نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

محققان دانشگاه فنی وین ایده‌ای ارائه دادند که با استفاده از تکنیک‌های نور و لیزر اشیاء را نامرئی کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، پس از انتشار داستان‌های فانتزی “هری پاتر” شنل‌های نامرئی‌کننده یکی از پدیده‌های جالب توجه برای مردم جهان شد.

حال محققان دانشگاه فنی وین ایده‌ای ارائه کرده‌اند که با استفاده از فناوری‌های نوری مختلف این تخیل را به واقعیت تبدیل کنند.

 در این طرح محققان تلاش می‌کنند راه‌های عبور امواج نور از اشیای مات را بگیرند تا دیده نشوند.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

پروفسور “استفان روتر”(Stefan Rotter) یکی از محققان حاضر در این پروژه گفت: بسیاری از ترکیبات مانند حبه‌قند از نظر فنی مات محسوب می‌شوند چون نور در آنها بارها شکسته می‌شود و زمانی که پرتو نوری وارد آن می‌شود ممکن است در هر جهتی تغییر مسیر داده و تقریبا هیچ گاه در همان خط مستقیم منتشر نشود.

دکتر “آندره براندستتر”(Andre Brandstötter) یکی از محققان این مطالعه، گفت: ما نمی‌خواستیم امواج نور را مجددا مسیردهی کرده و یا نمی‌خواستیم آنها را با نمایش‌های اضافی بازسازی کنیم بلکه هدف ما این بود که موج نور اصلی را از طریق شیء طوری هدایت کنیم که گویی شیء در آنجا وجود ندارد.

وی افزود: شاید این صحبت‌ها عجیب به نظر برسد اما ما امروز با مواد خاص و فناوری‌های مختلف نوری می‌توانیم این پدیده را ایجاد کنیم.

هدف مورد نظر محققان این است که تلاش کنند این مدل پراکندگی نور را در اجسام مات از بین ببرند.

به این منظور دسته‌های موج لیزر پرانرژی از بالای جسم به آن تابانیده می‌شوند تا خواص ماده تغییر کرده و نوری از آن به محیط اطراف نرسد.

به گفته محققان مهم‌ترین نکته این است که انرژی در مکان و فضای مناسب نسبت به شی اعمال شود تا در مکان‌های مختلف کارکردهای مختلفی از انتشار تا جذب نور را انجام دهد و البته شی مورد نظر نیز باید واکنش مناسبی نسبت به این امواج داشته باشد و در واقع بتواند ویژگی‌های مورد انتشار را بروز دهد.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری
علم فیزیک – نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری

پروفسور روتر گفت: به لحاظ ریاضی، بلافاصله آشکار نیست که این امکان وجود دارد که چنین الگویی را برای تابش پیدا کنیم اما آنچه که واضح است این است که هر شی که می‌خواهیم شفاف کنیم، باید با الگوی مشخص خود، با توجه به جزئیات میکروسکوپی فرایند پراکندگی در داخل آن، تحت تابش قرار بگیرد.

وی خاطرنشان کرد: روشی که در حال حاضر توسعه دادیم، ما را قادر می‌سازد که الگوی درست را برای هر نوع شکست نور دلخواه محاسبه کنیم و تاکنون، شبیه سازی رایانه ای چند روش پیشنهادی را ارائه کرده است، اگرچه هنوز در عمل نشان داده نشده است.

با وجود اینکه این ایده باید به صورت عملی پیاده‌سازی شود تا صحت عملکرد آن سنجیده شود اما محققان معتقدند روش آنها با موفقیت روبرو خواهد شد.

نامرئی کردن اشیاء با فناوری‌های نوری ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا
علم فیزیک – ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا

دانشمندان دانشگاه RMIT در استرالیا و موسسه صنعتی پکن (BIT)  نازک‌ترین نمایشگر هولوگرافیکی دنیا را تولید کردند.

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، این فناوری یک تصویر سه بعدی را بر روی ماده‌ای با ضخامت فقط ۲۵ نانومتر کدگذاری می‌کند.

هولوگرام‌ها از طریق لیزر و با اصلاح‌کردن یک ماده ایجاد می‌شوند به طوری که بخش‌های مختلف آن نور را در فازهای مختلف منعکس کنند و به تماشاگر توهم عمق بدهند.

در حالت عادی، این امر نیازمند محیطی است که دارای ضخامت میلی‌متری باشد اما محققان موفق شدند هولوگرامی را بر روی یک صفحه با ضخامت ۱۰۰ برابر نازک‌تر  از صفحات کنونی ایجاد کنند؛ آن‌ها از ماده‌ای موسوم به عایق فیلم نازک توپولوژیکی و یک لیزر کاملا کنترل‌شده استفاده کردند.

دانشمندان پرتو لیزر را بر روی فیلم نازک تاباندند و بسته به شدت لیزر، توانستند ویژگی‌های فیلم را تغییر دهند. این امر به آن‌ها امکان کدگذاری یک هولوگرام در داخل این فیلم نازک را داد.

این تکنیک امکان تبدیل کردن سطوح نازک‌تر به نمایشگرهای هولوگرافیکی و همچنین تولید پیکسل‌های کوچک‌تر را می‌دهد. با تغییردادن اندازه نقطه هدف (spot) لیزر، هر پیکسل دارای ابعاد ۱۰۰ نانومتر خواهد بود و این امر موجب شفاف‌شدن تصویر از زوایای مختلف می‌شود.

تیم علمی به دنبال کوچک‌کردن اندازه نقطه هدف لیزر و در نتیجه کوچک‌ کردن پیکسل‌ها به کمتر از ۱۰۰ نانومتر است و این موضوع به آن‌ها امکان کدگذاری اطلاعات بیشتر در هر هولوگرام‌ را خواهد داد. این امر به نوبه خود امکان ایجاد تصاویر واضح‌تر و زاویه دید وسیع‌تر را فراهم خواهد کرد.

گام بعدی دانشمندان ایجاد فیلم نازک سخت است که بتوان آن را بر روی صفحه ال‌سی‌دی قرار دهند و این موضوع ایجاد نمایشگرهای هولوگرافیکی سه‌بعدی را به دنبال خواهد داشت.

آن‌ها همچنین به دنبال ایجاد فیلم‌های نازک انعطاف‌پذیر و ارتجاعی هستند که بتوان از آن‌ها بر روی طیف وسیعی از سطوح استفاده کرد؛ این موضوع دریچه جدیدی به سوی کارکردهای هولوگرافیکی باز خواهد کرد.

جزئیات فناوری جدید در Nature Communications قابل مشاهده است.

ساخت نازک‌ترین هولوگرام دنیا ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند 

فیزیک‌دانان در آلمان قطعه‌ی اپتیکیِ جدیدی را ساخته‌اند که قادر است دقیقاً یک فوتون را جذب کند. به گفته‌ی آن‌ها این قطعه از ویژگی‌های فیزیکی اتم‌های غول‌پیکر در ابعاد میکرونی معروف به اتم‌های ریدبرگ بهره می‌برد و می‌توان از آن در شبکه‌های محاسبات کوانتومی آینده بهره برد.

آن‌طور که سباستین هافربرث (Sebastian Hofferberth ) از دانشگاه اشتوتگارت توضیح می‌دهد، این قطعه ابتدا همانند عدسیِ عینک آفتابی عمل می‌کند اما به محض آن‌که اولین فوتونش را جذب می‌کند نسبت به نور شفاف می‌شود. به بیان هافربرث، یک کاربرد مهم این قطعه می‌تواند جذب تک‌فوتون‌ها از یک شبکه‌ی کوانتومی باشد. پتانسیل کاربردی دیگر، شمارنده‌ی فوتونیِ دقیق است که می‌توان با قرار دادن تعدادی از این قطعات در حالت متوالی آن را ساخت.

ابرِ اتمی

در قلب این قطعه ابری از اتم‌های روبیدیوم در ابعاد میکرونی قرار دارد که تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد شده‌اند. برای آن‌که این ابر اتمی تنها یک فوتون را جذب کند ابتدا یک نور لیزری، با انرژی دقیقاً برابر با انرژی تحریک خارجی‌ترین الکترون آن اتم‌ها به ۱۲۱ امین تراز انرژی، تابانده می‌شود. در آن حالت الکترون حدود هزاران مرتبه، نسبت به حالت پایه‌ی اتم، دورتر از هسته است. شعاع چنان اتم‌هایی بیشتر از میکرون است و به اتم‌های ریدبرگ معروفند.

وقتی یک اتم روبیدیوم در چنان ابری، یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، اولین اتم ریدبرگ ایجاد می‌شود و اتم دیگری نمی‌تواند فوتون دیگری را از پرتوی لیزری جذب کند. این به آن دلیل است که خارجی‌ترین الکترون اولین اتم ریدبرگ از هسته‌اش دور است و این ابر اتمی با تمام اتم‌های دیگر همپوشانی داشته و ساختار الکترونی آن‌ها را تغییر می‌دهد. به گفته‌ی هافربرث: «حضور اولین اتم ریدبرگ چنان تاثیر قدرتمندی دارد که شرایط تشدید را برای تمام اتم‌های دیگر تغییر می‌دهد». وی می افزاید: «اتم‌های ریدبرگ با همسایگان‌شان، که در حدود ۱۰ میکرونی آن‌ها قرار دارند، می‌توانند برهم‌کنش کنند. چون دیگر اتم‌ها قادر نیستند فوتون‌ها را جذب کنند، بنابراین ابر شفاف می‌شود.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند
علم فیزیک – قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

تصویری هنری از چهار فوتون که از سمت چپ به یک قطعه نزدیک می‌شوند. قبل از آنکه فوتون فرا برسد، قطعه شامل گازی از اتم‌های فوق‌سرد است (نقاط کوچک). با این حال وقتی یک فوتون جذب می‌شود یک اتم ریدبرگ (نقطه‌ی قهوه‌ای رنگ بزرگ) ایجاد می‌شود که گاز را تغییر داده و آن را شفاف می‌سازد تا سه الکترون عقبی از سمت راست خارج شوند.

پژوهش‌گران برای اثبات اینکه تنها یک فوتون جذب شده است از این واقعیت بهره برده‌اند که الکترون بیرونی به شکل ضعیفی به هسته‌ی اتم ریدبرگ مقید است. به گفته‌ی هافربرث: «آن‌ها بسیار آسیب‌پذیرند». بنابراین برای اثبات آن‌که این ابر تنها یک فوتون جذب کرده‌ است، او و همکارانش اتم ریدبرگ را به یون روبیدیوم تبدیل کرده‌اند. آنان این کار را با لگدزدن به خارجی‌ترین الکترون به انجام رسانده‌اند. سپس تعداد یون‌های روبیدیوم حاضر را شمرده و تنها یکی را اندازه گرفته‌اند.

فرآیند ظریف

به گفته‌ی هافربرث، ایجاد این جاذب فوتون به لحاظ تجربی کاری دشوار است. هرچند سردسازی و بدام اندازی لیزری اتم‌های روبیدیوم یک فناوری استاندارد است، اما ایجاد یک ابر اتمی و تک‌اتم ریدبرگ هنوز فرآیندی بسیار ظریف به حساب می‌آید.

الکسی گوشکف (Alexey Gorshkov)، فیزیک‌پیشه‌ای از دانشگاه مریلند که با هافربرث قبلاً همکاری داشته ولی در این پژوهش اخیر درگیر نبوده است، می‌گوید مفهومی که پشت این جاذب تک-فوتونی نهفته است اولین بار در سال ۲۰۱۱ پیشنهاد شده است. به بیان گوشکف: «این بچه‌ها را آن را به اجرا درآورده‌اند که خیلی باحال است». با این حال وی خاطر نشان می‌کند که وقتی این قطعه یک تک‌فوتون را جذب می‌کند، سیگنال فوتون‌های متوالی گذرنده از آن را نیز مغتشش می‌کند که ممکن است استفاده آن را در کاربردهای اطلاعات کوانتومی پیچیده سازد.

هافربرث توضیح می‌دهد که هدف تیم او ایجاد آرایه‌ای از ابزارهای عمومی است تا با دقت فوتون‌ها را به شکل انفرادی اضافه، کسر و کنترل کند. وی می‌گوید: «اکنون ما نسخه‌ی بسیار اولیه‌ای از چنان ابزاری را برای دست‌کاری نور ساخته‌ایم». یک جاذب تک‌الکترونی مشابه بر اساس سازوکار فیزیکی مختلف در سال ۲۰۱۵ توسط باراک دایان (Barak Dayan) و همکارانش در موسسه‌ی علوم وایزمن رونمایی شده است و خیلی زود است که بتوان گفت کدام‌یک ابزار موثرتری خواهد بود. بر اساس آنچه هافربرث بیان می‌دارد، گام بعدی ایجاد قطعه‌ای است که عمل معکوس را انجام دهد یعنی گردآوری اتم‌هایی که بتوانند دقیقاً یک فوتون تولید کنند.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز توصیف شده است.

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، علم فیزیک ، فیزیک نور ، اپتیک ، فیزیک الکتریسیته ، الکترونیک ، فیزیک کوانتوم ، الکترومغناطیس ، هسته ای ، فیزیک مدرن ، صوت ، علوم

منبع : انجمن فیزیک ایران 

قطعه‌ای که فقط یک فوتون جذب می‌کند

رسیدن به دمایی بالاتر از هسته خورشید با فناوری جدید لیزری

رسیدن به دمایی بالاتر از هسته خورشید با فناوری جدید لیزری

فیزیکدانان نظری امپریال کالج لندن، یک مکانیسم بسیار سریع حرارتی ابداع کردند که می‌تواند مواد خاص را در کمتر از یک میلیون میلیونیوم از ثانیه به ۱۰ میلیون درجه از گرما برساند.

علم فیزیک - رسیدن به دمایی بالاتر از هسته خورشید با فناوری جدید لیزریرسیدن به دمایی بالاتر از هسته خورشید با فناوری جدید لیزری

به گزارش سرویس علمی ایسنا، لیزر‌ها می‌توانند مواد را با درجه حرارتی گرمتر از دمای مرکز خورشید و تنها در ۲۰ کوآدریلیون از یک ثانیه گرم کنند.

این روش می تواند با راه‌های جدیدی از تحقیقات در زمینه انرژی همجوشی گرما باشد، که در آن دانشمندان به دنبال تکرار توانایی خورشید برای تولید انرژی پاک می‌گردند.

میزان گرمایش این روش حدود ۱۰۰ برابر سریع تر از میزانی است که هم‌اکنون در آزمایشات همجوشی با استفاده از پرانرژی‌ترین سیستم لیزر در جهان در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور کالیفرنیا دیده می‌شود.

محققان چندین سال است که به عنوان بخشی از تلاش خود برای ایجاد انرژی همجوشی، از لیزر‌های پر‌قدرت برای گرم کردن مواد استفاده می‌کنند.

در این پژوهش جدید، فیزیکدانان امپریال کالج درپی راه‌هایی برای گرم کردن مستقیم یون‌ها که ذرات تشکیل دهنده بخش عمده‌ای از ماده می‌باشند، بودند.

هنگامی که لیزر برای گرم کردن اکثر مواد استفاده می‌شود، انرژی لیزر اول الکترون‌های هدف را گرم می‌کند. این روش گرم کردن یون‌ها، روند حرارت‌دهی را نسبت به زمانیکه یون‌ها را به طور مستقیم حرارت می‌دهیم آهسته تر می‌کند.

محققان امپریال کالج کشف کردند که وقتی یک لیزر با شدت بالا در نوع خاصی از مواد تابانده می‌شود، یک شوک الکترواستاتیک تولید می‌کند که می‌تواند یون‌ها را به طور مستقیم گرم کند.

آرتور تورل، مولف ارشد این پژوهش اظهار کرد:این یک نتیجه کاملا غیر‌منتظره است. یکی از مشکلات پژوهش همجوشی، گرفتن انرژی لیزر در جای مناسب و در زمان مناسب است. این روش انرژی را مستقیما در یونها به‌کار می‌برد.

این یافته‌ها در مجله Nature Communications منتشر شده است.

تولید حرارت مرکز خورشید روی زمین

تولید حرارت مرکز خورشید روی زمین

دانشمندان سیستم لیزری جدیدی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند دمای مواد را در کمتر از ۲۰ کوادریلیوم یک ثانیه تا درجه‌ای داغتر از مرکز خورشید حرارت دهد، یعنی دمایی برابر ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد.

علم فیزیک - تولید حرارت مرکز خورشید روی زمینتولید حرارت مرکز خورشید روی زمین

براساس گزارش ساینس الرت،‌ این کشف می‌تواند دستیابی به انرژی گداخت گرماهسته‌ای را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر سازد، این یعنی تولید انرژی پایدار، بی‌انتها و پاک براساس فرایندی که خورشید از آن برای تولید گرما استفاده می‌کند.

چالشی که برای دستیابی به انرژی گرماهسته‌ای وجود دارد، درست مانند مشکلاتی که برای تولید هر نوع انرژی وجود دارد، بالاتر بودن خروجی فرایند نسبت به ورودی آن است، یعنی انرژی که تولید می‌شود باید بسیار بیشتر از انرژی باشد که برای تولید صرف شده‌است، در عین حال ایجاد حرارتی بیشتر از مرکز خورشید کار چندان ساده‌ای نیست.

فناوری‌های لیزری موجود از بهره‌وری کافی برخوردار نیستند از این رو روند تولید انرژی با استفاده از آنها مقرون به صرفه نخواهد بود، اما گروهی از دانشمندان کالج امپریال لندن در بریتانیا مدلی برای لیزر ارائه داده‌اند که می‌تواند با سرعتی ۱۰۰ برابر سریعتر از قدرتمند‌ترین تجهیزات گداختی جهان اجسام را گرم کند.

اگرچه این مدل درحال حاضر یک طرح نظری است، اما رویکردی کاملا جدید در فرایند حرارت‌زایی به شمار می‌رود. تجهیزات گداختی کنونی از لیزرها برای انتقال انرژی گرمایی به الکترون‌های درون ماده استفاده می‌شود تا منجر به گرم شدن یون‌ها شده و حرارتی بسیار بالا به دست آید.

مدل لیزری جدید نیاز به یکی از این مراحل را با ذخیره‌سازی امواج ضربه‌ای یا شاک‌ویو الکتروستاتیکی که توسط پرتوهای لیزری ایجاد می‌شوند برای گرم ساختن مستقیم یون‌ها، از بین برده‌است.

محققان در شبیه‌سازی‌های متعدد رایانه‌ای دریافتند درصورتی که از موادی استفاده شود که از ترکیبات ویژه یونی ساخته شده‌اند، می‌توان این یون‌ها را با استفاده از شاک‌ویوهای لیزری با سرعت‌های متنوعی به حرکت درآورد که این فرایند در نهایت منجر به ایجاد حرارت اصطکاکی خواهد‌شد. به نظر می‌آید این اثر روی مواد جامدی مانند پلاستیک که از دو نوع یون برخوردارند، بیشتر از دیگر مواد است. فرایند جدید باعث می‌شود یون‌های پلاستیک ۱۰ برابر حد معمول به یکدیگر فشرده شوند و برآورد نهایی شاک‌ویو‌ها، برخورد‌های یونی، و افزایش تراکم تولید حجم بی‌نهایتی از حرارت خواهد بود.

محققان در مرحله بعدی قصد دارند تجهیزات لیزری که طراحی‌کرده‌اند را بسازند و حرارتی که تاکنون به صورت نظری به آن رسیده‌اند را در به صورت عملی تولید کنند.

منبع : همشهری آنلاین

کاربرد های لیزر

کاربرد های لیزر

کاربرد های لیزر در فیزیک و شیمی

اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده اند. بنابراین طبیعی است که استفاده از لیزر در فیزیک و شیمی از اولین کاربردهای لیزر باشند
رشته دیگری که در آن لیزر نه تنها امکانات موجود را افزایش داده بلکه مفاهیم کاملا جدیدی را عرضه کرده است طیف نمایی است. اکنون با بعضی از لیزرها می توان پهنای خط نوسانی را تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد ( هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ ) و با این کار اندازه گیری های مربوط به طیف نمایی با توان تفکیک چند مرتبه بزرگی ( ۳ تا ۶) بالاتر از روش های معمولی طیف نمایی امکان پذیر می شوند. لیزر همچنین باعث ابداع رشته جدید طیف نمایی غیر خطی شد که در آن تفکیک طیف نمایی خیلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوپلر اعمال می شود. این عمل منجر به بررسیهای دقیقتری از خصوصیات ماده شده است.
در زمینه شیمی از لیزر هم برای تشخیص و هم برای ایجاد تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیر استفاده شده است. ( فوتو شیمی لیزری) به ویژه در فون تشخیص باید از روش های (پراکندگی تشدیدی رامان ) و ( پراکندگی پاد استوکس همدوس رامان ) (CARS) نام ببریم. به وسیله این روشها می توان اطلاعات قابل ملاحظه ای درباره خصوصیات مولکولهای چند اتمی به دست آورد ( یعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن – ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس). روش CARS همچنین برای اندازه گیری غلظت و دمای یک نمونه مولکولی در یک ناحیه محدود از فضا به کار می رود. از این توانایی برای بررسی جزئیات فرایند احتراق شعله و پلاسما ( تخلیه الکتریکی) بهره برداری شده است.
شاید جالبتری کاربرد شیمیایی ( دست کم بالقوه ) لیزر در زیمنه فوتو شیمی باشد. اما باید در نظر داشته باشیم به خاطر بهای زیاد فوتونهای لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهایی خیلی زیاد باشد. یکی از این موارد جداسازی ایزوتوپها است.

کاربرد های لیزر در زیست شناسی

از لیزر به طور روزافزونی در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شود. اینجا هم لیزر می تواند ابزار تشخیص و یا وسیله برگشت ناپذیر مولکولهای زنده یک سلول و یا یک بافت باشد. ( زیست شناسی نوری و جراحی لیزری)
در زیست شناسی مهمترین کاربرد لیزر به عنوان یک وسیله تشخیصی است. ما در اینجا تکنیک های لیزری زیر را ذکر می کنیم :

الف) فلوئورسان القایی به وسیله تپهای فوق العاده کوتاه لیزر در DNA در ترکیب رنگی پیچیده DNA و در مواد رنگی موثر در فتوسنتز
ب) پراکندگی تشدیدی رامان به عنوان روشی برای مطالعه ملکولهای زنده مانند هموگلوبین و یا رودوپسین ( عامل اصلی در سازوکار بینایی)
ج) طیف نمایی همبستگی فوتونی برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار و درجه انبوهش انواع ملکولهای زنده
د) روشهای تجزیه فوتونی درخشی پیکوثانیه ای برای کاوش رفتار دینامیکی مولکولهای زنده در حالت برانگیخته

به ویژه باید از روشی موسوم به میکروفلوئورمتر جریان یاد کرد. در اینجا سلولهای پستانداران در حالت معلق مجبور می شوند که از یک اتاقک مخصوص جریان عبور کنند که در آنجا ردیف می شوند و سپس یکی یکی از باریکه کانونی شده لیزر یونی آرگون عبور می کنند. با قرار دادن یک آشکارساز نوری در جای مناسب می توان این کمیت ها را اندازه گیری کرد :
الف) نورماده ای رنگی که به یک جزء خاص تشکیل دهنده سلول یعنی DNA متصل ( که اطلاعاتی راجع بع مقدار آن جزء تشکیل دهنده سلول را به دست می دهد) امتیاز میکروفلوئورمتری جریان در این است که اندازه گیری ها را برای تعداد زیادی از سلولها در مدت زمان محدود میسر می سازد. به این وسیله می توانیم دقت خوبی برای اندازه گیری آماری داشته باشیم.
در زیست شناسی از لیزر برای ایجاد تغییر برگشت ناپذیر در ملکولهای زنده و یا اجزای تشکیل دهنده سلول هم استفاده می شود. به ویژه تکنیک های معروف به ریز – باریکه را ذکر می کنیم. در اینجا نور لیزر ( مثلا یک لیزر Ar+ تپی ) به وسیله یک عدسی شیئی میکروسکوپ مناسب در ناحیه ای از سلول با قطری در حدود طول موج لیزر (۰۵ µm) کانونی می شود منظور اصلی از این تکنیک مطالعه رفتار سلول پس از آسیبی است که با لیزر در ناحیه خاصی از آن ایجاد شده است.
در زمینه پزشکی بیشترین کاربرد لیزرها در جراحی است ( جراحی لیزری) اما در بعضی موارد لیزر برای تشخیص نیز به کار می رود. ( استفاده بالینی از میکروفلوئورمتر جریان – سرعت سنجی دوپلری برای اندازه گیری سرعت خون – فلوئورسان لیزری – آندوسکوپی نای برای آشکارسازی تومورهای ریوی در مراحل اولیه
در جراحی از باریکه کانونی شده لیزر ( اغلب لیزر CO2 ) به جای چاقوی جراحی معمولی ( یا برقی ) استفاده می شود. باریکه فروسرخ لیزر CO2 به شدت به وسیله ملکولهای آب موجود در بافت جذب می شود و موجب تبخیر سریع این ملکولها و در نتیجه برش بافت می شود. برتریهای اصلی چاقوی لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :

الف) دقت بسیار زیاد به ویژه هنگامی که باریکه با یک میکروسکوپ مناسب هدایت شود ( جراحی لیزر)
ب) امکان عمل در نواحی غیر قابل دسترس.. بنابراین عملا هر ناحیه از بدن را که با یک دستگاه نوری مناسب ( مثلا عدسی ها و آینه ها) قابل مشاهده باشد می توان به وسیله لیزر جراحی کرد.
ج) کاهش فوق العاده خونروی در اثر برش رگهای خونی به وسیله باریکه لیزر ( قطر رگی حدود ۰/۵ mm )
د) آسیب رسانی خیلی کم به بافتهای مجاور ( حدود چند میکرومتر) اما در مقابل این برتریها باید اشکالات زیر را هم در نظر داشت :

الف) هزینه زیاد و پیچیدگی دستگاه جراحی لیزری
ب) سرعت کمتر چاقوی لیزری
ج) مشکلات قابلیت اعتماد و ایمنی مربوط به چاقوی لیزری

با این اشاره اجمالی به جراحی لیزری اکنون می خواهیم به شرح مفصلتری از تعدادی از این کاربردها بپردازیم . در چشم بیماران مبتلا به مرض قند استفاده شده است در این مورد باریکه لیزر به وسیله عدسی چشم بر روی شبکیه کانونی می شود. پرتو سبز لیزر به شدت به وسیله گلبول های سرخ جذب می شود و اثر حرارتی حاصل باعث اتصال دوباره شبکیه یا انعقاد رگهای آن می شود. اکنون لیزر استفاده روزافزونی در گوش و حلق و بینی پیدا کرده است. استفاده از لیزر در این شاخه از جراحی جذابیت خاصی دارد. زیرا با اعضایی مانند نای – حلق و گوش میانی سروکار دارد که به علت عدم دسترسی به آن ها جراحی معمولی مشکل است. اغلب در این مورد لیزر همراه با یک میکروسکوپ استفاده می شود. همچنین لیزر برای جراحی داخل دهان نیز مفید است ( برای برداشتن غده های مخاطی ). امتیازات اصلی در اینجا جلوگیری از خونریزی و فقدان لختگی خون و درد پس از عمل جراحی و بهبود سریع بیمار است. لیزر همچنین اهمیت خود را در بهبود خونریزیهای سنگین در جهاز هاضمه ثابت کرده است. در این حالت باریکه لیزر ( معمولا لیزر نئودمیوم یا آرگون یونی ) به وسیله یک تار نوری مخصوص که در داخل یک آندوسکوپی داخلی قرار گرفته است پرتو لیزر را به ناحیه مورد معالجه هدایت می کند. لیزر همچنین در بیماری زنان مفید است درحالی که اغلب به همراه یک میکروسکوپ استفاده می شود. کاهش قابل ملاحظه درد و لخته شدن خون ارزش مجدد چاقوی لیزری را بیان می کند. در پوست درمانی اغلب از لیزر برای برداشتن خالها و معالجه امراض رگها استفاده می شود. بالاخزه استفاده از لیزرها در جراحی عمومی و جراحی غده امیدوار کننده است.

کاربرد های لیزر ارتباط نوری

استفاده از باریکه لیزر برای ارتباط در جو به خاطر دو مزیت مهم اشتیاق زیادی برانگیخت :
الف) اولین علت دسترسی به پهنای نوار نوسانی بزرگ لیزر است. زیرا مقدار اطلاعات قابل انتقال روی یک موج حامل متناسب با پهنای نوار آن است. فرکانس موج حامل از ناحیه میکروموج بخ ناحیه نور مرئی به اندازه ۱۰۴ برابر افزایش می یابد و در نتیجه امکان استفاده از یک پهنای بزرگتر را به ما می دهد.
ب) علت دوم طول موج کوتاه تابش است. چون طول موج لیزر نوعا حدود ۱۰۴ مرتبه کوچکتر از امواج میکرو موج است با قطر روزنه یکسان D واگرایی امواج نوری به اندازه ۱۰۴ مرتبه نسبت به واگرایی امواج میکرو موج کوچکتر است. بنابراین برای دستیابی به این واگرایی آنتن یک سیستم اپتیکی می تواند به مراتب کوچکتر باشد. اما این دو امتیاز مهم با این واقعیت خنثی می شوند که باریکه نوری تحت شرایط دید ضعیف در جو به شدت تضعیف می شود. در نتیجه استفاده از لیزرها در ارتباطات فضای باز ( هدایت نشده ) فقط در مورد این موارد توسعه یافته اند :
الف) ارتباطات فضایی بین دو ماهواره و یا بین یک ماهواره و یک ایستگاه زمینی که در یک شرایط جوی مطلوب قرار گرفته است. لیزرهایی که در این مورد استفاده می شوند عبارتند از :
Nd:YAG ( با آهنگ انتقال ۱۰۹ بیت در ثانیه ) و یا CO2 با آهنگ انتقال ۳*۱۰۸ بیت در ثانیه ). گرچه CO2 نسبت به Nd: YAG دارای بازدهی بالاتری است و لی دارای این اشکال است که نیاز به سیستم آشکارسازی پیچیده تری دارد و طول موج آن هم به اندازه ۱۰ مرتبه بزرگتر از طول موج Nd : YAG است.
ب) ارتباطات بین دو نقطه در یک مسافت کوتاه مثلا انتقال اطلاعات درون یک ساختمان. برای این منظور از لیزرهای نیمرسانا استفاده می شود.
اما زمینه اصلی مورد توجه در ارتباطات نوری مبتنی بر انتقال از طریق تارهای نوری است. انتقال هدایت شده نور در تارهای نوری پدیده ای است که از سالها پیش شناخته شده است اما تارهای نوری اولیه فقط در مسافت های خیلی کوتاه مورد استفاده قرار می گرفتند مثلا کاربرد متعارف آن ها در وسایل پزشکی برای اندوسکوپی است. بنابراین در اواخر سال ۱۹۶۰ تضعیف در بهترین شیشه های نوری در حدود ۱۰۰۰ دسی بل بر کیلومتر بود. از آن زمان پیشرفت تکنیکی شیشه و کوارتز باعث تغییر شگفت انگیز در این عدد شده است به طوری که این تضعیف برای کوارتز به ۵/۰ دسی بل بر کیلومتر رسیده است. این تضعیف فوق العاده کوچک آینده مهمی را برای کاربرد تارهای نوری در ارتباطات راه دور نوید می دهد سیستم ارتباطات تارهای نوری نوعا شامل یک چشمه نور یک جفت کننده نوری مناسب برای تزریق نور به تارها و درانتها یک فوتودیود است که باز هم به تار متصل شده است. تکرار کننده شامل یک گیرنده و یک گسیلنده جدید است. چشمه نور سیستم اغلب لیزرهای نیمرسانای نا هم پیوندی دوگانه است. اخیرا طول عمر این لیزرها تا حدود ۱۰۶ ساعت رسیده است. گرچه تا کنون اغلب از لیزر گالیم ارسنید GaAs استفاده شده است ولی روش بهتر استفاده از لیزرهای نا هم پیوندی است که در آنها لایه فعال ترکیبی از آلیاژ چهارگانه به صورت In1-x Gax Asy P1-y است. در این حالت لبه های P ,n پیوندگاه از ترکیب دوگانه InP تشکیل شده است و با استفاده از ترکیب y=2v2x می توان ترتیبی داد که چهار آلیاژ چهارگانه شبکه ای که با InP جور شود با انتخاب صحیح x طول موج تابش را طوری تنظیم کرد که در اطراف µm 3/1 و یا اطراف ۶/۱ µm واقع شود که به ترتیب مربوط به دو مینیموم جذب در تار کوارتز هستند. بسته به قطر d هسته مرکزی تار ممکن است از نوع تک مدباشد برای آهنگ انتقال متداول فعلی حدود ۵۰ مگابیت در ثانیه معمولا از تارهای چند مدی استفاده می شود. برای آهنگ انتقال های بیشتر تارهای تک مدی مناسبتر به نظر می رسند. گیرنده معمولا یک فوتودیود بهمنی است اگر چه ممکن است از یک دیود PIN و یک دیود تقویت کننده حالت جامد مناسب نیز استفاده کرد.

کاربرد های لیزر اندازه گیری و بازرسی

خصوصیات جهتمندی درخشایی و تکفامی لیزر باعث کاربردهای مفید زیادی برای اندازه گیری و بازرسی در رشته مهندسی سازه و فرایندهای صنعتی کنترل ابزار ماشینی شده است. در این بخش تعیین فاصله بین دو نقطه و بررسی آلودگی را نیز مد نظر قرار می دهیم
یکی از معمولترین استفاده های صنعتی لیزر هم محور کردن است. برای اینکه یک خط مرجع مستقیم برای هم محور کردن ماشین آلات در ساخت هواپیما و نیز در مهندسی سازه برای ساخت بناها پلها و یا تونلها داشته باشیم استفاده از جهتمندی لیزر سودمند است. در این زمینه لیزر به خوبی جای وسایل نوری مانند کلیماتور و تلسکوپ را گرفته است. معمولا از یک لیزر هلیم – نئون با توان کم استفاده می شود و هم محور کردن عموما به کمک آشکارسازهای حالت جامد به شکل ربع دایره ای انجام می شود. محل برخورد باریکه لیزر روی گیرنده با مقدار جریان نوری روی هر ربع دایره معین می شود. در نتیجه هم محور شدن بستگی به یک اندازه گیری الکتریکی دارد و در نتیجه نیازی به قضاوت بصری آزمایشگر نیست. در عمل دقت ردیف شدن از حدود ۵µm تا حدود ۲۵µm به دست آمده است.
از لیزر برای اندازه گیری مسافت هم استفاده شده است. روش استفاده از لیزر بستگی به بزرگی طول مورد نظر دارد
برای مسافتهای کوتاه تا ۵۰ متر روشهای تداخل سنجی به کار گرفته می شوند که در آن ها از یک لیزر هلیم – نئون پایدار شده فرکانسی به عنوان منبع نور استفاده می شود. برای مسافتهای متوسط تا حدود ۱ کیلومتر روشهای تله متری شامل مدوله سازی دامنه به کار گرفته می شود. برای مسافت های طولانی تر می توان زمان در راه بودن تپ نوری را که از لیزر گسیل شده است و از جسمی بازتابیده می شود اندازه گیری کرد.
در اندازه گیری تداخل سنجی مسافت از تداخل سنج مایکلسون استفاده می شود. باریکه لیزر به وسیله یک تقسیم کننده نور به یک باریکه اندازه گیری و یک باریکه مرجع تقسیم می شود باریکه مرجع با یک آینه ثابت بازتابیده می شود در حالی که باریکه اندازه گیری از آینه ای که به جسم مورد اندازه گیری متصل شده است بازتاب پیدا می کند. سپس دو باریکه بازتابیده مجددا با یکدیگر ترکیب می شوند به طوری که با هم تداخل می کنند و دامنه ترکیبی آن ها با یک آشکار ساز اندازه گیری می شود. هنگامی که محل جسم در جهت باریکه به اندازه نصف طول موج لیزر تغییر کند سیگنال تداخل از یک ماکزیموم به یک مینیموم می رسد و سپس دوباره ماکزیموم می شود. بنابراین یک سیستم الکترونیکی شمارش فریزها می تواند اطلاعات مربوط به جابجایی جسم را به دست دهد. این روش اندازه گیری معمولا در کارگاههای ماشین تراش دقیق مورد استفاده قرار می گیرد و امکان اندازه گیری طول با دقت یک در میلیون را می دهد. باید یادآوری کرد که در این روش فقط می توان فاصله را نسبت به یک مبدا اندازه گیری کرد. برتری این روش در سرعت دقت و انطباق با سیستم های کنترل خودکار است.
برای فاصله های بزرگتر از روش تله متری مدوله سازی دامنه استفاده می شود و فاصله روی اختلاف فاز بین دو باریکه لیزر مدوله می شود و فاصله از روی اختلاف فار بین دو باریکه گسیل شده و بازتابیده معین می شود. باز هم دقت یک در میلیون است. از این روش در مساحی زمین و نقشه کشی استفاده می شود. برای فواصل طولانی تر از ۱ کیلومتر فاصله با اندازه گیری زمان پرواز یک تپ کوتاه لیزری گسیل شده از لیزر یاقوت و یا لیزر CO2 انجام می گیرد. این کاربردها اغلب اهمیت نظامی دارند و در بخشی جداگانه بحث خواهد شد کاربردهای غیر نظامی مانند اندازه گیری فاصله بین ماه و زمین با دقتی حدود ۲۰ سانتی متر و تعیین برد ماهواره ها هم قابل ذکر است.
درجه بالای تکفامی لیزر امکان استفاده از آن را برای اندازه گیری سرعت مایعات و جامدات به روش سرعت سنجی دوپلری فراهم می سازد. در مورد مایعات می توان باریکه لیزر را به مایع تابانده و سپس نور پراکنده شده از آن را بررسی کرد. چون مایع روان است فرکانس نور پراکنده شده به خاطر اثر دوپلر کمی با فرکانس نور فرودی تفاوت دارد. این تغییر فرکانس متناسب با سرعت مایع است. بنابراین با مشاهده سیگنال زنش بین دو پرتو نور پراکنده شده و نور فرودی در یک آشکار ساز می توان سرعت مایع را اندازه گیری بدون تماس انجام می شود. و نیز به خاطر تکفامی بالای نور لیزر برای برد وسیعی از سرعتها خیلی دقیق است.
یکی از سرعت سنجهای خاص لیزر اندازه گیری سرعت زاویه ای است. وسیله ای که برای این منظور طراحی شده است ژیروسکوپ لیزرینامیده می شود و شامل لیزری است که کاواک آن به شکل حلقه ای است که از سه آینه به جای دو آینه معمول استفاده می شود. این لیزر می تواند نوسان مربوط به انتشار نور را هم در جهت عقربه ساعت و هم در خلاف آن به دور حلقه تامین کند. فرکانسهای تشدیدی مربوط به هر دو جهت انتشار را می توان با استفاده از این شرط که طول تشدید کننده ( حلقه ای ) برابر مضرب صحیحی از طول موج باشد به دست آورد. اگر حلقه در حال چرخش باشد در مدت زمانی که لازم است نور یک دور کامل بزند زاویه آینه های تشدید کننده به اندازه یک مقدار خیلی کوچک ولی محدود حرکت خواهد کرد. طول موثر برای باریکه ای در همان جهت چرخش تشدید کننده می چرخد کمی بیشتر از باریکه ای است که در جهت عکس می چرخد. در نتیجه فرکانس های دو باریکه ای که در خلاف جهت یکدیگر می چرخند کمی تفاوت دارد و اختلاف این فرکانسهای متناسب با سرعت زاویه ای تشدید کننده است . با ایجاد تپش بین دو باریکه می توان سرعت زاویه ای را اندازه گیری کرد. ژیروسکوپ لیزری امکان اندازه گیری با دقتی را فراهم می کند که قابل مقایسه با دقت پیچیده ترین و گرانترین ژیروسکوپ های معمولی است.
کاربرد مصرفی دیگر و یا به عبارت بهتر کاربرد مصرفی واقعی عبارت از دیسک ویدئویی و دیسک صوتی است. یک دیسک ویدئو حامل یک برنامه ویدئویی ضبط شده است که می توان آن را بر روی دستگاه تلویزیون معمولی نمایش داد. سازندگان دیسک ویدئویی اطلاعات را با استفاده از یک سابنده روی آن ضبط می کنند که این اطلاعات به وسیله لیزر خوانده می شود. یک روش معمول ضبط شامل برشهای شیاری با طول ها و فاصله های مختلف است عمق این شیارها ۴/۱ طول موج لیزری است که از آن در فرایند خواندن استفاده می شود. در موقع خواندن باریکه لیزر طوری کانونی می شود که فقط بر روی یک شیار بیفتد. هنگامی که شیار در مسیر لکه باریکه لیزر واقغ شود بازتاب به خاطر تداخل ویرانگر بین نور بازتابیده از دیوارهای شیار و به آن کاهش پیدا می کند. به عکس نبودن شیار باعث یک بازتاب قوی می شود. بدین طریق می توان اطلاعات تلویزیونی را به صورت رقمی ضبط کرد.
کاربرد دیگر لیزرها نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوری در کامپیوترهاست لطف ای حافظه نوری هم در توان دسترسی به چگالی اطلاعات حدود مرتبه طول موج است. تکنیک ضبط عبارت است از ایجاد سوراخ های کوچکی در یک ماده مات یا نوعی تغییر خصوصیت عبور و بازتاب ماده زیر لایه که با استفاده از لیزرهای با توان کافی حاصل می شود. و حتی می تواند فیلم عکاسی باشد. اما هیچ یک از این زیر لایه ها را نمی توان پاک کرد. حلقه های قابل پاک کردن بر اساس گرما مغناطیسی فروالکتریک و فوتوکرومیک ساخته شده اند. همچنین حافظه های نوری با استفاده از تکنیک تمام نگاری نیز طراحی شده اند. نتیجتا اگر چه از لحاظ فنی امکان ساخت حافظه های نوری به وجود آمده است ولی ارزش اقتصادی آن ها هنوز جای بحث دارد.
آخرین کاربردی که در این بخش اشاره می کنیم گرافیک لیزری است. در این تکنیک ابتدا باریکه لیزر بوسیله یک سیستم مناسب روبشگر بر روی یک صفحه حساس به نور کانونی می شود و در حالی که شدت لیزر به طور همزمان با روبش از نظر دامنه مدوله می شود به طوری که بتوان آن را بوسیله کامپیوتر تولید کرد.( مانند سیستم های چاپ کامپیوتری بدون تماس ) و یا آنها را به صورت سیگنال الکتریکی از یک ایستگاه دور دریافت کرد( مانند پست تصویری). در مورد اخیر می توان سیگنال را به وسیله یک یک سیستم خواننده مناسب با کمک لیزر تولید کرد. وسیله خواندن در ایستگاه دور شامل لیزر با توان کم است که باریکه کانونی شده آن صفحه ای راکه باید خوانده شود می روبد. یک آشکارساز نوری باریکه پراکنده از نواحی تاریک و روشن روی صفحه را کنترل می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سیستم های لیزری رونوشت اکنون به طور وسیعی توسط بسیاری از ناشران روزنامه ها برای انتقال رونوشت صفحات روزنامه به کار برده می شود.

کاربرد های لیزر کاربردهای نظامی
کاربردهای نظامی لیزر همیشه عمده ترین کاربرد های لیزر آن بوده است . فعلا مهمتریم کاربردهای نظامی لیزر عبارت اند از: الف) فاصله یا بهای لیزری ب) علامت گذارهای لیزری ج) سلاح های

کاربرد های لیزر هدایت انرژی

فاصله یاب لیزری مبتنی بر همان اصولی است که در رادارهای معمولی از آن ها استفاده می شود. یک تپ کوتاه لیزری ( معمولا با زمان ۱۰ تا ۲۰ نانوثانیه) به سمت هدف نشانه گیری می شود و تپ پراکنده برگشتی بوسیله یک دریافت کننده مناسب نوری که شامل آشکارساز نوری است ثبت می شود. فاصله مورد نظر با اندازه گیری زمان پرواز این تپ لیزری به دست می اید. مزایای اصلی فاصله یاب لیزری را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :
الف) وزن – قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است.
ب) توانایی اندازه گیری فاصله حتی برای هنگامی که هدف در حال پرواز در ارتفاع بسیار کمی از سطح زمین و یا دریا باشد.
اشکال عمده این نوع رادار در این است که باریکه لیزر در شرایط نامناسب رویت به شدت در جو تضعیف می شود. فعلا چند نوع از فاصله یابهای لیزری با بردهای تا حدود ۱۵ کیلومتر مورد استفاده اند :

الف) فاصله یاب های دستی برای استفاده سرباز پیاده ( یکی از آخرین مدل های آن در آمریکا ساخته شده که در جیب جا می گیرد و وزن آن با باتری حدود ۵۰۰ گرم است.
ب) سیستم های فاصله یاب برای استفاده در تانکها
ج) سیستم های فاصله یاب مناسب برای دفاع ضد هوایی

اولین لیزرهای که در فاصله یابی از آن ها استفاده شد لیزرهای یاقوتی با سوئیچ Q بودند. امروزه فاصله یابهای لیزری اغلب بر اساس لیزرهای نئودمیم با سوئیچ Q طراحی شده اند. گرچه لیزرهای CO2 نوع TEA در بعضی موارد ( مثل فاصله یاب تانک ها ) جایگزین جالبی برای لیزرهای نئودمیم است.
دومین کاربرد های لیزر کاربرد نظامی لیزر در علامت گذاری است. اساس کار علامت گذاری لیزری خیلی ساده است : لیزری که در یک مکان سوق الجیشی قرار گرفته است هدف را روشن می سازد به خاطر روشنایی شدید نور هنگامی که هدف به وسیله یک صافی نوری با نوار باریک مشاهده شود به صورت یک نقطه روشن به نظر خواهد رسید. سلاح که ممکن است بمب – موشک – و یا اسلحه منفجر شونده دیگری باشد بوسیله یک سیستم احساسگر مناسب مجهز شده است. در ساده ترین شکل این احساسگر می تواند یک عدسی باشد که تصویر هدف را به یک آشکارساز نوری ربع دایره ای که سیستم فرمان حرکت سلاح را کنترل می کند انتقال می دهد و بنابراین می تواند آن را به سمت هدف هدایت کند. به این ترتیب هدف گیری با دقت بسیار زیاد امکان پذیر است. ( دقت هدف گیری حدود ۱ متر از یک فاصله ۱۰ کیلومتری ممکن به نظر می رسد.) معمولا لیزر از نوع Nd: YAG است. در حالی که لیزرهای CO2 به خاطر پیچیدگی آشکارسازهای نوری ( که مستلزم استفاده در دماهای سرمازایی است) نامناسب اند. علامت گذاری ممکن است از هواپیما – هلیکوپتر و یا از زمین انجام شود. ( مثلا با استفاده از یک علامت گذار دستی ). اکنون کوشش قابل ملاحظه ای هم در آمریکا و هم در روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سلاحههای هدایت انرژی به کار می روند اختصاص یافته است. در مورد سیستم های قوی لیزری مورد نظر با توان احتمالا در حدود مگا وات ( حداقل برای چند ده ثانیه ) یک سیستم نوری باریکه لیزر را به هدف ( هواپیما – ماهواره یا موشک ) هدایت می کند تا خسارت غیر قابل جبرانی به وسایل احساسگر آن وارد کند و یا اینکه چنان آسیبی به سطح آن وارد کند که نهایتا در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود سیستم های لیزر مستقر در زمین به خاطر اثر معروف به شوفایی گرمایی که در جو اتفاق می افتد فعلا چندان عملی به نظر نمی رسند. جو زمین توسط باریکه لیزر گرم می شود و این باعث می شود که جو مانند یک عدسی منفی باریکه را واگرا سازد با قرار دادن لیزر در هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع بالا و یا در یک سفینه فضایی می توان از این مساله اجتناب ورزید. اطالعات موجود در این زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند. اما به نظر می رسد که این سیستم ها کلا شامل باریکه هایی پیوسته با توان ۵ تا ۱۰ مگا وات (برای چند ثانیه ) با یک وسیله هدایت اپتیکی به قطر ۵ تا ۱۰ متر باشند مناسب ترین لیزرها برای اینگونه کاربرد ها احتمالا لیزرهای شیمیایی اند ( DF یا HF) . لیزرهای شیمیایی به ویژه برای سیستم های مستقر در فضا جالب اند زیرا توسط آن ها می توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخیره فشرده به شکل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد.

کاربرد های لیزر تمام نگاری

تمام نگاری ( هولوگرافی  ) یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل ) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می کند. این تکنیک در سال ۱۹۴۸ توسط گابور ابداع شد ( در آن زمان به منظور بهتر کرده توان تفکیک میکروسکوپ الکترونی پیشنهاد شد) و به صورت یک پیشنهاد عملی در آمدو اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر نشان داده شد.
اساس تمام نگاری به این صورت است که باریکه لیزر بوسیله آینه که قسمتی از نور را عبور می دهد به دو باریکه ( بازتابیده و عبوری) تقسیم می شوند. باریکه بازتابیده مستقیما به صفحه حساس به نور برخورد می کند در حالی که باریکه عبوری جسمی را که باید تمام نگاری شود روشن می کند. به این ترتیب قسمتی از نوری که از جسم پراکنده شده هم روی صفحه حساس ( فیلم ) می افتد. به علت همدوس بودن باریکه ها یک نقش تداخلی از ترکیب دو باریکه روی صفحه تشکیل می شود حالا اگر این فیلم ظاهر شود و تحت بزرگنمایی کافی بررسی شود می توان این فریزهای تداخلی را مشاهده کرد. فاصله بین دو فریز تاریک متوالی معمولا حدود ۱ میکرومتر است. این نقش تداخلی پیچیده است و هنگامی که صفحه را به وسیله چشم بررسی می کنیم به نظر نمی رسد که حامل تصویر مشابه با جسم اولیه باشد اما این فریزهای تداخلی در واقع حامل ضبط کاملی از جسم اولیه است.
حال فرض کنید که صفحه ظاهر شده را دوباره به محلی که در معرض نور قرار داشت بازگردانیم و جسم تحت مطالعه را برداربم باریکه بازتابیده اکنون با فریزهای روی صفحه برهمکنش می کنند و دوباره در پشت صفحه یک باریکه پراشیده ایجاد می کندبنابراین ناظری که به صفحه نگاه می کند جسم را در پشت صفحه می بیند طوری که انگار هنوز هم جسم در آنجاست.
یکی از جالبترین خصوصیات تمام نگاری این است که جسم بازسازی شده رفتار سه بعدی نشان می دهد بنابراین با حرکت دادن چشم از محل تماشا می توان طرف دیگر جسم را مشاهده کرد. توجه کنید که برای ضبط تمام نگار باید سه شرط اصلی را براورد: الف) درجه همدوسی نور لیزر باید به اندازه کافی باشد تا فریزهای تداخلی در روی صفحه تشکیل شود. ب) وضعیت نسبی جسم – صفحه و باریکه لیزر نباید در هنگام تاباندن نور به صفحه که حدود چند ثانیه طول می شکد تغییر کند در واقع تغییر محل نسبی باید کمتر از نصف طول موج لیزر باشد تا از درهم شدن نقش تداخلی جلوگیری کند. ج) قدرت تفکیک صفحه عکاسی باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند فریزهای تداخلی را ضبط کند.

تمام نگاری به عنوان یک تکنیک ضبط و بازسازی تصویر سه بعدی بیشترین موفقیت را تاکنون در کاربردهای هنری داشته است تا در کاربردهای علمی . اما بر اساس تمام نگاری از یک تکنیک تداخل سنجی تمام نگاشتی در کاربردهای علمی به عنوان وسیله ای برای ضبط و اندازه گیری واکنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدی استفاده شده است.

منبع : علم فیزیک و  هوپا