Lazer, uyarılmış radyasyon amplifikasyonu ve gerekli geri bildirim yoluyla kolime edilmiş, tek renkli, tutarlı ışık ışınları üretme süreci ve aracını ifade eder. Temel olarak, lazer üretimi üç öğe gerektirir: bir "rezonatör", bir "kazanç ortamı" ve bir "pompalama kaynağı".
A. İlke
Bir atomun hareket durumu farklı enerji seviyelerine ayrılabilir ve atom yüksek bir enerji seviyesinden düşük bir enerji seviyesine geçtiğinde, karşılık gelen enerjide fotonlar yayar (spontan radyasyon olarak adlandırılır). Benzer şekilde, bir foton bir enerji seviyesi sistemine düştüğünde ve onun tarafından emildiğinde, atomun düşük bir enerji seviyesinden yüksek bir enerji seviyesine geçmesine neden olur (uyarılmış emilim olarak adlandırılır); Daha sonra, daha yüksek enerji seviyelerine geçen atomların bir kısmı daha düşük enerji seviyelerine geçecek ve fotonlar yayacaktır (uyarılmış radyasyon olarak adlandırılır). Bu hareketler izole olarak değil, genellikle paralel olarak gerçekleşir. Uygun ortam, rezonatör, yeterli dış elektrik alanı kullanmak gibi bir koşul yarattığımızda, uyarılmış radyasyon, uyarılmış emilimden daha fazla olacak şekilde yükseltilir, o zaman genel olarak, lazer ışığı ile sonuçlanan fotonlar yayılır.
B. Sınıflandırma
Lazeri üreten ortama göre, lazer sıvı lazer, gaz lazer ve katı lazer olarak ayrılabilir. Günümüzde en yaygın yarı iletken lazer bir tür katı hal lazeridir.
C. Kompozisyon
Çoğu lazer üç parçadan oluşur: uyarım sistemi, lazer malzemesi ve optik rezonatör. Uyarım sistemleri ışık, elektrik veya kimyasal enerji üreten cihazlardır. Şu anda kullanılan ana 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, özellikle fiber iletişim, lazer mesafe ölçümü, lazer kesimi, lazer silahları, lazer diski vb.
E. Tarih
1958'de Amerikalı bilim insanları Xiaoluo ve Townes büyülü bir fenomen keşfettiler: Dahili ampulün yaydığı ışığı nadir toprak kristaline koyduklarında, kristalin molekülleri parlak, her zaman birlikte güçlü ışık yayacaktır. Bu fenomene göre, "lazer prensibi"ni önerdiler, yani madde moleküllerinin doğal salınım frekansıyla aynı enerjiyle uyarıldığında, ayrılmayan bu güçlü ışığı üretecektir - lazer. Bunun için önemli makaleler buldular.
Sciolo ve Townes'un araştırma sonuçlarının yayımlanmasının ardından, çeşitli ülkelerden bilim insanları çeşitli deneysel şemalar önerdiler, ancak bunlar başarılı olmadı. 15 Mayıs 1960'ta, Kaliforniya'daki Hughes Laboratuvarı'nda bir bilim insanı olan Mayman, 0,6943 mikron dalga boyuna sahip bir lazer elde ettiğini duyurdu; bu, insanların elde ettiği ilk lazerdi ve Mayman böylece lazerleri pratik alana sokan dünyadaki ilk bilim insanı oldu.
Mayman, 7 Temmuz 1960'ta dünyanın ilk lazerinin doğduğunu duyurdu. Mayman'ın planı, yüksek yoğunluklu bir flaş tüpü kullanarak yakut kristalindeki krom atomlarını uyarmak ve böylece çok yoğun, ince bir kırmızı ışık sütunu üretmekti. Belirli bir noktada ateşlendiğinde, güneşin yüzeyinden daha yüksek bir sıcaklığa ulaşabilir.
Sovyet bilim adamı H.Γ Basov, 1960 yılında yarı iletken lazeri icat etti. Yarı iletken lazerin yapısı genellikle çift heterojunksiyon oluşturan P katmanı, N katmanı ve aktif katmandan oluşur. Özellikleri şunlardır: küçük boyut, yüksek bağlantı verimliliği, hızlı tepki hızı, dalga boyu ve boyut optik fiber boyutuna uygundur, doğrudan modüle edilebilir, iyi tutarlılık.
Altı, lazerin bazı ana uygulama yönleri
F. Lazer iletişimi
Bilgiyi iletmek için ışığı kullanmak günümüzde çok yaygındır. Örneğin, gemiler iletişim kurmak için ışıklar kullanır ve trafik ışıkları kırmızı, sarı ve yeşil kullanır. Ancak sıradan ışık kullanarak bilgi iletmenin tüm bu yolları yalnızca kısa mesafelerle sınırlı olabilir. Bilgiyi doğrudan ışık aracılığıyla uzak yerlere iletmek istiyorsanız, sıradan ışık kullanamazsınız, yalnızca lazerler kullanabilirsiniz.
Peki lazeri nasıl iletiyorsunuz? Elektriğin bakır teller boyunca taşınabileceğini biliyoruz, ancak ışık sıradan metal teller boyunca taşınamaz. Bu amaçla bilim insanları ışığı iletebilen, fiber olarak adlandırılan, optik fiber adı verilen bir filament geliştirdiler. Optik fiber, özel cam malzemelerden yapılır, çapı insan saçından daha incedir, genellikle 50 ila 150 mikron ve çok yumuşaktır.
Aslında, fiberin iç çekirdeği şeffaf optik camın yüksek kırılma indisli bir yapısıdır ve dış kaplama düşük kırılma indisli cam veya plastikten yapılmıştır. Böyle bir yapı, bir yandan, ışığın iç çekirdek boyunca kırılmasını sağlayabilir, tıpkı su borusunda ileri akan su gibi, telde ileri iletilen elektrik gibi, binlerce bükülme ve dönüşün hiçbir etkisi olmasa bile. Öte yandan, düşük kırılma indisli kaplama, su borusunun sızmaması ve telin yalıtım tabakasının elektriği iletmemesi gibi ışığın dışarı sızmasını önleyebilir.
Optik fiberin ortaya çıkışı ışığı iletme yolunu çözer, ancak bununla birlikte herhangi bir ışığın çok uzaklara iletilebileceği anlamına gelmez. Sadece yüksek parlaklık, saf renk, iyi yönlendirilmiş lazer, bilgi iletmek için en ideal ışık kaynağıdır, fiberin bir ucundan girilir, neredeyse hiç kayıp olmaz ve diğer ucundan çıktı alınır. Bu nedenle, optik iletişim esasen büyük kapasite, yüksek kalite, geniş malzeme kaynağı, güçlü gizlilik, dayanıklılık vb. avantajlarına sahip olan ve bilim insanları tarafından iletişim alanında bir devrim olarak selamlanan ve teknolojik devrimdeki en parlak başarılardan biri olan lazer iletişimidir.
Gönderi zamanı: 29-Haz-2023