ليرزهاي فروسرخ دور:

 مشاهد ه كرده ايم كه بيشترگسيلندهاي ليزرنزديك منطقه ي فروسرخ طيف نوركه به طول موج حدود 20 ميكرون گسترش مي يابد كارمي كنند. ليزر گازي هليوم – نئون دراطراف 63و0 ميكرون كارمي كند حال آنكه ياقوتي دراطراف 69و0 ميكرون وليزر گازي نئوديميوم حدود 06و1 ميكرون درمد تپه اي كارمي كنند. گسيلش ديگرليزر نئون هليوم درمنطقه ي 1و1 ميكرون است. حدود كارگزنون 9 ميكرون است .

اساسا كوشش كمي درمنطقه ي فروسرخ حدود 50 ميكرون تا نزديك منطقه ي كهموج حدود 1000 ميكرون انجام گرفته است. درسال 1962 نوسانهاي ليزري با گزنون به طور قطع درمنطقه ي 5و18 ميكرون تثبيت شد. دراين جا پرسشي پيش مي آيد كه آيا هنوز بابودن ليزر دروسط يا بالاي منطقه ي فروسرخ بايد آن را (( ليزر))‌ ناميد؟ گارت پيشنهاد كرد ليزري كه درمنطقه ي بالاي فروسرخ وآن سوي 15 ميكرون كار مي كند بايد ميزر ناميده شود .

 اين پيشنهاد عقلايي است چون وسايل نوري معمولي حتي آنها كه موادي مانند سنگ نمك براي منشورها وعدسيها به كار مي برند متمايل به از دست دادن اثرخود درآن منطقه هستند ولي فيزيك وتركيبات فيزيكي ميزر متمايل به پايداري درآن است. درپايان سال 1963 نوسانهاي همدوس ازنوع ميزر يا ليزر به منطقه ي 133 ميكرون گسترش يافت . اين نوسانها ازراه تغييرحالت پيچيده ي اتمي كه هنوزهم به طوركامل فهميده نشده به دست آمده اند .

 تمام سازوكارها نوسانهاي گازي تحت نفوذ ميدانهاي برقي ويا مغناطيسي هنوز به طور كامل تجزيه وتحليل ودرك نشده است. ليزرها ياميزرهاي گازي تنها دستگاههاي عملي بوده اند كه تاكنون درمنطقه ي فروسرخ دوركاركرده اند. ليزرهاي جامد نوسانهاي زيادي درآن سوي منطقه ي 2 ميكرون انجام نداده اند . دليل عمده آن است كه گازها برخلاف بيشتر جامدها درمنطقه ي فروسرخ باندهاي وسيع جذب ندارند. وانگهي تغيير بيشترحالات اتمي فروسرخ دوردرجامدها درمقايسه با تغييرات مشابه درگدازه ها بسيارضعيف هستند.

 دليل مهم ديگر آن است كه درگاز هراتم با همسايه خود فاصله بيشتري دارد تا اتمهاي جامدات نسبت به يكديگر يعني تاثير متقابل بين اتمها كمتراست وهراتم مي تواند بي آنكه امكان دخالت اتم همسايه برود با مد مشخصتري نوسان كند. درنتيجه خطهاي گسيلش مايل به باريك شدن هستند . درميزر اين دوعامل اهميت دارند اما به سبب چگالي كم ماده ي فعال يعني گاز امكان تشعشع شديد نيست . درگازنسبت به جامد تعداد كمتري اتمهاي تشعشع كننده درواحد حجم وجود دارد.

 درنتيجه نيروي بازداده ي ليزر گاز به طوركلي مقدارقابله توجهي كمترازليزر جامد است. ازسوي ديگر نيروي در داده ي ليزر ياميزر به ميزان قابل توجهي كمترازآن است كه يك ليزر جامد نيازدارد وبا اين ترتيب موقعيت آن طوركه به نظرمي رسد ياس آورنيست . تركيبات فيزيكي ميزرهاي گازي فروسرخ كه گزنون – هليوم يا نئون به كارمي برند ظاهرا مشابه ليزرهاي مخلوط هليوم – نئون معمولي كه پيشتر تشريح شد به نظرمي رسند اما لامپ گازي معمولا تا اندازه اي درازتر وبه ميزان قابل توجهي قطرش بزرگتر ازليزر هليوم – نئون است . وقتي قطر افزايش مي يابد هنگامي كه داراز افزايش يافت بهره ي مجموع نيزافزايش مي يابد . همينكه طول موج افزايش يافت همراه آن لازم است كه قطرلامپ هم به منظور كاهش پراكندگي گسيلش نورافزايش يابد .

 مشكل تشعشع فروسرخ دورآن است كه آينه هاي بازتاب معمولي يا بازتابي جزي همينكه درليزرهاي گازي فروسرخ نزديك به كارمي روند خيلي خوب كارنمي كنند چون آينه هاي بازتابي جزيي بخش اعظم تشعشع فروسرخ را جذب مي كنند وتقريبا چيزي نمي فرستند . ازاين رو تشعشع ليزرهاي فروسرخ دور ازراه سوراخ كوچكي درمركز آينه گسيليده مي شود . تاحدودي بهمين سبب كارآيي مجموع نيرو خيلي كم است . به عنوان مثال تنها ميكرووات كوچكي درخط 4و75 ميكرون نئون به دست مي آيد حتي با به كاربدرن يك كيلو وات نيرو يا معادل آن كه درگازتخليه شده باشد . همينكه طول موج تا درازترين اندازه اي كه درحال حاضربه طور مداوم قابل حصول است افزايش يابد .

 اتلاف انرژي بيشتري رخ مي دهد. در4و75 ميكرون يك ميكرووات مي توان به دست آورد اما در133 ميكرون تنها حدود يك ميلي ميكرووات يا يك كيلو وات درداده به دست مي آيد. بنابراين به منظور رسيدن به يك ميزر عملي درمنطقه ي فروسرخ دور پژوهندگان مجبور بوده اند براي به دست آوردن نيروي بازداده قابل استفاده درآن سوي خط 133 ميكرون متوجه ساير گازها وسيستمها شوند. چند دانشمند شامل گروهي درآزمايشگاه ملي فيزيك درانگلستان كوشيدند تا به جاي گازهاي بيحركت اتمي با گازهاي ومولكولي عمل ميزري انجام دهند. درسال 1963 كراكت – ماتيز وجبي با استفاده ازبخارآب به عنوان واسطه ي گازي نوسانهاي نيرومندي به دست آورند.

 آنها به تعدادي رديفهاي ميزري نيرومند بين 20 و100 ميكرون دست يافتند.بعدها جبي توانست نوسانهاي تپه اي در337 ميكرون به دست آورد . درتاريخ نوشتن اين كتاب اين درازترين طول موجي است كه تاكنون ازميزرهاي فروسرخ دوربه دست آمده است. متاسفانه هنوزمطالب بسيارديگري بايد درباره ي مد وطبيعت اين نوسانها روشن شود . ونيز اگربايد كارمفيدي با اين ميزرها انجام گيرد نيروهاي بازداده ي بيشتري ضرورت خواهند داشت. اما طول موج گسيلش به آن سوي منطقه ي 133 ميكرون كه ازنئون به دست آمده رانده شده است. ميزرهاي گازملكولي تا كنون تنها بيشتردرمد تپه اي عمل كرده اند تادرمد نوساني مداوم اما حتي دريك سيكل فرضي يك در10000كه درآن نيروي بازداده به طورمطلوب با ميزرها يا ليزرهاي گاز بيحركت مقايسه شده مقاديربيشترنيرو به دست آمده بودند.

 تكميل اين ميزرها مفهوم تازه اي ازارتعاشهاي شبكه ي كريستالي وتاثيرهاي فوتونها با اشياي جامد شفاف را مي دهد. ارتعاشات شبكه ي كريستالي وتاثيرهاي متقابل فوتونها با اشياي جامد شفاف را مي دهد. ارتعاشهاي شبكه دريك ماده فونون ناميده مي شودازقرار معلوم پديده ي ابررسانايي وابسته به تاثيرهاي متقابل الكترن – فونون است ازاين روفهم كامل ابررسانايي ممكن است با افزايش فهم پديده ي فونون حاصل شود. پيش آمدن مسائل چندي دربه كاربردن ميزرهاي فروسرخ دوربراي پژوهش فيزيكي مقدماتي نوع گفته شده دربالا غيرمنتظره نيست .

 مسئله آن است كه ميزرهاي فروسرخ دروضع فعلي خود قابل تنظيم نيستند. مسئله ديگروازهمه جديترفقدان آشكارسازهاي فروسرخ است كه داراي حساسيت بيشتري نسبت به آشكارسازهاي كهموج فعلي باشند. پژوهش درزمينه ي تكميل كريستالهاي جديد وروشهاي افزايش حساسيت يك آشكارسازادامه خواهد يافت .شايد ممكن باشد كه سيگنالهاي فروسرخ را به وسيله ي تدارك نيروي نوسانگر محلي ومخلوط كردن آن با سيگنال درداده همانگونه كه دريك گيرنده ي راديو سوپرهترودين عمل مي شود هترودين كنيم .

 امكانات بسيارزياد دركاربرد اين ميزرها ممكن است درزمينه ي كنترل واكنش شيميايي وجود داشته باشد . شايد روزي فرارسد كه بتوانيم ازراه تحريك تشعشع همدوس فروسرخ دور بنا برانتخاب مولكولهاي شركت كننده درواكنش شيميايي را تحريك كنيم اين عمل را مي توان به طريق كنترل كرد كه يك ارتعاش يا مد بخصوصي ازمولكول به اندازه ي كافي تحريك شود وواكنش را درجهت مورد نظربه وسيله ي آزمايش كننده هدايت كند.

 خلاصه كاربرداحتمالی دستگاهاي ليزر:

 جوشكاري - تركيب فلزها - قلم زني -  پیشگویی هوا - كنترل چگونگي هوا - شيمي فوتون - رادار - مخابرات - سلاحها - تصوير برداري - رادار