همدوسی در نور نانو لیزر ها (coherence radiation) بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : ویژگی در نور ساطع شده از نانو لیزر، «همدوسی» آن است که به سبب آن، هدر رفت انرژی پرتوی ناشی از نانو لیزر کمتر از پرتوی ناشی از لامپ است.منظور از همدوسی آن است که امواج نانو لیزر در فرکانس و فاز برابر حرکت کرده و در نتیجه بین امواج آن اختلاف فاز وجود ندارد. بدین ترتیب باریکهͺ آن بسیار پُر قدرت خواهد بود .
همدوسی یکی از ویژگی های فیزیکی امواج است. در فیزیک دو منبع موج کاملاً همدوس است اگر هر دو اختلاف فاز یکسان داشته باشند. این یک ویژگی ایده آل از امواج است که باعث تداخل ایستاده (موج ایستاده تولید می شود.) می شود.در این ویژگی توان موج ها برای تداخل در همدیگر اندازه گیری می شود.اگر نوری را که از یک چشمه خارج می شود، به طریقی به دو قسمت تقسیم کنیم و با هر یک از آنها یک چشمه جدید ایجاد کنیم، به اصطلاح دو چشمه ثانویه از یک چشمه اولیه ساخته می شود. هر نوع تغییر (تصادفی) در فاز که در یکی از آنها ایجاد شود، در دیگری نیز عیناً تکرار می شود، از این رو فاز چشمه های ثانویه ثابت می مانند. دو چشمه را که به این ترتیب از یک چشمه اولیه مشتق شده اند و رابطه فاز ثابتی دارند، همدوس و امواج نوری حاصل از آنها را امواج همدوس می گویند.
برای همدوس بودن موج نوری نانو لیزر باید دو شرط باشد. موج حاصل باید با تقریب زیادی تک فرکانس باشند. یعنی پاشیدگی فرکانس با پهنای خطی کوچک باشند. و جبهه موج باید شکل خاصی داشته باشند، به گونه‌ای که نسبت به زمان تغییر نکنند. جبهه موج سطحی است که از نقاط با فاز یکسان تشکیل شده است. یک منبع نور نقطه‌ای موجی تولید می‌کند که فاز آن در فواصل یکسانی از منبع ثابت است.با توجه به شرایط همدوسی دو نوع همدوسی قابل تصور است.
_همدوسی زمانی
_همدوسی مکانی
همدوسی زمانی
در شرایط همدوسی ، اولین شرط همدوسی را تک فرکانس بودن موج بیان کردیم. اگر این شرط برقرار باشد، در این صورت همدوسی را همدوسی زمانی می گویند. منظور از همدوسی زمانی این است که باید فاز های نسبی بین دو نقطه زمانی در فاصله زمانی نسبتا طویلی ثابت باشند. به این ترتیب با همدوسی زمانی امکان پیش بینی فاز و دامنه پس از فاصله زمانی معلوم بین شاهدات اولیه و نهایی ممکن است. اگر این فرایند پیش بینی بتواند مدتی بعد تکرار شود، در این صورت گفته می‌شود که همدوسی زمانی به بزرگی مساوی و با فواصل پیش‌بینی ها موجود است.
همدوسی مکانی
به عنوان اولین شرط از شرایط همدوسی باید شکل جبهه موج نسبت به زمان تغییر نکند. اگر این شرط برقرار باشد، در این صورت نور حاصل را همدوسی فضایی می گویند. به بیان دیگر یک موج زمانی همدوس فضایی خوانده می شود که اختلاف فاز ثابتی بین هر دو نقطه انتخابی در روی جبهه موج وجود داشته باشند. عبارت ثابت ، متضمن مدت زمان کافی برای انجام عملیاتی در روی جبهه موج از قبیل مشاهده با چشم یا عکس برداری است. به بیان دیگر همدوسی فضایی مستلزم ثابت ماندن فاز های نسبی بین دو نقطه فضایی در فاصله زمانی نسبتا طولانی است. در هر یک از این موارد هر چه فاصله زمانی طولانی تر باشد، همدوسی بزرگتر است. برای اینکه یک منبع نوری همدوس کامل باشد، باید علاوه بر همدوس زمانی دارای همدوس فضایی نیز باشد.
نتیجه گیری:
ویژگی در نور ساطع شده از نانو لیزر، «همدوسی» آن است که به سبب آن، هدر رفت انرژی پرتوی ناشی از نانو لیزر کمتر از پرتوی ناشی از لامپ است.منظور از همدوسی آن است که امواج نانو لیزر در فرکانس و فاز برابر حرکت کرده و در نتیجه بین امواج آن اختلاف فاز وجود ندارد. بدین ترتیب باریکهͺ آن بسیار پُر قدرت خواهد بود .
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک