قائمة تطبيقات الليزر

تُعدّ معظم أنواع الليزر مصدرًا نقيًا للضوء بطبيعتها؛ فهي تُصدر ضوءًا شبه أحادي اللون بنطاق أطوال موجية محدد بدقة . ومن خلال التصميم الدقيق لمكونات الليزر، يُمكن تحسين نقاء ضوء الليزر (المقاس بـ" عرض الخط ") إلى مستوى يفوق نقاء أي مصدر ضوئي آخر. وهذا ما يجعل الليزر مصدرًا بالغ الأهمية في التحليل الطيفي . كما يُمكن استخدام شدة الضوء العالية التي يُمكن الحصول عليها في حزمة صغيرة ومُجمّعة جيدًا لتحفيز تأثير بصري غير خطي في العينة، مما يُتيح استخدام تقنيات مثل التحليل الطيفي الراماني . ويمكن استخدام تقنيات طيفية أخرى تعتمد على الليزر لصنع كواشف فائقة الحساسية لجزيئات مختلفة، قادرة على قياس التركيزات الجزيئية بمستوى أجزاء من 10¹² ⁽ ppt). وبفضل كثافة الطاقة العالية التي يُمكن تحقيقها بواسطة الليزر، يُصبح الانبعاث الذري المُستحث بالحزمة ممكنًا: وتُسمى هذه التقنية التحليل الطيفي بالانهيار المُستحث بالليزر (LIBS).

تتيح المعالجة الحرارية بالليزر تقوية سطحية انتقائية لمقاومة التآكل مع تشويه طفيف أو معدوم للمكون. ولأن هذا يقلل بشكل كبير من عمليات إعادة تشكيل الأجزاء التي تُجرى حاليًا، يتم استرداد التكلفة الرأسمالية لنظام الليزر في وقت قصير. كما تم تطوير طلاء خامل ماص للمعالجة الحرارية بالليزر، مما يمنع انبعاث الأبخرة الناتجة عن طلاءات الدهانات التقليدية أثناء عملية المعالجة الحرارية بأشعة ليزر _ثاني أكسيد الكربون .

يُعدّ التحكم في شدة إشعاع شعاع الليزر على سطح القطعة أحد الاعتبارات الحاسمة لنجاح عملية المعالجة الحرارية. ويتحدد التوزيع الأمثل للإشعاع من خلال الديناميكا الحرارية لتفاعل الليزر مع المادة، بالإضافة إلى هندسة القطعة.

عادةً، تُلبي شدة الإشعاع بين 500 و5000 واط/سم² المتطلبات الديناميكية الحرارية، وتسمح بتسخين السطح بسرعة وبأقل قدر من الحرارة المُدخلة. يُعدّ استخدام شعاع مربع أو مستطيل منتظم من أفضل الخيارات للمعالجة الحرارية العامة. أما في بعض التطبيقات الخاصة، أو عند إجراء المعالجة الحرارية على حافة أو زاوية القطعة، فقد يكون من الأفضل تقليل شدة الإشعاع بالقرب من الحافة لمنع الانصهار.

تشير الأبحاث إلى أن العلماء قد يتمكنون يوماً ما من إحداث أمطار وعواصف رعدية (بالإضافة إلى التحكم الدقيق في بعض الظواهر الجوية الأخرى) باستخدام أشعة الليزر عالية الطاقة . ويمكن لمثل هذا الإنجاز أن يقضي على الجفاف ، ويساعد في التخفيف من آثار الكوارث المرتبطة بالطقس ، ويوجه موارد الطقس إلى المناطق المحتاجة. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

عندما زار رواد فضاء أبولو القمر، قاموا بزرع مصفوفات عاكسة ضوئية لتمكين تجربة قياس المسافة بالليزر القمري . يتم تركيز أشعة الليزر من خلال تلسكوبات كبيرة على الأرض موجهة نحو هذه المصفوفات، ويتم قياس الوقت الذي تستغرقه الأشعة للانعكاس عائدة إلى الأرض لتحديد المسافة بين الأرض والقمر بدقة عالية.

تستطيع بعض أنظمة الليزر، من خلال عملية قفل الأنماط ، إنتاج نبضات ضوئية قصيرة للغاية، تصل إلى بيكو ثانية أو فيمتوثانية (10⁻¹² ^- 10⁻¹⁵ ^ثانية ). يمكن استخدام هذه النبضات لبدء وتحليل التفاعلات الكيميائية، وهي تقنية تُعرف بالكيمياء الضوئية . تُمكّن هذه النبضات القصيرة من دراسة عملية التفاعل بدقة زمنية عالية جدًا، مما يسمح بالكشف عن الجزيئات الوسيطة قصيرة العمر. تُعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في الكيمياء الحيوية ، حيث تُستخدم لتحليل تفاصيل طي البروتينات ووظائفها.

تُعد الماسحات الضوئية للرموز الشريطية الليزرية مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءة عالية السرعة للرموز الخطية أو الرموز المتراصة.

من التقنيات التي حققت نجاحًا مؤخرًا التبريد بالليزر . تعتمد هذه التقنية على حصر الذرات ، وهي طريقة يتم فيها حصر عدد من الذرات في ترتيب خاص من المجالات الكهربائية والمغناطيسية . يؤدي تسليط أطوال موجية محددة من الضوء على الأيونات أو الذرات إلى إبطائها، وبالتالي تبريدها . ومع استمرار هذه العملية، تتباطأ جميع الذرات وتصبح لها نفس مستوى الطاقة، مما يُشكل ترتيبًا غير عادي للمادة يُعرف باسم مكثف بوز-أينشتاين .

تُستخدم بعض أقوى وأعقد الترتيبات في العالم لأشعة الليزر المتعددة ومضخمات الضوء لإنتاج نبضات ضوئية عالية الكثافة للغاية وقصيرة المدة، مثل مختبر طاقة الليزر ، والمرفق الوطني للإشعال ، وجهاز جيكو 12 ، وليزر نايك ، وليزر ميغا جول ، وجهاز هايبر. تُرتّب هذه النبضات بحيث تصطدم بكرات من التريتيوم والديوتيريوم في آنٍ واحد من جميع الاتجاهات، على أمل أن يُحفّز تأثير الضغط الناتج عن الاصطدامات الاندماج الذري في الكرات. هذه التقنية، المعروفة باسم " الاندماج بالقصور الذاتي "، لم تتمكن حتى الآن من تحقيق "نقطة التعادل"، أي أن تفاعل الاندماج يُولّد طاقة أقل من الطاقة المُستخدمة لتشغيل أشعة الليزر. مع ذلك، استطاعت التجارب في المرفق الوطني للإشعال إثبات تفاعلات اندماج تُولّد طاقة أكبر من الطاقة المُخزّنة داخل أشعة الليزر المُشغّلة للتفاعل. ^{[ 6 ]}

تُوفر الليزرات القوية التي تُنتج نبضات ليزرية فائقة القصر (في حدود عشرات الفيمتوثانية) وفائقة الكثافة ( تصل إلى 10 ^{^23} واط/سم² ^{) تدرجات تسارع أكبر بكثير من تلك التي تُوفرها} المُسرّعات التقليدية . ويتم استغلال هذه الخاصية في العديد من تقنيات تسريع البلازما المُستخدمة لتسريع كل من الإلكترونات والأيونات المشحونة إلى طاقات عالية.

تستخدم تقنيات المجهر الماسح الليزري متحد البؤر ومجهر الإثارة ثنائي الفوتون أشعة الليزر للحصول على صور واضحة لعينات سميكة على أعماق مختلفة. أما تقنية التشريح المجهري بالتقاط الليزر فتستخدم أشعة الليزر لاستخلاص مجموعات خلوية محددة من مقطع نسيجي تحت المجهر.

تشمل تقنيات المجهر الليزري الإضافية المجهر التوافقي، ومجهر المزج رباعي الموجات ^{[ 7 ]} ، والمجهر التداخلي. ^{[ 8 ]}

سلاح الليزر هو سلاح طاقة موجهة يعتمد على الليزر .

تتراوح تطبيقات التدابير المضادة الدفاعية من التدابير المضادة بالأشعة تحت الحمراء المدمجة ومنخفضة الطاقة إلى أنظمة الليزر المحمولة جواً عالية الطاقة. تستخدم أنظمة التدابير المضادة بالأشعة تحت الحمراء أشعة الليزر لتضليل رؤوس التوجيه في الصواريخ الموجهة بالأشعة تحت الحمراء .

تستخدم بعض الأسلحة ببساطة الليزر لتشتيت انتباه الشخص. ومن هذه الأسلحة جهاز الإنذار البصري بالليزر الأخضر من شركة تاليس . ^{[ 9 ]}

التوجيه بالليزر هو أسلوب لتوجيه صاروخ أو قذيفة أو مركبة أخرى إلى هدف ما عن طريق شعاع الليزر.

يُستخدم الليزر عسكريًا أيضًا كمؤشر ليزر لتحديد الأهداف . وهو عبارة عن مؤشر ليزر منخفض الطاقة يُستخدم لتحديد هدف للذخيرة الموجهة بدقة ، والتي تُطلق عادةً من طائرة. تُعدّل الذخيرة الموجهة مسارها لتتّبع ضوء الليزر المنعكس من الهدف، مما يُتيح دقة عالية في التصويب. يُضبط شعاع مؤشر الليزر على معدل نبضات يُطابق معدل نبضات الذخيرة الموجهة لضمان إصابة الذخيرة لأهدافها المحددة وعدم تأثرها بأشعة ليزر أخرى قد تكون قيد الاستخدام في المنطقة. يُمكن توجيه مؤشر الليزر نحو الهدف من طائرة أو من جنود مشاة قريبين. عادةً ما تكون أشعة الليزر المستخدمة لهذا الغرض من نوع الأشعة تحت الحمراء ، مما يُصعّب على العدو اكتشاف ضوء الليزر الموجه.

• تُصاحب عروض الإضاءة الليزرية العديد من الحفلات الموسيقية
• لعبة الليزر
• القيثارة الليزرية : آلة موسيقية تُستبدل فيها الأوتار بأشعة الليزر
• كمصدر ضوء لأجهزة عرض السينما الرقمية ^{[ 16 ]}