تاريخ تقنية الليزر
الليزر هو جهاز يضاعف ويقوي موجات الضوء بطريقة مركزة ودقيقة. توجد أنواع متعددة من الليزر، حيث يتمتع كل نوع بخصائص فريدة تميزه عن الآخرين. لقد شهدت تقنية الليزر تقدمًا ملحوظًا منذ اكتشافها حتى يومنا هذا، وسنتناول هذه التطورات بالتفصيل فيما يلي:
اكتشاف تقنية الليزر
- 1917: قام ألبرت أينشتاين بإرساء الأسس النظرية لعمل جهاز الليزر من خلال اكتشافه لظاهرة الانبعاث المحفز، والتي توضح إمكانية تحفيز الإلكترونات لإصدار ضوء بطول موجي محدد.
- 1928: لاحظ الفيزيائي الألماني رودلف فالتر لادنبرغ انبعاثات محفزة، والتي لم تكن لها قيمة علمية آنذاك.
تطور تقنية الليزر في الخمسينات والستينات
شهدت الفترة بين الخمسينات والستينات عدة إنجازات مهمة في مجال الليزر:
- 1952: قام تشارلز هارد تاونر من جامعة كولومبيا بتصميم جهاز قادر على توليد وتضخيم الموجات الدقيقة مستندًا إلى نظرية أينشتاين، وعرف الجهاز باسم “مازر” الذي يعني تضخيم أشعة المايكرويف.
- 1959: اقترح جوردون جولد، طالب الدراسات العليا في جامعة كولومبيا، بناء مرنان ضوئي لإنتاج حزمة ضوء متماسكة وأطلق عليه اسم “الليزر”.
- 1960: قام ثيودور ميمان ببناء أول نموذج لجهاز الليزر في مختبر هيوز للأبحاث، باستخدام الياقوت الأحمر كوسيط نشط وأنتج شعاعًا أحمر بطول موجي 694.3 نانومتر.
- 1964: اخترع كومار باتيل أول جهاز ليزر يعتمد على ثاني أكسيد الكربون، معززًا قوة الشعاع لاستخدامه في حفر ولحام المعادن.
تطور تقنية الليزر في السبعينات والثمانينات
استمرت تقنية الليزر في التطور خلال السبعينات والثمانينات كما يلي:
- 1972: اخترع تشارلز هنري ليزر آبار الكم الأكثر كفاءة من ليزر الصمام الثنائي التقليدي، متطلبًا تيارًا أقل والوصول إلى عتبة الليزر.
- 1976: اكتشف جون إم جي مادي وفريقه في جامعة ستانفورد أول ليزر إلكتروني حر، الذي يستخدم حزمة إلكترونات مسرعة لإنتاج شعاع متماسك، مما يوفر مزايا مثل عدم تلف المواد والمشكلات العدسية.
- 1981: حصل آرثر شاولو ونيكولاس بلومبيرج على جائزة نوبل في الفيزياء تقديرًا لجهودهما في تطوير التحليل الطيفي بالليزر.
- 1985: استخدم ستيفن تشو من مختبرات بيل تقنية التبريد بالليزر لدراسة الذرات وتحليل سلوكها.
تطور تقنية الليزر في التسعينات
تميزت التسعينات بالإنجازات التالية:
- 1994: تم اكتشاف ليزر الشلال الكمي (QC)، وهو أول ليزر أشباه موصلات قادر على إصدار ضوء بأطوال موجية متعددة في وقت واحد، مما يجعله مثاليًا للاستشعار عن بعد للغازات بالأجواء.
- 1996: تم تطوير أول ليزر ذري نابض يستخدم المادة بدلاً من الضوء.
- 1997: شهدنا ظهور ليزر نيتريد الغاليوم الذي ينبعث منه ضوء أزرق بنفسجي لامع.
الألفية وتقنية الليزر
برزت العديد من التطورات الملحوظة في مجال الليزر في الألفية الجديدة:
- 2003: تم إطلاق أول طائرة تعمل بالليزر، حيث تمت السيطرة عليها بواسطة ليزر أرضي يتتبع الطائرة.
- 2006: تم بناء أول ليزر سيليكون هجين يعمل بالكهرباء، مما يسهم في تصنيع أنابيب نقل المعلومات في أجهزة الكمبيوتر منخفضة التكلفة.
- 2009: استخدمت وكالة ناسا الليزر لجمع البيانات عن القمر، وصنع خرائط ثلاثية الأبعاد له.
- 2011: نجح العلماء في إنتاج ليزر حي لتعديل الخلايا وراثيًا، مما أتاح استخدام الليزر في التطبيقات الطبية.
- 2014: استخدمت وكالة الفضاء الأوروبية الليزر لإنشاء بدلات بين أقمار صناعية في مدارات مختلفة، مما سهل التواصل بينهما.
- 2015: تم إنتاج ليزر رامان عشوائي يسهم في إنتاج صور مجهرية دقيقة.
- 2019: طور العلماء تقنية لتوصيل همسات للمستمعين باستخدام الليزر.
تطبيقات استخدام الليزر اليوم
تتعدد مجالات استخدام الليزر حاليًا، ومن أبرزها:
القطاع الطبي
- إزالة أنسجة السرطان.
- إصلاح الشبكية المنفصلة.
- معالجة الدوالي.
القطاع التجميلي
- إزالة الشعر غير المرغوب فيه.
- إزالة الوشم.
قطاع البناء
تستفيد أعمال حفر الأنفاق من دقة الليزر.
القطاع الصناعي
يستخدم الليزر في عمليات الحفر والقطع ولحام المعادن.
القطاع العلمي والبحثي
يندار الاستفادة من الليزر في قياسات الطيف الكتلي لدراسة الحالات الذرية والجزيئية، فضلاً عن دراسة الغلاف الجوي.
في الحياة اليومية
- طباعة الوثائق.
- مسح المشتريات في المتاجر.
- قياس المسافات بدقة وسهولة.
قطاع التكنولوجيا والاتصالات
- تستخدم أشعة الليزر في أجهزة المسح الضوئي.
- مشغلات الأقراص المضغوطة.
- تعتبر مراكز الاتصالات بالنظام الضوئي جزءًا رئيسيًا من شبكة الاتصالات العالمية.