Lazer, uyarılmış radyasyon amplifikasyonu ve gerekli geri besleme yoluyla kolime edilmiş, tek renkli, tutarlı ışık ışınları üretme süreci ve aracını ifade eder. Lazer üretimi temel olarak üç unsur gerektirir: bir "rezonatör", bir "kazanç ortamı" ve bir "pompalama kaynağı".
A. İlke
Bir atomun hareket hali farklı enerji seviyelerine ayrılabilir ve atom yüksek bir enerji seviyesinden düşük bir enerji seviyesine geçtiğinde, karşılık gelen enerjide fotonlar yayar (spontan radyasyon). Benzer şekilde, bir foton bir enerji seviyesi sistemine düşüp sistem tarafından emildiğinde, atomun düşük bir enerji seviyesinden yüksek bir enerji seviyesine geçmesine neden olur (uyarılmış emilim); daha sonra, daha yüksek enerji seviyelerine geçen atomların bir kısmı daha düşük enerji seviyelerine geçerek foton yayar (uyarılmış radyasyon). Bu hareketler tek başına değil, genellikle paralel olarak gerçekleşir. Uygun ortam, rezonatör veya yeterli dış elektrik alanı kullanmak gibi bir koşul oluşturduğumuzda, uyarılmış radyasyon, uyarılmış emilimden daha fazla foton yayacak şekilde yükseltilir ve bu da lazer ışığıyla sonuçlanır.
B. Sınıflandırma
Lazer, üretildiği ortama göre sıvı lazer, gaz lazer ve katı lazer olarak sınıflandırılabilir. Günümüzde en yaygın yarı iletken lazer, bir tür katı hal lazeridir.
C. Kompozisyon
Çoğu lazer üç parçadan oluşur: uyarma sistemi, lazer malzemesi ve optik rezonatör. Uyarım sistemleri, ışık, elektrik veya kimyasal enerji üreten cihazlardır. Şu anda kullanılan temel teşvik araçları ışık, elektrik veya kimyasal reaksiyondur. Lazer maddeleri, yakut, berilyum camı, neon gazı, yarı iletkenler, organik boyalar vb. gibi lazer ışığı üretebilen maddelerdir. Optik rezonans kontrolünün rolü, çıkış lazerinin parlaklığını artırmak, lazerin dalga boyunu ve yönünü ayarlamak ve seçmektir.
D. Uygulama
Lazer yaygın olarak kullanılır, başlıca fiber iletişim, lazerle mesafe ölçümü, lazerle kesme, lazer silahları, lazer diski vb.
E. Tarih
1958'de Amerikalı bilim insanları Xiaoluo ve Townes, sihirli bir fenomen keşfettiler: Dahili ampulün yaydığı ışığı nadir bir toprak kristaline koyduklarında, kristalin molekülleri parlak, her zaman birlikte güçlü bir ışık yayar. Bu fenomene dayanarak, "lazer prensibi"ni öne sürdüler; yani, bir madde, moleküllerinin doğal salınım frekansıyla aynı enerjiyle uyarıldığında, ayrılmayan bu güçlü ışığı, yani lazeri üretir. Bunun için önemli makaleler buldular.
Sciolo ve Townes'un araştırma sonuçlarının yayınlanmasının ardından, çeşitli ülkelerden bilim insanları çeşitli deneysel planlar önerdiler, ancak bunlar başarılı olamadı. 15 Mayıs 1960'ta, Kaliforniya'daki Hughes Laboratuvarı'nda çalışan bilim insanı Mayman, 0,6943 mikron dalga boyunda bir lazer elde ettiğini duyurdu. Bu, insanlar tarafından elde edilen ilk lazerdi ve Mayman, lazerleri pratik alana getiren dünyadaki ilk bilim insanı oldu.
Mayman, 7 Temmuz 1960'ta dünyanın ilk lazerinin doğuşunu duyurdu. Mayman'ın planı, yakut kristalindeki krom atomlarını uyarmak için yüksek yoğunluklu bir flaş tüpü kullanmaktı, böylece çok yoğun, ince bir kırmızı ışık sütunu üretecekti, belirli bir noktada ateşlendiğinde, güneşin yüzeyinden daha yüksek bir sıcaklığa ulaşabilecekti.
Sovyet bilim insanı H.Γ Basov, yarı iletken lazeri 1960 yılında icat etti. Yarı iletken lazerin yapısı genellikle çift heterojonksiyon oluşturan P katmanı, N katmanı ve aktif katmandan oluşur. Özellikleri şunlardır: küçük boyut, yüksek kuplaj verimliliği, hızlı tepki süresi, dalga boyu ve boyutu optik fiber boyutuna uygundur, doğrudan modüle edilebilir ve iyi tutarlılık sağlar.
Altı, lazerin bazı ana uygulama yönleri
F. Lazer iletişimi
Bilgiyi iletmek için ışığı kullanmak günümüzde oldukça yaygın. Örneğin, gemiler iletişim kurmak için ışıklardan, trafik ışıkları ise kırmızı, sarı ve yeşil ışıklardan yararlanıyor. Ancak sıradan ışık kullanarak bilgi iletmenin tüm bu yolları yalnızca kısa mesafelerle sınırlı olabilir. Bilgiyi doğrudan uzak yerlere ışık aracılığıyla iletmek istiyorsanız, sıradan ışık yerine lazer kullanabilirsiniz.
Peki lazer nasıl iletilir? Elektriğin bakır teller üzerinden iletilebildiğini, ancak ışığın sıradan metal teller üzerinden iletilemeyeceğini biliyoruz. Bu amaçla bilim insanları, ışığı iletebilen bir filaman geliştirdiler. Optik fiber, insan saçından daha ince, genellikle 50 ila 150 mikron çapında ve çok yumuşak olan özel cam malzemelerden yapılır.
Aslında, fiberin iç çekirdeği yüksek kırılma indisli şeffaf optik camdan oluşur ve dış kaplama düşük kırılma indisli cam veya plastikten yapılmıştır. Böyle bir yapı, bir yandan, tıpkı su borusunda ileri akan su gibi, ışığın iç çekirdek boyunca kırılmasına ve binlerce kıvrım ve dönüşün hiçbir etkisi olmasa bile, telde ileri doğru iletilen elektrik gibi kırılmasına neden olabilir. Öte yandan, düşük kırılma indisli kaplama, tıpkı su borusunun sızmaması ve telin yalıtım katmanının elektriği iletmemesi gibi, ışığın dışarı sızmasını engelleyebilir.
Optik fiberin ortaya çıkışı, ışığın iletim yolunu çözmüş olsa da, bu, onunla her türlü ışığın çok uzaklara iletilebileceği anlamına gelmez. Bilgiyi iletmek için en ideal ışık kaynağı, yalnızca yüksek parlaklık, saf renk ve iyi yönlendirilmiş lazerdir; fiberin bir ucundan girdi alır, neredeyse hiç kayıp olmaz ve diğer ucundan çıktı verir. Bu nedenle, optik iletişim esasen lazer iletişimidir; büyük kapasite, yüksek kalite, geniş malzeme yelpazesi, yüksek gizlilik, dayanıklılık vb. avantajlara sahiptir ve bilim insanları tarafından iletişim alanında bir devrim olarak kabul edilir ve teknolojik devrimin en parlak başarılarından biridir.
Gönderi zamanı: 29 Haz 2023