لیزر گازی آبشاری (Gas Dynamic Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر گازی آبشاری (Gas Dynamic Laser) :
Gas Dynamic Laser (GDL) یک نوع لیزر گازی توان بالا است که از انبساط سریع گاز داغ از طریق یک نازل برای ایجاد وارونی جمعیت استفاده می کند، نه تخلیه الکتریکی. این لیزرها معمولا با گاز CO₂ یا CO کار می کنند و می توانند توان های بسیار بالا (مگاوات) در مد پیوسته تولید کنند. ایده اصلی این است که گاز در یک محفظه با دمای بالا (حدود ۱۵۰۰ کلوین) و فشار بالا گرم می شود و سپس از طریق یک نازل مافوق صوت به سرعت منبسط می شود. در این انبساط سریع، گاز سرد می شود، اما سطوح ارتعاشی مختلف با سرعت های متفاوتی به تعادل می رسند. این اختلاف در سرعت واماندگی (relaxation) منجر به وارونی جمعیت می شود.
مکانیزم در GDL CO₂: گاز داغ شامل N₂ و CO₂ است. N₂ برانگیخته ارتعاشی شده و انرژی خود را به CO₂ منتقل می کند. در انبساط سریع، ترازهای پایینی CO₂ سریع تر از ترازهای بالایی وامی نشینند (به دلیل وابستگی به دما). این باعث می شود که جمعیت در تراز بالایی (۰۰۱) نسبت به تراز پایینی (۱۰۰) بیشتر شود و وارونی جمعیت ایجاد گردد. سپس گاز وارد یک حفره نوری می شود و توان لیزر استخراج می شود.
کاربرد اصلی GDL در نظامی و صنعتی برای تولید پرتوهای لیزری با توان بسیار بالا (چند صد کیلووات تا مگاوات) بوده است. به عنوان مثال، در برنامه "لیزر لیز" (Laser MIRACL) نیروی دریایی آمریکا از GDL استفاده شد. همچنین برای برش و جوشکاری فلزات با ضخامت بسیار بالا در صنایع سنگین کاربرد داشت. با ظهور لیزرهای فیبری و حالت جامد با توان بالا و بازده بهتر، GDLها تا حد زیادی کنار گذاشته شده اند.
مزایای GDL شامل توان خروجی بسیار بالا، قابلیت کار در مد پیوسته، و عدم نیاز به تخلیه الکتریکی است. معایب آن شامل اندازه بسیار بزرگ، مصرف گاز بالا، بازده پایین (حدود ۱۰-۲۰٪)، و زمان راه اندازی طولانی است. امروزه GDLها عمدتا در موزه ها و برخی تأسیسات تحقیقاتی قدیمی یافت می شوند. آنها نمونه ای از مهندسی خلاقانه برای دستیابی به توان های عظیم لیزری هستند.
