کلمه ليزر از کنار هم گذاشتن حروف کلمات زير بدست مي آيد :
Light Amplification by Simulated Emission of Radiation
ليزر وسيله اي براي تبديل نور معمولي به پرتوي باريک و متراکم است. دستگاه ليزريک جريان الکتريکي را از ماده اي که مي تواند جامد, مايع يا گاز باشد عبور مي دهد. بعضي از اتم هاي ماده انرژي جذب مي کنند و کوانتوم (بسته انرژي نوراني که اتم ها ساطع مي کنند) اين امر موجب مي شود که اتم هاي ديگر نيز کوانتوم ساطع کنند. اين کوانتوم ها (بسته هاي تشعشع) بين آينه هايي به عقب و جلو منعکس مي شود و نهايتا بصورت نوري با يک طول موج واحد شليک مي شوند وقتي که نور در دستگاه ليزر توسط کوانتوم ها توليد شد با رفت و برگشت بين آينه ها متمرکز تر مي شود.
ليزر هاي نيمه رسانا
نوعي از ليزر که جريان برق را مستقيما به جريان منظمي از فوتون ها تبديل مي کند ( اين عمل صرفا با گذر جريان نيرومند و صيقل دادن وجوه انتهايي بلور آرسنيد گاليوم به عنوان آينه هاي ليزر صورت مي گيرد). کشف اين ليزر تقريبا تصادفي بود چون برخي از فيزيکدانان متوجه شده بودند که از دو قطبي هاي نيمه رسانا درخشش هايي با طول موجي در حدود 7000 آنگستروم خارج مي شود و آن را به گسيل القايي نسبت دادند و بر همين پايه ليزر نيمه رسانا را طراحي کردند.
اين ليزر ها از اجسامي که در الکترونيک کاملا شناخته شده است ساخته مي شوند و همه اين اجسام از دسته اجسام نيمه رساناها هستند مانند آرسنيد گاليوم و ژرمانيوم. البته ليزر هاي نيمه رسانا از موادي چونInP, InAS, PbTe, PbSeنيز ساخته مي شوند.
ليزر هاي نيمه رسانا داراي پيوند گاه p-n مي باشند که وجه n به پتانسيل منفي بسته مي شود و وجه P نيز به پتانسيل مثبت بسته مي شود. عنصرهايي که ناحيه P را تشکيل مي دهند الکترون هاي ظرفيتي کمتري نسبت به ناحيه n و حفره هايي در ناحيه P بوجود مي آيد.
ولي چه خاصيتي از نيمه رسانا ها آنها را در ساخت ليزر هاي نيمه رسانا ممتاز مي کند؟ نيمه رساناها از نظر مقاومت الکتريکي جايي بين مواد رسانا و مواد نارسانا دارند. در آنها فاصله بين نوار رسانش و نوار ظرفيت در حدود يک الکترون ولت است و اين امر اندکي رسانايي الکتريکي را موجب مي شود. رسانايي نيمه رساناها بر خلاف رساناها با افزايش دما افزايش مي يابد. براي شروع گسيل القايي جريان بسيار بالايي از آن مي گذرانند جريان باعث ايجاد گرما مي شود. همين گرما منجر به تغيير شکل بلوري اين اجسام نسبت به حالت نخستين مي شود و حال آنکه اندکي تغيير شکل باعث از کارافتادگي ليزر مي گردد. بنابراين بايد شيوه اي يافت که ليزر را خنک کند.
شرايط لازم براي عمل اين مجموعه بدين ترتيب يافته شد که در دماي زير 20 درجه کلوين (منفي 253 سانتي گراد) جرياني در حدود 200 آمپر لازم است ولي در دماي نيتروژن مايع اين جريان مي تواند به 750 آمپر و در 300 درجه کلوين به 50000 آمپر بر سانتي متر مربع برسد. در اين هنگام است لياني يا نور تابي الکتريکي آغاز مي شود و ليزر به کار مي افتد و تابش هايي با فرکانس هاي ده به توان ده هرتز توليد مي کند.
رساناي بي آلايش مثل ژرمانيوم با ظرفيت 4 و يا اتمي با يک ظرفيت بيشتر مانند فسفر و اينديوم 5 ظرفيتي آن را آغشته کرده باشد. اين عمل را فرآيند آلايش و يا ناخالصي گويند. وقتي که آلايش صورت مي گيرد ليزر در ناحيه n داراي الکترون و ناحيه p داراي حفره پيدا مي کند و در نتيجه نيمه رسانا آلايشي داراي دو تراز انرژي ناخالصي دهنده و پذيرنده ايجاد مي کند.
تنظيم اينگونه ليزر ها نسبت به ليزر هاي ديگر آسانتر است زيرا با تغيير ميدان مغناطيسي يا با اعمال دما و فشار مي توان آنها را تنظيم کرد. اما براي تنظيم ليزر هاي گازي و جامد تنها با تغيير ظريب کيفيت مي توان عمل تنظيم را انجام داد اما بايد توجه داشت که همه اين شرايط بايد در اوضاع تنظيم شده اي ويژه انجام پذيرد. اما برتري ليزر هاي نيمه رسانا بيشتر به خاطر دگر آهنگي (مدوله سازي) بالا و بازدهي بالايي در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهاي اندک آن از ديگر مزاياي اين نوع ليزرهاست.
منبع:www.forum.microrayaneh.com/ن