة‬ ‫درجات‬ ‫تتحمل‬ ‫معادن‬ ‫من‬ ‫تصنع‬ ‫الوميضية‬ ‫المصباح‬ ‫في‬ ‫الكهربائية‬ ‫األقطاب‬
‫عمل‬ ‫على‬ ‫يؤثر‬ ‫األقطاب‬ ‫وشكل‬ ‫المادة‬ ‫نوع‬ ‫وإن‬ ‫عالية‬ ‫كهربائية‬ ‫وتيارات‬ ‫عالية‬
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬
.
‫هذه‬ ‫لتصنيع‬ ‫التنجستن‬ ‫سبائك‬ ‫أو‬ ‫التنجستن‬ ‫معدن‬ ‫يستخدم‬ ‫عادة‬
‫األقطاب‬
.
‫ي‬ ‫الوميضي‬ ‫للمصباح‬ ‫الزجاجي‬ ‫الغالف‬
‫األشعة‬ ‫بمرور‬ ‫يسمح‬ ‫لكي‬ ‫شفافا‬ ‫يكون‬ ‫أن‬ ‫جب‬
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫باتجاه‬ ‫خارجه‬ ‫إلى‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫من‬ ‫المنبعثة‬
.
‫تتحمل‬ ‫أن‬ ‫يجب‬ ‫كما‬
‫الميكانيكية‬ ‫والصدمات‬ ‫العالية‬ ‫الحرارة‬ ‫درجات‬ ‫الغالف‬ ‫مادة‬
.

47. 47
‫الكوارتز‬ ‫زجاج‬ ‫يعتبر‬
(Quartz)
‫غالف‬ ‫تصنيع‬ ‫في‬ ‫استخداما‬ ‫الزجاج‬ ‫أنواع‬ ‫أكثر‬
‫بين‬ ‫ما‬ ‫األشعة‬ ‫بمرور‬ ‫يسمح‬ ‫ألنه‬ ‫الليزر‬ ‫منظومات‬ ‫في‬ ‫الوميضية‬ ‫المصابيح‬
(200nm-
4000nm)
‫إلى‬ ‫تصل‬ ‫حرارة‬ ‫درجات‬ ‫ويتحمل‬
1300°C
.
‫الوميضي‬ ‫للمصباح‬ ‫الكهربائية‬ ‫اخلصائص‬
‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫فولتية‬ ‫عالقة‬ ‫تكون‬
(V)
‫الكهربا‬ ‫التفريغ‬ ‫بتيار‬
‫ئي‬
(I)
‫المصباح‬ ‫داخل‬
‫كاآلتي‬ ‫الوميضي‬
:
2
1
I
K
V o

‫حيث‬
Ko
‫ووحداته‬ ‫الوميضي‬ ‫للمصباح‬ ‫الممانعة‬ ‫خصائص‬ ‫ثابت‬ ‫يسمى‬ ‫ثابت‬ ‫مقدار‬ ‫هو‬
(.A1/2
)
‫كاآلتي‬ ‫قيمته‬ ‫وتعطى‬
:
d
L
K
Ko 
‫حيث‬
K
‫و‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫داخل‬ ‫المستخدم‬ ‫الغاز‬ ‫نوع‬ ‫على‬ ‫يعتمد‬ ‫ثابت‬
L
‫المسافة‬
‫و‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫داخل‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫قطبي‬ ‫بين‬
d
‫للمصباح‬ ‫الداخلي‬ ‫القطر‬
‫الوميضي‬
.
‫قيمة‬ ‫إن‬
K
‫تساوي‬
(1.27)
‫ضغط‬ ‫عند‬ ‫الزينون‬ ‫مصباح‬ ‫حالة‬ ‫في‬
(450Torr)
.
‫كاآلتي‬ ‫العالقة‬ ‫فتكون‬ ‫آخر‬ ‫ضغط‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫أما‬
:
)
(
)
450
(
27
.
1 2
.
0
d
L
p
Ko 
‫حيث‬
p
‫الغاز‬ ‫ضغط‬ ‫هو‬
.
‫است‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫أما‬
‫كاآلتي‬ ‫العالقة‬ ‫فتكون‬ ‫الكربتون‬ ‫غاز‬ ‫خدام‬
:
)
(
)
805
(
27
.
1 2
.
0
d
L
p
Ko 

48. 48
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫في‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫تيار‬ ‫أو‬ ‫فولتية‬ ‫قيمة‬ ‫صعود‬ ‫عملية‬ ‫تستغرق‬
‫الصعود‬ ‫زمن‬ ‫تسمى‬ ‫محددة‬ ‫زمنية‬ ‫فترة‬ ‫لها‬ ‫قيمة‬ ‫أعظم‬ ‫إلى‬ ‫الصفر‬ ‫من‬
(Rise Time)
(tr)
‫كاآلتي‬ ‫ويعطى‬
:
LC
tr 
‫حيث‬
L
‫و‬ ‫الملف‬ ‫حثية‬
C
‫الشحن‬ ‫متسعة‬ ‫سعة‬
.
‫المصباح‬ ‫لنبضة‬ ‫الكلي‬ ‫الزمن‬ ‫أما‬
‫الوميضي‬
(tp)
‫كاآلتي‬ ‫فيعطى‬
:
LC
t
t r
p 3
3 

‫مثال‬
:
‫الداخلي‬ ‫قطره‬ ‫وميضي‬ ‫مصباح‬
(10mm)
‫القطبين‬ ‫بين‬ ‫والمسافة‬
(20cm)
‫بضغط‬ ‫الزينون‬ ‫غاز‬ ‫ويحتوي‬
(600Torr)
‫التي‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫فولتية‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬ ،
‫هي‬ ‫المصباح‬ ‫بها‬ ‫يعمل‬
(3kV)
‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫تيار‬ ‫احسب‬
.
‫الكلي‬ ‫الزمن‬ ‫احسب‬ ‫ثم‬
‫الشحن‬ ‫متسعة‬ ‫سعة‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫لنبضة‬
(10F)
‫الملف‬ ‫وحثية‬
(0.1H)
.
‫بضغط‬ ‫الكربتون‬ ‫غاز‬ ‫استخدام‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫الحسابات‬ ‫أعد‬ ‫ثم‬
(1000Torr)
.
‫ال‬
‫حل‬
:
‫الممانعة‬ ‫خصائص‬ ‫ثابت‬ ‫نحسب‬ ، ‫الزينون‬ ‫غاز‬ ‫حالة‬ ‫في‬
9
.
26
)
1
20
(
)
450
600
(
27
.
1
)
(
)
450
(
27
.
1 2
.
0
2
.
0



d
L
p
Ko
kA
K
V
I
I
K
V
o
o
334
9
.
26
)
10
3
( 2
3
2
2
1







‫المصباح‬ ‫لنبضة‬ ‫الكلي‬ ‫الزمن‬ ‫نحسب‬
ms
s
LC
t
t r
p 3
10
3
1
.
0
10
10
3
3
3 3
6







 


49. 49
‫الممانعة‬ ‫خصائص‬ ‫ثابت‬ ‫نحسب‬ ، ‫الكربتون‬ ‫غاز‬ ‫حالة‬ ‫في‬
526
.
26
)
1
20
(
)
805
1000
(
27
.
1
)
(
)
805
(
27
.
1 2
.
0
2
.
0



d
L
p
Ko
kA
K
V
I
I
K
V
o
o
339
526
.
26
)
10
3
( 2
3
2
2
1







‫الزمن‬ ‫نحسب‬
‫المصباح‬ ‫لنبضة‬ ‫الكلي‬
ms
s
LC
t
t r
p 3
10
3
1
.
0
10
10
3
3
3 3
6







 

Lamp Length
Envelope Length
Discharge Length
(L)
Outer Diameter Discharge Electrode
‫خطي‬ ‫وميضي‬ ‫لمصباح‬ ‫مخطط‬
‫الكلفة‬ ‫وهي‬ ‫لليزر‬ ‫فعال‬ ‫وسط‬ ‫تكون‬ ‫لكي‬ ‫المادة‬ ‫في‬ ‫تتوفر‬ ‫أن‬ ‫يجب‬ ‫مواصفات‬ ‫هنالك‬
‫القليلة‬
(
‫رخيصة‬
)
‫عرض‬ ‫يكون‬ ،‫جيدة‬ ‫تكون‬ ‫الخارجة‬ ‫األشعة‬ ‫صفات‬ ،‫العالية‬ ‫الكفاءة‬ ،
‫االمتصاص‬ ‫نطاق‬
‫االنبعاث‬ ‫نطاق‬ ‫عرض‬ ‫يكون‬ ‫بينما‬ ‫عريض‬
(
‫الفلورة‬
)
‫وتقاوم‬ ،‫ضيق‬
‫والحرارية‬ ‫الميكانيكية‬ ‫التشغيل‬ ‫ظروف‬

50. 50
‫علل‬
:
‫؟‬‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫قدرات‬ ‫ذات‬ ‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬ ‫تكون‬
‫جواب‬
:
‫كبيرا‬ ‫يكون‬ ‫الليزر‬ ‫تنتج‬ ‫التي‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫تركيز‬ ‫ألن‬
(1022
-1025
)cm-3
‫وتسمى‬
‫التطعيم‬ ‫نسبة‬ ‫هذه‬
.
‫الحاالت‬ ‫أحسن‬ ‫في‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫تركيز‬ ‫يكون‬ ‫بينما‬
(1018
-
1020
)cm-3
‫والغازية‬ ‫السائلة‬ ‫الحالة‬ ‫في‬
.
‫سؤال‬
:
‫ليزرات‬ ‫في‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫تحتضن‬ ‫التي‬ ‫للبلورة‬ ‫األساسية‬ ‫الوظيفة‬ ‫هي‬ ‫ما‬
‫الصلبة؟‬ ‫الحالة‬
‫جواب‬
:
‫الحاضنة‬ ‫للبلورة‬ ‫أساسية‬ ‫وظائف‬ ‫ثالث‬ ‫هنالك‬
‫مستقر‬ ‫وسط‬ ‫تمثل‬ ‫أنها‬ ‫هي‬
‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫شعاع‬ ‫قدرة‬ ‫يحدد‬ ‫وهذا‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫فيه‬ ‫تتوزع‬
.
‫كثافة‬ ‫تحدد‬ ‫أنها‬ ‫كما‬
‫الفعالة‬ ‫األيونات‬
(
‫التطعيم‬ ‫نسبة‬
.)
‫الموجي‬ ‫الطول‬ ‫على‬ ‫يؤثر‬ ‫البلورة‬ ‫نوع‬ ‫فإن‬ ‫وكذلك‬
‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬
.
‫الياقوت‬ ‫ليزر‬
(Ruby Laser)
‫عام‬ ‫أكتشف‬
1661
‫الياقوت‬ ‫بلورة‬ ‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫والوسط‬
(Ruby)
‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫وهي‬
‫األلمنيوم‬ ‫أوكسيد‬
(Al2O5)
‫الكروم‬ ‫بأيونات‬ ‫المطعم‬
(Cr+3
)
‫حوالي‬ ‫تطعيم‬ ‫بنسبة‬
(5%)
‫حوالي‬ ‫فعالة‬ ‫أيونات‬ ‫بتركيز‬ ‫الكلي‬ ‫الوزن‬ ‫من‬
(1022
m-3
)
.
‫البلورة‬ ‫لون‬ ‫يكون‬
‫بين‬ ‫ما‬ ‫يتراوح‬ ‫الياقوت‬ ‫بلورة‬ ‫وقطر‬ ‫أحمر‬
(1-20)mm
‫وطولها‬
(50-200)mm
.
‫يتم‬
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫باستخدام‬ ‫الضخ‬
.
‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫بنظام‬ ‫ويعمل‬
(Triple-
Level System)
.
‫جدا‬ ‫جيد‬ ‫تبريد‬ ‫ويحتاج‬
.
‫الموجي‬ ‫والطول‬ ‫نبضي‬ ‫التشغيل‬ ‫نمط‬
‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬
(694.3nm)
(
‫األقوى‬
)
‫و‬
(692.9nm)
.

51. 51
‫النيدميوم‬ ‫ليزر‬
-
‫ياك‬
(Neodymium:YAG)
‫عام‬ ‫أكتشف‬ ‫وقد‬ ‫عموما‬ ‫الليزرات‬ ‫أنواع‬ ‫أهم‬ ‫من‬ ‫واحد‬ ‫يعتبر‬
1664
.
‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬
‫الياك‬ ‫بلورة‬
(YAG)
‫ألمنيوم‬ ‫اليتريوم‬ ‫أوكسيد‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫وهي‬
(Y3Al5O12)
‫المطعم‬
‫النيدميوم‬ ‫بأيونات‬
(Nd+3
)
‫تتجاوز‬ ‫ال‬ ‫تطعيم‬ ‫بنسبة‬
(1.5%)
.
‫البلورة‬ ‫لون‬ ‫يكون‬
‫أرجواني‬
.
‫تتجاوز‬ ‫ال‬ ‫بكفاءة‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫باستخدام‬ ‫الضخ‬ ‫يتم‬
(1.5%)
‫أو‬
‫إلى‬ ‫تصل‬ ‫بكفاءة‬ ‫الموصالت‬ ‫أشباه‬ ‫ليزر‬ ‫باستخدام‬
(70%)
‫بنظام‬ ‫يعمل‬ ‫وهو‬
‫ونبضي‬ ‫مستمر‬ ‫العمل‬ ‫ونمط‬ ‫جيد‬ ‫تبريد‬ ‫ويحتاج‬ ‫الرباعية‬ ‫المستويات‬
.
‫الموجية‬ ‫األطوال‬
‫ثالثة‬ ‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬
‫هي‬
(1.4m)
‫و‬
(1.06m)
(
‫األقوى‬
)
‫و‬
(0.9m)
.
‫عالية‬ ‫بصرية‬ ‫ونوعية‬ ‫الكسر‬ ‫ضد‬ ‫وصالدة‬ ‫التلف‬ ‫ضد‬ ‫عالية‬ ‫بمقاومة‬ ‫الياك‬ ‫بلورة‬ ‫تمتاز‬
.

52. 52
Excited Level
m m m
ULL
LLL
Ground Level
‫النيدميوم‬ ‫ليزر‬
-
‫زجاج‬
(Neodymium:Glass)
‫النيدميوم‬ ‫بأيونات‬ ‫المطعم‬ ‫الزجاج‬ ‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬
(Nd+3
)
(
‫الفعالة‬ ‫األيونات‬
)
‫بنسبة‬
‫إلى‬ ‫تصل‬ ‫تطعيم‬
(6%)
.
‫أرجواني‬ ‫البلورة‬ ‫لون‬ ‫يكون‬
.
‫بضعة‬ ‫من‬ ‫البلورة‬ ‫وأبعاد‬
‫مايكرون‬
(10-6
m)
‫طول‬ ‫إلى‬
(2m)
‫وقطر‬
(8cm)
.
‫المصباح‬ ‫باستخدام‬ ‫الضخ‬
‫تتجاوز‬ ‫ال‬ ‫بكفاءة‬ ‫الوميضي‬
(1.5%)
‫تصل‬ ‫بكفاءة‬ ‫الموصالت‬ ‫أشباه‬ ‫ليزر‬ ‫باستخدام‬ ‫أو‬
‫إلى‬
(70%)
.
‫ا‬ ‫بنظام‬ ‫يعمل‬
‫الرباعية‬ ‫لمستويات‬
.
‫جيد‬ ‫تبريد‬ ‫وتحتاج‬
.
‫العمل‬ ‫ونمط‬
‫نبضي‬
.
‫هي‬ ‫ثالثة‬ ‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الموجية‬ ‫واألطوال‬
(1.4m)
‫و‬
(1.06m)
(
‫األقوى‬
)
‫و‬
(0.9m)

53. 53
‫سؤال‬
:
‫النيدميوم‬ ‫ليزر‬ ‫بين‬ ‫قارن‬
-
‫النيدميوم‬ ‫وليزر‬ ‫ياك‬
-
‫زجاج‬
.
‫جواب‬
:
‫النيدميوم‬ ‫بلورة‬ ‫ليزر‬
-
‫ياك‬
‫النيدميوم‬ ‫بلورة‬ ‫ليزر‬
-
‫زجاج‬
‫التلف‬ ‫ضد‬ ‫عالية‬ ‫مقاومة‬
‫أقل‬ ‫مقاومة‬
‫الكسر‬ ‫ضد‬ ‫عالية‬ ‫صالدة‬
‫أقل‬ ‫صالدة‬
‫مرات‬ ‫بعشر‬ ‫أعلى‬ ‫حرارية‬ ‫توصيلية‬ ‫لها‬
‫أقل‬ ‫حرارية‬ ‫توصيلية‬ ‫لها‬
‫والنبضي‬ ‫المستمر‬ ‫بالنمط‬ ‫يعمل‬ ‫الليزر‬
‫فقط‬ ‫النبضي‬ ‫بالنمط‬ ‫يعمل‬ ‫الليزر‬
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫بنظام‬ ‫يعمل‬
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫بنظام‬ ‫يعمل‬
‫النيدميوم‬ ‫أيونات‬ ‫هي‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬
‫النيدميوم‬ ‫أيونات‬ ‫هي‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬
‫حوالي‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫تركيز‬
1.5%
‫إلى‬ ‫يصل‬ ‫الفعالة‬ ‫األيونات‬ ‫تركيز‬
6%
‫كبيرة‬ ‫بأبعاد‬ ‫تصنيعها‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬
‫كبيرة‬ ‫بأبعاد‬ ‫تصنيعها‬ ‫يمكن‬
‫أعلى‬ ‫انصهارها‬ ‫درجة‬
‫أقل‬ ‫انصهارها‬ ‫درجة‬
‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬
‫أقل‬
‫أكبر‬ ‫االنبعاث‬ ‫خط‬ ‫عرض‬
‫أعلى‬ ‫ربح‬
‫أقل‬ ‫ربح‬
‫ضيق‬ ‫االمتصاص‬ ‫نطاق‬
‫عريض‬ ‫االمتصاص‬ ‫نطاق‬
‫أقل‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬
‫أكبر‬ ‫التلقائي‬ ‫االنبعاث‬ ‫معدل‬
‫أقل‬ ‫الطاقة‬ ‫خزن‬
‫أكبر‬ ‫الطاقة‬ ‫خزن‬
‫أقل‬ ‫الكلية‬ ‫الكفاءة‬
‫أعلى‬ ‫الكلية‬ ‫الكفاءة‬
(5%)
‫الموجي‬ ‫الطول‬
(1.06m)
‫الموجي‬ ‫الطول‬
(1.06m)
‫كمذبذب‬ ‫يعمل‬
(Oscillator)
‫كمضخم‬ ‫يعمل‬
(Amplifier)

54. 54
‫ألكساندرايت‬ ‫ليزر‬
(Alexandrite)
‫عام‬ ‫أكتشف‬
1693
‫بلورة‬ ‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫والوسط‬
(BeAl2O4)
‫الكروم‬ ‫بأيونات‬ ‫المطعمة‬
(Cr+3
)
.
‫هو‬ ‫الخارج‬ ‫الليزر‬ ‫لشعاع‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬
680nm
‫المنظومة‬ ‫تشغيل‬ ‫تم‬ ‫إذا‬
‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫من‬ ‫مدى‬ ‫ويعطي‬ ،‫الثالثية‬ ‫المستويات‬ ‫بنظام‬
(700-820)nm
‫تم‬ ‫إذا‬
‫الرباعية‬ ‫المستويات‬ ‫بنظام‬ ‫تشغيلها‬
.
‫السائلة‬ ‫احلالة‬ ‫ليزرات‬
(
‫الصبغة‬ ‫ليزر‬
)
(Dye Lasers)
‫واألجزاء‬ ‫القدرة‬ ‫ومجهز‬ ‫الضخ‬ ‫ومصدر‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫من‬ ‫الصبغة‬ ‫ليزر‬ ‫يتكون‬
‫الملحقة‬
.
‫الفعال‬ ‫الوسط‬
:
‫عضوية‬ ‫صبغة‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬
(Organic Dye)
‫محلول‬ ‫في‬ ‫مذابة‬
‫وغيرها‬ ‫األثيلي‬ ‫أوالكحول‬ ‫الماء‬ ‫مثل‬ ‫مناسب‬
.
‫الضخ‬ ‫مصدر‬
:
‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫يستخدم‬
(Flash Lamp)
‫الحالة‬ ‫ليزرات‬ ‫في‬ ‫كما‬
‫الصلبة‬
.
‫بخار‬ ‫ليزر‬ ‫مثل‬ ‫آخر‬ ‫ليزر‬ ‫شعاع‬ ‫باستخدام‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫ضخ‬ ‫يتم‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬
‫النحاس‬
(Cu-vapor Laser)
‫الضخ‬ ‫طريقة‬ ‫من‬ ‫أعلى‬ ‫كفاءة‬ ‫ذات‬ ‫تكون‬ ‫الطريقة‬ ‫وهذه‬
‫الوميضي‬ ‫بالمصباح‬
.
‫القدرة‬ ‫مجهز‬
(Power Supply)
‫الملحقة‬ ‫واألجزاء‬
(Accessories)
:
‫في‬ ‫ذكر‬ ‫كما‬
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬
.

55. 55
S
S
S
T
T
Excitation
Absorption
Absorption
Relaxation
Laser
‫يلي‬ ‫بما‬ ‫السائلة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬ ‫تمتاز‬
:
1
.
‫يسمى‬ ‫وهذا‬ ‫لليزر‬ ‫الموجية‬ ‫األطوال‬ ‫من‬ ‫عريضة‬ ‫حزمة‬ ‫على‬ ‫الحصول‬ ‫إمكانية‬
‫التنغيم‬
(Tuning)
2
.
‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫تكوين‬ ‫سهولة‬
(
‫المحلول‬ ‫في‬ ‫الصبغة‬ ‫إذابة‬
)
3
.
‫بسهولة‬ ‫الصبغة‬ ‫تركيز‬ ‫تغيير‬ ‫إمكانية‬
(
‫بتركيز‬ ‫زيادته‬ ‫أو‬ ‫المحلول‬ ‫بتخفيف‬ ‫تقليله‬
‫المحلول‬
)
4
.
‫بلورية‬ ‫عيوب‬ ‫توجد‬ ‫ال‬
5
.
‫التبريد‬ ‫عملية‬ ‫سهولة‬
‫المحلول‬ ‫تحريك‬ ‫خالل‬ ‫من‬

56. 56
‫هي‬ ‫السائلة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزرات‬ ‫مساوئ‬
:
1
.
‫السائل‬ ‫حركة‬ ‫بسبب‬ ‫االستقرار‬ ‫عدم‬
2
.
‫الليزر‬ ‫توليد‬ ‫منع‬ ‫إلى‬ ‫المذيب‬ ‫يسبب‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬
3
.
‫جدا‬ ‫كبير‬ ‫بشكل‬ ‫بالحرارة‬ ‫تتأثر‬
4
.
‫الضوء‬ ‫إلى‬ ‫تعرضها‬ ‫عند‬ ‫الصبغة‬ ‫تتحلل‬
‫الصبغة‬ ‫ليزرات‬ ‫أنواع‬ ‫أبرز‬ ‫من‬
:
1
.
‫رودامين‬ ‫الصبغة‬ ‫ليزر‬
6G
(R6G)
‫المدى‬ ‫في‬ ‫ويبعث‬
(570-610)nm
2
.
‫رودامين‬ ‫الصبغة‬ ‫ليزر‬
B
(RB)
‫المدى‬ ‫في‬ ‫ويبعث‬
(605-635)nm
3
.
‫الكومارين‬ ‫صبغة‬ ‫ليزر‬
(Coumarin)
‫المدى‬ ‫في‬ ‫ويبعث‬
(400-575)nm
4
.
‫البوليميثان‬ ‫صبغة‬ ‫ليزر‬
(Polymethane)
‫المدى‬ ‫في‬ ‫ويبعث‬
(710-
950)nm
‫الغازية‬ ‫احلالة‬ ‫ليزرات‬
(Gas Lasers)
‫الليزر‬ ‫يتكون‬
‫الضخ‬ ‫ومصدر‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬ ‫من‬ ‫الغازي‬
(
‫القدرة‬ ‫مجهز‬
)
‫واألجزاء‬
‫الملحقة‬
.
‫واحد‬ ‫غاز‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫السيراميك‬ ‫أو‬ ‫الزجاج‬ ‫من‬ ‫أنبوب‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬
‫مثل‬ ‫غازين‬ ‫من‬ ‫خليط‬ ‫أو‬ ‫والنيتروجين‬ ‫والهيدروجين‬ ‫والزينون‬ ‫األركون‬ ‫ليزرات‬ ‫مثل‬
‫الهيليوم‬ ‫ليزرات‬
-
‫وكلو‬ ‫الهيدروجين‬ ‫وفلوريد‬ ‫نيون‬
‫من‬ ‫أكثر‬ ‫من‬ ‫خليط‬ ‫أو‬ ‫الزينون‬ ‫ريد‬
‫ليزرات‬ ‫مثل‬ ‫غازين‬
CO2:N2:He
.
‫إلى‬ ‫الليزر‬ ‫توليد‬ ‫آلية‬ ‫حسب‬ ‫عديدة‬ ‫أنواع‬ ‫إلى‬ ‫الغازية‬ ‫الليزرات‬ ‫تقسم‬ ‫كما‬
:
1
.
‫مثل‬ ‫المتعادلة‬ ‫الغازات‬ ‫ليزرات‬
(He-Ne)
(He-Cd)
2
.
‫مثل‬ ‫األيونية‬ ‫الغازات‬ ‫ليزرات‬
(Ar+
)
‫و‬
(Kr+
)

57. 57
3
.
‫مثل‬ ‫الجزيئية‬ ‫الغازات‬ ‫ليزرات‬
(CO2)
‫و‬
(KrF)
‫حوالي‬ ‫الجزيئات‬ ‫أو‬ ‫الذرات‬ ‫تركيز‬ ‫يكون‬
(1018
-1019
)m3
‫منظومة‬ ‫حجم‬ ‫يكون‬ ‫لذلك‬
‫الصلبة‬ ‫الحالة‬ ‫ليزر‬ ‫منظومة‬ ‫حجم‬ ‫من‬ ‫أكبر‬ ‫الغازي‬ ‫الليزر‬
.
‫للغاز‬ ‫االمتصاص‬ ‫نطاق‬ ‫ألن‬ ‫الوميضي‬ ‫المصباح‬ ‫باستخدام‬ ‫الغازي‬ ‫الليزر‬ ‫ضخ‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬
‫جدا‬ ‫ضيقا‬ ‫يكون‬
.
‫قدرة‬ ‫مجهز‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬ ‫الضخ‬ ‫مصدر‬
‫إلى‬ ‫الكهربائية‬ ‫القدرة‬ ‫بتحويل‬ ‫يقوم‬ ‫كهربائية‬
‫األنبوب‬ ‫في‬ ‫كهربائيين‬ ‫قطبين‬
(
‫والكاثود‬ ‫األنود‬
)
‫الغاز‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫الذي‬
(
‫الغازات‬ ‫أو‬
)
‫للغاز‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫فيحدث‬
(
‫البالزما‬ ‫توليد‬
)
‫الليزر‬ ‫ويتولد‬
.
‫بارد‬ ‫هواء‬ ‫أو‬ ‫ماء‬ ‫مرور‬ ‫خالل‬ ‫من‬ ‫الكهربائي‬ ‫التفريغ‬ ‫أنبوب‬ ‫تبريد‬ ‫يتم‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬
‫حول‬
‫الغازات‬ ‫ضخ‬ ‫خالل‬ ‫من‬ ‫أو‬ ‫األنبوب‬
(
‫الغازات‬ ‫أو‬
)
‫أنبوب‬ ‫داخل‬ ‫إلى‬ ‫كبيرة‬ ‫بسرعة‬
‫التفريغ‬
.
‫عنه‬ ‫فصلها‬ ‫يمكن‬ ‫كما‬ ‫التفريغ‬ ‫أنبوب‬ ‫على‬ ‫ملصوقة‬ ‫الغازي‬ ‫الليزر‬ ‫مرايا‬ ‫تكون‬ ‫عادة‬
.
‫اهليليوم‬ ‫ليزر‬
-
‫نيون‬
(Helium-Neon)
‫ويعمل‬ ‫االستخدامات‬ ‫وكثير‬ ‫الكلفة‬ ‫قليل‬ ‫ألنه‬ ‫مهما‬ ‫الليزر‬ ‫هذا‬ ‫يعتبر‬
‫مستمر‬ ‫بنمط‬
(CW)
‫االستخدام‬ ‫عند‬ ‫خطر‬ ‫وليس‬
.
‫الهيليوم‬ ‫غازي‬ ‫من‬ ‫خليط‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫هو‬ ‫الفعال‬ ‫الوسط‬
(He)
‫والنيون‬
(Ne)
‫طولها‬ ‫زجاجية‬ ‫أنبوبة‬ ‫في‬ ‫موضوعين‬
(10-80)cm
‫وقطرها‬
(2-10)mm
‫تحت‬
‫ضغط‬
(8-12)Torr
.
‫إلى‬ ‫تحتاج‬ ‫المنظومة‬ ‫هذه‬ ‫ألن‬ ‫الحجم‬ ‫صغير‬ ‫يكون‬ ‫القدرة‬ ‫مجهز‬
‫قليلة‬ ‫كهربائية‬ ‫قدرة‬
‫لالشتغال‬
.
‫هو‬ ‫الخارج‬ ‫الموجي‬ ‫الطول‬
(632.8nm)
‫الحمراء‬ ‫المنطقة‬ ‫في‬
.

58. 58
‫الهيليوم‬ ‫ليزر‬ ‫لمنظومة‬ ‫مخطط‬
-
‫نيون‬
‫الهيليوم‬ ‫لليزر‬ ‫الطاقة‬ ‫مستويات‬ ‫مخطط‬
-
‫نيون‬