لیزر نیتروژن (Nitrogen Laser - N₂)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر نیتروژن (Nitrogen Laser - N₂) :
Nitrogen (N₂) Laser یک لیزر گازی پالسی است که در محدوده فرابنفش (اغلب ۳۳۷٫۱ نانومتر) کار می کند. این لیزر به دلیل سادگی ساختار، توان پیک بالا، و هزینه نسبتا پایین، در آزمایشگاه های آموزشی و تحقیقاتی محبوب است. لیزر نیتروژن معمولا با تخلیه الکتریکی سریع (با ولتاژ بالا) در گاز نیتروژن در فشار کم تا اتمسفر کار می کند. عرض پالس آن بسیار کوتاه (نانوثانیه) و توان پیک آن می تواند به مگاوات برسد، اما توان متوسط پایین است.
مکانیزم عملکرد لیزر N₂ بر اساس انتقال الکترونی بین دو تراز الکترونی مولکول نیتروژن (C³Π_u → B³Π_g) است. این یک سیستم خود-پایان شونده (self-terminating) است، زیرا طول عمر تراز بالایی (C، حدود ۴۰ نانوثانیه) کوتاه تر از تراز پایینی (B، حدود ۱۰ میکروثانیه) است. بنابراین، وارونی جمعیت تنها در مدت زمان بسیار کوتاهی پس از برانگیختگی ایجاد می شود و لیزر به صورت پالسی خودبه خود عمل می کند. برای دستیابی به بهره کافی، به نرخ برانگیختگی بسیار سریع (با تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا و زمان خیز کم) نیاز است.
از لیزر نیتروژن در تحقیقات علمی برای پمپاژ لیزرهای رنگی (پیش از لیزرهای دیگر)، طیف سنجی فلورسانس با زمان حل، و مطالعه فرایندهای سریع استفاده می شود. در آموزش، به عنوان یک ابزار ساده برای آشنایی با اصول لیزر و پدیده های غیرخطی کاربرد دارد. همچنین در برخی کاربردهای پزشکی (تشخیصی) و زیست شناسی (فلورسانس) استفاده می شود. با ظهور لیزرهای دیگر مانند لیزرهای اگزایمر و لیزرهای حالت جامد فرابنفش، کاربرد لیزر نیتروژن کاهش یافته است.
مزایای لیزر N₂ شامل سادگی طراحی، هزینه پایین، توان پیک بالا، و طول موج فرابنفش است. معایب آن شامل بازده پایین (حدود ۰٫۱٪)، نرخ تکرار پالس محدود (معمولا کمتر از ۱۰۰ هرتز به دلیل نیاز به تخلیه گاز)، و پایداری کم است. طراحی معمول آن به صورت خازن تخت (Blumlein) یا تخلیه عرضی (TEA) است. لیزر نیتروژن در دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ بسیار محبوب بود و نقش مهمی در توسعه لیزرهای پالسی و فوق کوتاه ایفا کرد. امروزه نیز در آزمایشگاه های آموزشی برای نشان دادن اصول لیزرهای پالسی استفاده می شود.
