مقدمه
لیزرهای دیودی نیم رسانا پرفروشترین نوع
لیزر در جهان هستند. این لیزرها اولین بار در سال 1962 ساخته شدند و گفته می‌شود اکنون در مرحله‌ای هستند که از بسیاری جهات قابل قیاس با موقعیت صنعت الکترونیک سیلیسیومی در حدود 25 سال پیش است. بدون تردید نیروی اصلی در پس این پیشرفت ، رشد سریع
صنعت مخابرات است، اما ذخیره سازی اطلاعات (خواندن/نوشتن CD ، پویشگرهای رمز میله‌ای) ، اشاره به دور (نشانگرهای لیزری) و کاربردهای ماشین کاری نیز اهمیت روزافزونی یافته‌اند.
طی چند سال اخیر لیزرهای دیودی به توانایی خروجی بالاتر ، ابعاد کوچکتر ، کارایی بالاتر ، اعتماد پذیری بیشتر و از همه اینها مهمتر به پوشش
طول موجی پهنتر از IR میانه تا انتهای آبی رنگ طیف الکترومغناطیس ، دست یافته‌اند. برای سالهای متمادی ، دستیابی به منابع نوری تکفام کوک همدوس ، با عملکرد آسان و ارزان از IR میانه تا UV ، هدفی برای متخصصان طبف بینی بوده است. به غیر از
طیف بینیهای متداول جذبی و فلوئورسانی ،
طیف بینی رامان و بیضی سنجی نیز از لیزرهای دیودی به عنوان
منابع نور همدوس بهره‌مند شده‌اند.
به تازگی متخصصان طیف بینی ، فنون با حساسیت زیاد مثل طیف بینی درون حفره را با لیزرهای دیودی ترکیب کرده‌اند. در طیف بینی بنیادی ، کاربرد منابع لیزری جدید به تعیین ساختار رادیکالهای آزاد یا گونه‌های خوشه‌ای عجیب و غریب منجر شده است. برای نظارتهای اتمسفری ، لیزرهای دیودی دمای اتاق که در 8 تا 13µM نشر می‌کنند، پیشرفتی اساسی به سمت بهبود کیفیت هوا هستند. در پزشکی ،
کاربرد لیزرهای دیودی در مقطع نگاری نوری و در تجزیه غیر تزریقی خون ، مثلا پیش بینی سطح گلوکز خون ، تشخیص پزشکی را با انقلابی مواجه کرده است.
در صنعت ، حسگرهای شیمیایی ارزان قیمت در کنترل فرآیند اهمیت یافته‌اند، برای کنترل در محل فرآیندهای احتراقی ، آشکار سازی پسماندهای گازی در نقطه تخلیه و کنترل کیفیت در صنایع دارویی و غذایی لیزرهای دیودی دیگری نیز هستند که برای اندازه گیریهای جریان ، شمارش و سنجش ابعاد ذرات سودمندند.
تشخیص پزشکی با استفاده از لیزرهای دیودی نیم رسانا
استفاده از لیزرهای دیودی نیم رسانا تشخیص پزشکی را با انقلابی مواجه ساخته است. مثلا اخیرا پژوهشگران در آزمایشگاه پژوهشی مرکزی هیتاچی در توکیو از لیزرهای دیودی برای توسعه فن آوری پویش مغز در تعیین نقاط درگیر در حمله‌های صرعی استفاده کرده‌اند. آنها نور لیزرهای دیودی IR نزدیک را در دو طول موج متفاوت (830 و 780 nm) به سر بیمار می‌تاباندند که پس از عبور از پوست سر و کاسه سر توسط مخ بازتابیده می‌شود.
این فن بر اندازه گیری تفاوتهای جذب هموگلوبین خون استوار است و پژوهشگران برای ایجاد یک تصویر زنده از جریان خون درون مغز در حین حمله صرعی ، نور بازتابیده را تحلیل می‌کنند. روش مقطع نگاری نوری IR نزدیک در مقایسه با دیگر روشهای
تصویر برداری زیست شناختی و
پزشکی چندین مزیت دارد. از جمله اینکه نسبتا بی خطر است،
تابش یونساز ندارد و چون نیازی به آهنرباهای بزرگ با سپرهای تابشی ندارد، بسیار ارزان و قابل حمل است.
دیگر کاربرد پزشکی بالقوه مهم لیزرهای دیودی ، اندازه گیری غیر تزریقی گلوکز فیزیولوژیکی است. راینهارد نیسر و گروهش در دانشگاه صنعتی مونیخ روشی غیر تزریقی را برای نظارت بر مقدار گلوکز خون با استفاده از لیرزهای دیودی مدوله شده در سه طول موج مختلف: 834 ، 1304 و 1554 nm توسعه می‌دهند؛ یکی از این طول موجها را گلوکز به شدت دیگری را بطور ضعیف جذب می‌کند و سومی را اصلا جذب نمی‌کند. سپس برای تعیین غلظت گلوکز در درجه بندی چند متغیری استفاده می‌شود. این کار گامی به سمت ساخت حسگر قابل حمل اندازه گیری غیر تزریقی گلوکز برای نظارت توسط خود
بیماران دیابتی است.
در تشخیصهای پزشکی ، استفاده از فلوئورسانی القا شده با
لیزر که در آن یک ردیاب فلوئورسان به گونه مورد نظر متصل می‌شود، روش جانشین برای طیف بینی جذبی نزدیک است. اکنون رنگینه‌های خوبی به عنوان ردیاب موجودند که به لیزرهای دیودی نشر کننده در گستره 650 تا 900nm نیاز دارند.
آشکارسازی DNA
آشکارسازی DNA ، کاربرد بالقوه بسیار مهم دیگری از لیزرهای دیودی در پزشکی است. پژوهشگران شرکت الیمیوس اپتیکال در توکیو دستگاه ارزیابی نوری بسیار سریعی را برای آشکار سازی اختصاصی DNA بر اساس بیضی سنجی ، توسعه داده‌اند. آنها یک لیزر دیودی قرمز را برای نورتابی روی یک تراشه حسگر سیلیسیمی که نمونه DNA روی آن است، بکار می‌برند، سپس تفاوت ضخامت و چگالی مولکولی بین حسگر و نمونه کنترلی را اندازه گیری می‌کنند.
لیزر زیست حفره‌ای
لیزر زیست حفره‌ای ، طرح درون حفره‌ای دیگری است که بوسیله گروهی به سرپرستی پال گورلی ، در آزمایشگاههای ملی ساندیا در نیومکزیکو ، اختراع شده است. پژوهشگران سلولهای مورد مطالعه را روی یک VCSEL از جنش AlGaAs/GaAs قرار می‌دهند که در بالای آن آینه‌ای است به عنوان یک تشدید کننده لیزری عمل می‌کند. در حالی که یک لیزر دیودی دیگر ، لیزر زیست حفره‌ای را در 670nm دمش می‌دهد. سلولها به عنوان
موجبرهای درون حفره‌ای عمل می‌کنند نه به عنوان جذب کننده و بر حسب اندازه ، شکل و ترکیب خود طیف نشری لیزر را تغییر می‌دهند.
بنابراین سلولهای غیر عادی به طریقی غیر از سلولهای سالم ، نور را تغییر می‌دهند. پژوهشگران ، نوعی لیزر قابل حمل ساخته‌اند که می‌تواند وجود گلبولهای قرمز هلالی شکل را که نشان دهنده بیماری کم خونی سلولهای داسی شکل است، فورا شناسایی کند.
مباحث مرتبط با عنوان
