کلیدزنی-کیو

فن کلیدزنی-کیو (به انگلیسی: Q-switching) یا آرایش تَپ غول‌پیکر یا ایذاساز-کیو[۱] ایجاد تَپ‌های (پالس‌های) لیزری با مدت کوتاه (از چندنانوثانیه تا چند-ده نانوثانیه) و پر قدرت (از چند مگاوات تا چندصد مگاوات) را میسر می‌سازد.[۲] اصول این فن چنین است:فرض کنیم که یک بستاور (به انگلیسی: shutter) در داخل کاواک لیزر قرار گرفته باشد. اگر بستاور بسته باشد عمل لیزر انجام نخواهد شد، و وارونی انبوهی می‌تواند بسیار زیاد شود.[۳] اگر بستاور به‌طور ناگهانی باز شود، لیزر بهره‌ای بسیار بیشتر از تلفات خواهد داشت، و انرژی ذخیره شده به صورت تَپ کوتاه و شدیدی رها خواهد شد. چون این فن مستلزم کلیدزنی ضریب کیفیت کاواک از یک مقدار پایین به یک مقدار بالاست، کلیدزنی-کیو نامیده می‌شود. به شرط آنکه باز شدن بستاور تنها در مدت زمانی کوتاه (در مقایسه با زمان ایجاد تپ لیزر) انجام گیرد. (کلیدزنی سریع) خروجی لیزر در واقع از یک تک‌تپ غول‌آسا تشکیل خواهد شد. ولیکن، در مورد کلیدزنی آهسته ممکن است تَپ‌های چند تایی ایجاد شود.[۴] در این موارد انرژی ذخیره شده در محیط پیش از عمل کلیدزنی به صورت سری‌های پله‌ای تخلیه می‌شود. هر پله مربوط به گسیل یک تپ است. هر تپ بهرهٔ لیزر را پایین تراز آستانهٔ لحظه‌ای می‌برد، بدین ترتیب از نوسان بعدی جلوگیری به عمل می‌آورد تا مجدداً کلیدزنی اتلاف کاواک لیزر را کاهش دهد و آستانه کاهش یابد.[۵]

کلیدزنی-کیو برای اولین بار در سال ۱۹۵۸ توسط گوردون گلد پیشنهاد شد[۲] و به‌طور مستقل در سال ۱۹۶۱ یا ۱۹۶۲ توسط آر دبلیو هل‌وث و اف جی مک‌کلانگ در آزمایشگاه تحقیقاتی هیوز با استفاده از بستاورهای سلول کِر با کلید الکتریکی در یک لیزر یاقوتی کشف و نشان داده شد.[۶] غیرخطسانی‌های نوری مانند کلیدزنی-کیو به‌طورکامل توسط نیکلاس بلومبرگر، که در سال ۱۹۸۱ جایزه نوبل را برای این کار برنده شد، توضیح‌داده‌شد.[۷][۸][۹][۱۰]

روش‌های کلیدزنی-کیو

دو نوع اصلی کلیدزنی-کیو وجود دارد:

  • کلیدزنی-کیو فعال
  • کلیدزنی-کیو غیرفعال

بستاورهای الکترونوری

در این بستاورها از اثر الکترونوری مناسبی نظیر اثر پاکلز استفاده می‌شود. در اینجا متذکر می‌شویم. سلولی که بر اساس اثر پاکلز (سلول پاکلز) کار می‌کند ابزاری است که وقتی یک ولتاژ dc به ان اعمال شود خاصیت دوشکستی پیدا می‌کند. این خاصیت القایی دوشکستی با ولتاژ اعمال شده متناسب است.

کاربرد‌ها

لیزرهای کلیدزنی-کیو اغلب در کاربردهایی که به شدت لیزر بالا در پالس‌های نانوثانیه نیاز دارند، مانند برش فلز یا تمام‌نگاری پالسی، استفاده می‌شوند. اپتیک غیرخطی اغلب از توان‌های اوج بالای این لیزرها بهره می‌برد و کاربردهایی مانند ذخیره‌سازی داده‌های نوری سه‌بعدی و ریزساخت سه‌بعدی را ارائه می‌دهد. با این حال، لیزرهای کلیدزنی-کیو همچنین می‌توانند برای اهداف اندازه‌گیری، مانند اندازه‌گیری فاصله (یافتن برد) با اندازه‌گیری زمان لازم برای رسیدن پالس به یک هدف و بازگشت نور بازتاب‌شده به فرستنده، استفاده شوند. همچنین می‌توان از آن در مطالعه دینامیک شیمیایی، مانند مطالعه آرامش پرش دما استفاده کرد.[۱۱]

لیزرهای کلیدزنی-کیو همچنین برای حذف خالکوبی‌ها با خرد کردن رنگدانه‌های جوهر به ذراتی که توسط دستگاه لنفاوی بدن پاک می‌شوند، استفاده می‌شوند و برای جوهرهای رنگی مختلف از طول‌موج‌های مختلف استفاده می‌شود.[۱۲]

منابع

  1. ↑ Früngel, Frank B. A. (2014). Optical Pulses - Lasers - Measuring Techniques. Academic Press. p. 192. ISBN 978-1-4832-7431-7. Retrieved 1 February 2015.
  2. 1 2 Taylor, Nick (2000). LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war. New York: Simon & Schuster. ISBN 0-684-83515-0. p. 93.
  3. ↑ McClung, F.J.; Hellwarth, R.W. (1962). "Giant optical pulsations from ruby". Journal of Applied Physics. 33 (3): 828–829. Bibcode:1962JAP....33..828M. doi:10.1063/1.1777174.
  4. ↑ Reiner, J. E.; Robertson, J. W. F.; Burden, D. L.; Burden, L. K.; Balijepalli, A.; Kasianowicz, J. J. (2013). "Temperature Sculpting in Yoctoliter Volumes". Journal of the American Chemical Society. 135 (8): 3087–3094. Bibcode:2013JAChS.135.3087R. doi:10.1021/ja309892e. ISSN 0002-7863. PMC 3892765. PMID 23347384.
  5. ↑ Q-switching (2025-07-31). "لیزر کیوسوییچ" (به انگلیسی).
  6. ↑ McClung, F.J.; Hellwarth, R.W. (1962). "Giant optical pulsations from ruby". Journal of Applied Physics. 33 (3): 828–829. Bibcode:1962JAP....33..828M. doi:10.1063/1.1777174.
  7. ↑ The Laser Inventor. Springer Biographies. 2018. doi:10.1007/978-3-319-61940-8. ISBN 978-3-319-61939-2.
  8. ↑ Bloembergen, Nicolaas (2011). "The Birth of Nonlinear Optics". Nonlinear Optics: NWA2. doi:10.1364/nlo.2011.nwa2. ISBN 978-1-55752-915-2.
  9. ↑ DeMaria, A. J.; Stetser, D. A.; Glenn, W. H. (1967-06-23). "Ultrashort Light Pulses". Science (به انگلیسی). 156 (3782): 1557–1568. Bibcode:1967Sci...156.1557D. doi:10.1126/science.156.3782.1557. ISSN 0036-8075. PMID 17797635. S2CID 27074052.
  10. ↑ Treacy, E.B. (1968). "Compression of picosecond light pulses". Physics Letters A (به انگلیسی). 28 (1): 34–35. Bibcode:1968PhLA...28...34T. doi:10.1016/0375-9601(68)90584-7.
  11. ↑ Reiner, J. E.; Robertson, J. W. F.; Burden, D. L.; Burden, L. K.; Balijepalli, A.; Kasianowicz, J. J. (2013). "Temperature Sculpting in Yoctoliter Volumes". Journal of the American Chemical Society. 135 (8): 3087–3094. Bibcode:2013JAChS.135.3087R. doi:10.1021/ja309892e. ISSN 0002-7863. PMC 3892765. PMID 23347384.
  12. ↑ Klett, Joseph (2018). "Second Chances". Distillations. Science History Institute. 4 (1): 12–23. Retrieved June 27, 2018.
  • principle of lasers orazio svelto
  • Silfvast W.T. Laser fundamentals
This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.