ليزر LASER چیست؟ 

فناوری نوین و کاربردهای لیزر در علم پزشکی، صنعت و فناوری

فناوری لیزر یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های علمی در قرن بیستم بوده که توانسته تحولی عظیم در بسیاری از صنایع و زمینه‌های علمی ایجاد کند. از آنجا که لیزرها کاربردهای وسیعی در علوم پزشکی، مهندسی، ارتباطات، صنایع نظامی و حتی در سرگرمی‌ها دارند، درک دقیق این فناوری و کاربردهای آن برای افراد و متخصصان ضروری است. در این مقاله، به بررسی جدیدترین کاربردها و پیشرفت‌های لیزر در زمینه‌های مختلف می‌پردازیم.

لیزر چیست؟

ليزر (LASER) مخفف عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation است .به معنی تقویت نور از طریق تابش القا شده است. لیزر یک نوع نور است که در آن فوتون‌ها یا ذرات نور، هم‌دوره (Coherent) و هم‌جهت هستند. برخلاف نور معمولی که به صورت پراکنده در جهات مختلف حرکت می‌کند، لیزر دارای ویژگی‌هایی مانند شدت بالا، تک‌رنگ بودن و قابلیت جهت‌دهی دقیق است. در واقع ليزر منبع نوری است که نور بينهايت خالص (فقط با يک طول موج) توليد ميکند . نور سفید ترکیبی از از رنگها (قرمز-نارنجی-زرد-سبز-آبی-نيلی-بنفش) با طول موچ ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر است که با چشم قابل رویت است در حالیکه نور  مادون قرمز (طول موج بالای ۷۰۰ نانومتر) و فوق بنفش (طول موج ۱۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر)را با چشم نميتوان ديد.  بنابراین ليزر ؛ تشعشع توليد شده توسط تقويت کننده های نوری ميباشد که در طيف های مختلف از مادون قرمز تا فوق بنفش آن در پزشکی کاربرد دارد.

تاریخچه توسعه فناوری لیزر

فناوری لیزر ابتدا در سال ۱۹۶۰ توسط تئودور مایمن، فیزیکدان آمریکایی، توسعه یافت. او توانست اولین لیزر جامد با استفاده از کریستال یاقوت (Ruby Laser) را بسازد. از آن زمان، لیزرها در انواع مختلفی تولید شده‌اند که شامل لیزرهای گازی، لیزرهای نیمه‌هادی، لیزرهای دیودی، لیزرهای فیبری و لیزرهای مایع هستند.

کاربردهای لیزر

1. در علم پزشکی

لیزر در علوم پزشکی نقش بسیار مهمی ایفا کرده است. این فناوری در انواع جراحی‌ها، درمان‌های پوستی و حتی درمان بیماری‌های چشمی کاربرد دارد. مهم‌ترین کاربردهای لیزر در پزشکی عبارتند از:

• جراحی‌های چشم: لیزر در جراحی‌هایی مانند اصلاح بینایی چشم (عمل لیزیک) استفاده می‌شود. لیزیک به افراد کمک می‌کند تا از عینک یا لنزهای تماسی خود بی‌نیاز شوند. پس نور ليزر مادون قرمز و فوق بنفش را با چشم نميتوان ديد. انواع لیزر استفاده های مختلفی در چشم پزشکی دارند مثلا در درمان آب سیاه، آب مروارید، پاک کردن کدورت کپسول عدسی پس از عمل آب مروارید، سوراخ و پارگی پرده شبکیه، درمان عواض چشمی دیابت و اصلاح عیوب انکسار.  در جراحیهای لیزری برای تصحیح عیوب انکساری از لیزر اگزایمرکه نوعی لیزر فوق بنفش است، استفاده می کنیم.

• درمان‌های پوستی: لیزرها در درمان مشکلات پوستی مانند آکنه، چین و چروک، ضایعات پوستی و برداشتن موهای زائد استفاده می‌شوند. لیزرهای خاص قادر به تحریک کلاژن پوست هستند و باعث بهبود ظاهر پوست می‌شوند.

• درمان‌های سرطان: در برخی از درمان‌های سرطان، لیزر برای نابودی سلول‌های سرطانی یا کوچک کردن تومورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. در صنعت و مهندسی

لیزر در صنعت و مهندسی برای اندازه‌گیری دقیق، برش و جوشکاری مواد مختلف استفاده می‌شود. در این زمینه، لیزرها توانسته‌اند دقت و سرعت فرآیندها را به شدت افزایش دهند:

• برش و جوشکاری لیزری: لیزرها برای برش دقیق فلزات و مواد دیگر در صنایع خودروسازی، هوافضا، ساخت دستگاه‌های الکترونیکی و تولیدات فلزی استفاده می‌شوند.

• اندازه‌گیری لیزری: از لیزرها در سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق مانند لیزرهای فاصله‌سنج و لیزرهای موقعیت‌یابی استفاده می‌شود. این فناوری در صنایع ساختمانی و فضایی به کار گرفته می‌شود.

3. در ارتباطات و فناوری اطلاعات

در دنیای ارتباطات، لیزرها نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. فیبر نوری یکی از پیشرفت‌های مهمی است که بر اساس فناوری لیزر ساخته شده است. فیبر نوری با استفاده از لیزر به انتقال داده‌ها با سرعت‌های بسیار بالا و بدون افت سیگنال کمک می‌کند. این فناوری به بهبود کیفیت و سرعت اینترنت کمک کرده است و در شبکه‌های ارتباطی و داده‌های کلان کاربرد فراوانی دارد.

4. در صنعت نظامی و امنیت

لیزرها در صنعت نظامی و امنیت به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مهم‌ترین کاربردها در این زمینه، سیستم‌های هدایت لیزری است که در انواع موشک‌ها و سلاح‌ها به کار می‌رود. همچنین از لیزرها برای اندازه‌گیری دقیق و حتی در شناسایی و تعقیب اهداف استفاده می‌شود.

5. در سرگرمی‌ها و هنرهای نمایشی

یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای لیزر در زندگی روزمره، استفاده از آن در نورپردازی و نمایش‌های لیزری است. این نوع نمایش‌ها در کنسرت‌ها، فستیوال‌ها و رویدادهای مختلف به کار می‌رود و توانسته تجربه‌ای جذاب و دیدنی برای مخاطبان ایجاد کند.

مزایای و معایب استفاده از لیزر

مزایای لیزر:

• دقت و دقت بالا: لیزرها قابلیت انجام فرآیندهای دقیق و پیچیده را دارند.
• کاربردهای متنوع: از لیزر می‌توان در صنایع مختلف از جمله پزشکی، ارتباطات، صنعت و حتی هنر استفاده کرد.
• سرعت بالا: بسیاری از فرآیندهای لیزری، مانند برش و جوشکاری، سریع‌تر از روش‌های سنتی انجام می‌شوند.

معایب لیزر:

• هزینه بالا: تجهیزات لیزری می‌توانند هزینه‌بر باشند.
• آسیب‌های چشمی: تماس مستقیم با پرتو لیزر می‌تواند باعث آسیب به چشم‌ها شود. بنابراین استفاده ایمن و آگاهی از خطرات آن ضروری است.
• محدودیت در برخی کاربردها: برخی از مواد یا محیط‌ها نمی‌توانند به‌خوبی با لیزر کار کنند.

جدیدترین پیشرفت‌ها در فناوری لیزر

پیشرفت‌های اخیر در فناوری لیزر شامل توسعه لیزرهای پلاسمایی، لیزرهای با فرکانس بالا و لیزرهای فوق‌العاده کوتاه است. این نوع لیزرها توانسته‌اند کاربردهای جدیدی را در زمینه‌هایی مانند تصویربرداری پزشکی، درمان‌های پیشرفته و حتی تحقیقات علمی ایجاد کنند.

نتیجه‌گیری: لیزر، فناوری که دنیای ما را متحول کرده است

فناوری لیزر با کاربردهای فراوان خود در پزشکی، صنعت، ارتباطات، نظامی و حتی سرگرمی‌ها، به یکی از ابزارهای مهم در دنیای مدرن تبدیل شده است. پیشرفت‌های علمی در این زمینه همچنان ادامه دارد و به نظر می‌رسد که در آینده نزدیک، لیزر نقشی پررنگ‌تر در حل چالش‌های مختلف انسانی ایفا کند.

منابع علمی مرتبط:

• "Laser Fundamentals" by William T. Silfvast: این کتاب به‌طور جامع به اصول و کاربردهای لیزر پرداخته است.
• "Biomedical Optics: Principles and Imaging" by Lihong Wang: این کتاب به کاربردهای لیزر در پزشکی و تصویربرداری پزشکی پرداخته است.