Language
Country/Area
No result found
السحر اللحظي لليزر: كيف تنتج تقنية التعديل Q نبضات شديدة الكثافة؟
في ظل التطور السريع لتكنولوجيا الليزر، تعد تقنية تعديل Q بلا شك واحدة من أكثر الابتكارات الملفتة للنظر. تسمح هذه التقنية لليزر بإنتاج نبضات ضوئية قصيرة وقوية وتلعب دورًا حيويًا في العلوم والصناعة والطب.
تعديل Q، المعروف أيضًا باسم توليد النبضة العملاقة أو تدمير Q، هو تقنية تمكن الليزر من إنتاج حزم خرج نبضية.
تم اقتراح تقنية تعديل Q لأول مرة بواسطة جوردون جود في عام 1958، وتم اكتشافها والتحقق منها بشكل مستقل من قبل آر دبليو هيلورث وإف جيه ماكلونج في مختبر أبحاث هيوز في عام 1961 أو 1962. لقد حققوا عرضًا توضيحيًا لتعديل Q في ليزر الياقوت باستخدام مصراع خلية Kerr المدفوع كهربائيًا.
مبدأ تعديل Q
إن جوهر تعديل Q هو وضع شكل ما من أشكال الامتصاص المتغير داخل تجويف الرنين البصري لليزر. عندما يعمل جهاز الامتصاص، لا يمكن للضوء المنبعث من وسط الكسب أن يعود، مما يمنع تشغيل الليزر. وهذا التوهين في التجويف يعادل انخفاضًا في عامل الجودة (عامل Q). وكلما زاد عامل Q، انخفضت الخسارة في كل حلقة.
من خلال تحويل عامل Q من منخفض إلى مرتفع، ترتفع شدة الضوء في الليزر بسرعة، مما ينتج عنه نبضة ضوئية قصيرة وتسمى هذه العملية بتكوين نبضة عملاقة.
تعديل Q النشط والسلبي
يمكن تقسيم تعديل Q إلى فئات نشطة وسلبية. يستخدم تعديل Q النشط مخففًا متغيرًا يتم التحكم فيه خارجيًا، وعادة ما يكون جهازًا ميكانيكيًا مثل مصراع الكاميرا أو المرآة الدوارة، لضبط عامل Q لليزر. ومن ناحية أخرى، يستخدم تعديل Q السلبي مادة ماصة قابلة للإشباع، وهي مادة تزداد نفاذيتها عندما تتجاوز شدة الضوء عتبة معينة.
في الوضع السلبي، مع زيادة طاقة الليزر، يقلل جهاز الامتصاص من الفقد بسرعة ويعزز تكوين نبضات ضوئية قوية.
الاختلافات في تقنية تعديل Q
من أجل تحسين استقرار النبض، قام العلماء أيضًا بتطوير عدة أنواع من تعديل Q، مثل تفريغ التجويف والتضخيم المتجدد. من بينها، يستخدم تفريغ التجويف مرآة تجويف عاكسة بنسبة 100%، والتي لا تنتج شعاع الإخراج عندما تكون قيمة Q عالية، وبدلاً من ذلك، يتم "تفريغ" الشعاع من التجويف بعد تأخير، بحيث يكون نبض الإخراج أقصر يمكن الحصول عليها من تعديل Q العادي.
الأداء والتطبيقات النموذجية
يمكن لأشعة الليزر ذات التضمين Q الشائعة، مثل ليزر Nd:YAG، إنتاج نبضات تدوم عشرات النانو ثانية، حتى لو كان متوسط الطاقة أقل من 1 واط، يمكن أن تصل الطاقة القصوى إلى عدة كيلووات. يمكن استخدام هذا الليزر عالي الذروة في المجالات التي تتطلب كثافة عالية، مثل قطع المعادن والتصوير المجسم النبضي.
إن قدرة الذروة العالية لليزر المشكل Q تجعله مستخدمًا على نطاق واسع في البصريات غير الخطية وقياس المسافة والتطبيقات الأخرى.
بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم الليزر المعدَّل Q على نطاق واسع في العلاج الطبي، وهو فعال بشكل خاص في إزالة الوشم. من خلال تفتيت جزيئات الحبر إلى جزيئات صغيرة يمكن التخلص منها عن طريق الجهاز اللمفاوي في الجسم، تتمتع هذه التقنية بمعدل نجاح مرتفع وغالبًا ما تتطلب علاجات متعددة.
التنمية المستقبلية
مع التقدم المتزايد في العلوم والتكنولوجيا، سوف تستمر تكنولوجيا تعديل Q في التطور، مما يزيد من توسيع آفاق تطبيقها في الطب والتصنيع والبحث العلمي وغيرها من المجالات. قد يؤدي ظهور تصميمات ومواد نظامية جديدة إلى أداء ليزر أكثر كفاءة.
في حياتنا اليومية، كيف يمكننا استخدام هذه التكنولوجيا لحل التحديات الحالية وخلق مستقبل أفضل؟
