لیزر Fe:ZnSe (انگلیسی : Iron-Doped Zinc Selenide Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر Fe:ZnSe (انگلیسی : Iron-Doped Zinc Selenide Laser) :
Fe:ZnSe Laser از بلور ZnSe دوپ شده با یون های آهن (
\[ Fe^{2+} \]) تشکیل شده است. این لیزر در محدوده ۳.۷ تا ۵.۲ میکرون (به ویژه در ۴ میکرون) کار می کند که در ناحیه مهمی از مادون قرمز میانی به نام "ردپای انگشتی مولکولی" قرار دارد. بسیاری از مولکول ها در این ناحیه جذب های مشخصی دارند. پمپاژ آن معمولا با لیزرهای Er:YAG (۲.۹۴ میکرون) یا لیزرهای Cr:ZnSe (حدود ۲.۵ میکرون) انجام می شود. این لیزر معمولا در دمای پایین (کمتر از ۲۰۰ کلوین) کارایی بهتری دارد، اما تحقیقات برای کار در دمای اتاق نیز پیشرفت داشته است.
مکانیزم عملکرد Fe:ZnSe بر اساس انتقال الکترونی در یون Fe²⁺ است. این سیستم چهار ترازی با طول عمر تراز بالایی کوتاه (حدود ۳۷۰ نانوثانیه در دمای اتاق و چند میکروثانیه در دمای پایین) است. پهنای باند گسیل آن وسیع است (بیش از ۵۰۰ نانومتر) که امکان تنظیم در محدوده وسیع را فراهم می کند. بازده آن در دمای پایین تا ۵۰٪ می رسد، اما در دمای اتاق به دلیل کاهش طول عمر و افزایش بازجذب، کمتر است.
از لیزر Fe:ZnSe در طیف سنجی مولکولی با وضوح بالا برای شناسایی و اندازه گیری غلظت گازهایی مانند CO، CO₂، N₂O، NO، و هیدروکربن ها استفاده می شود. در سنجش از دور جو و تشخیص آلاینده های محیطی کاربرد دارد. در پزشکی برای جراحی بافت های سخت (مانند استخوان و دندان) به دلیل جذب بالا در آب و هیدروکسی آپاتیت، و در نظامی برای مقابله با حسگرهای فروسرخ و هشداردهنده های موشکی استفاده می شود.
یکی از چالش های اصلی Fe:ZnSe، نیاز به دمای پایین برای عملکرد کارآمد است. این امر استفاده از سیستم های خنک کننده برودتی را ضروری می کند که هزینه و پیچیدگی سیستم را افزایش می دهد. با این حال، تحقیقات اخیر با استفاده از بلورهای با کیفیت بالا و پمپاژ مناسب، عملکرد در دمای اتاق را نیز ممکن ساخته است. توان خروجی در دمای پایین تا چند وات و در مد پالسی با انرژی میلی ژول قابل دستیابی است. Fe:ZnSe تنها لیزر حالت جامد قابل تنظیم در محدوده ۴-۵ میکرون است و برای کاربردهای طیف سنجی و سنجش از دور در این ناحیه حیاتی، ابزاری بی نظیر محسوب می شود. پیشرفت در رشد بلورهای Fe:ZnSe با خلوص بالا، این لیزر را به تدریج به یک فناوری عملیاتی تبدیل کرده است.
