الليزر (LASER) وهو اختصار لـ "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" أي تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المحفز, وهو اشعاع ضوئي (كهرومغناطيسي) أحادي الموجه ذو طاقة عالية وشديدة التماسك زمانياً ومكانياً.
يستخدم الليزر أشعة ضوئية احادية الطول الموجي أي لها نفس طول الموجة وهي تتولد في أنواع معينة من البلورات النقية. ويعمل جهاز الليزر على تسوية طور الموجات الضوئية بحيث تكون جميعها في نفس الطور، فتشتد طاقتها.
ويمكن تشبيه نبضة شعاع الليزر بالكتيبة العسكرية حيث يتقدم جميع العسكر بخطوات متوافقة منتظمة. وبينما يشع المصباح عادي الضوء في موجات ضوئية مبعثرة غير منتظمة فلا يكون لها طاقة الليزر، فتكون كالناس في الشارع كل منهم له اتجاه غير الآخر. ولكن باستخدام لبلورات من مواد مناسبة (مثل الياقوت الأحمر) عالية النقاوة يمكن تحفيز إنتاجها لأشعة ضوئية من لون واحد (أي ذو طول موجة واحدة) وكذلك تكون في طور موجي واحد. عندئذ تتطابق الموجات على بعضها البعض - عن طريق انعكاسها عدة مرات بين مرآتين داخل بلورة الليزر فتصبح كالعسكر في الكتيبة - فتنتظم الموجات وتتداخل تداخلا بناء وتخرج من الجهاز بالطاقة الكبيرة المرغوب فيها.
طريقة عمل الليزر
الليزر يتكون من وسط فعال موجود داخل تجويف عالى الانعكاس الضوئي، إضافة إلى وسيلة لتحفيز الوسط الفعال والتي قد تتم إما باستخدام شحنة كهربائية أو أشعة ضوئية أو تفاعل كيميائي بين مادتين يؤدي إلى تحفيز الوسط الفعال.
كما ذكرنا سابقاً بأن الوسط الفعال بنحصر ضمن حجرة تسمح للفوتونات بأن تسافر ذهاباً وإياباً داخل الوسط حتى يستمر التحفيز بشكل مستمر. تتم هذه العملية بواسطة مرآتين مقابلتين لبعضها البعض على طرفي الوسط الفعال. واحدة من هاتين المرآتين تكون عاكسة 100% وتكون الأخرى عاكسة جزئياً (أي أنها تمرر جزء من الضوء وتعكس المتبقي).
عندما يتم توليد الفوتونات بواسطة التحفيز الكهربائي أو الضوئي، فإن هذه الفوتونات تسير في الوسط الفعال إلى أن تصطدم بالمرآة العاكسة تماماً فتعود إلى داخل الوسط الفعال محفزّةً إياه أكثر وأكثر إلى أن تلتقي بالمرآة العاكسة جزئياً، عندها ينعكس جزء من هذه الفوتونات مجدداً إلى داخل الوسط الفعال بينما يخرج الجزء الآخر إلى الخارج على شكل شعاع الليزر. بإعتبار أن ليس كل الفوتونات المتولدة تخرج من الوسط الفعال وإنما فقط جزء منها، فإنه تم وضع مصطلح يسمى بالـ الكسب أو "Gain" والذي هو نسبة الطاقة المستهلكة في التحفيز (كهربائية، ضوئية الخ) إلى الطاقة الخارجة من الوسط الفعال على شكل شعاع ليزر. عملية توليد الطاقة اللازمة للتضخيم (التحفيز) تسمى بالضخ "Pumping". تكون هذه الطاقة كما ذكرنا آنفاً إما شحنة كهربائية أو ضوء في طول موجة مختلفة. قد يولد الضوء بواسطة مصباح فلاش أو ربما ليزر آخر. يشارك في تحديد طول موجة وشكل شعاع الليزر عدة عوامل مجتمعة منها: عملية الضخ أو التحفيز ، إضافة إلى خصائص وأبعاد وشكل الحجرة التي تحتوي على الوسط الفعال.
يمكن تلخيص متطلبات تشكيل شعاع ليزر :
(1) الوسط أو البلورة المنتجة لأشعة الليزر.
(2) طاقة كهربائية لتحفيز الوسط الفعال على إصدار الموجات الضوئية.
(3) عاكس للضوء (مرآة) عال الأداء.
(4) عدسة خروج الشعاع وقد تكون مستوية أو عدسة مقعرة.
(5) شعاع الليزر الخارج (خرج ليزري).
تطبيقات الليزر
* المجالات الصناعيّة : يدخل في عمليات القطع ولحام المواد الصلبة ومعالجتها حراريّاً.
* المجالات الطبيّة : مثل اعتلال شبكية العين, إزالة الشعر, إزالة الاورام العميقة في الجسم.
* المجالات الدفاعيّة : ومن أهمها الدفاع الصاروخي الموجه.
* المجالات العلميّة : تدخل في نثر الليزر، التذرية الليزريّة، والتحليل الطيفي.
* المجالات التجاريّة : من استخداماتها في المجال التجاري الأقراص المدمجة، ومؤشرات الليزر، وماسحات الباركود.
* الاتصالات اللاسلكية والفضائية.
