Lazer Nedir? Lazer Üretimi Prensibi

Lazer, “en parlak ışık” olarak bilinen insanlığın önemli icatlarından biridir. Günlük hayatta lazerle güzellik, lazerle kaynak, lazerle sivrisinek öldürücü vb. çeşitli lazer uygulamalarını sıklıkla görebiliriz. Bugün lazerleri ve onların oluşumunun ardındaki ilkeleri ayrıntılı olarak anlayalım.

Lazer nedir?

Lazer, özel bir ışık ışını üretmek için lazer kullanan bir ışık kaynağıdır. Lazer, uyarılmış radyasyon süreci yoluyla harici bir ışık kaynağından veya güç kaynağından malzemeye enerji vererek kalıcı ışık üretir.

Lazer, ışığı yükseltebilen aktif bir ortamdan (gaz, katı veya sıvı gibi) ve bir optik reflektörden oluşan optik bir cihazdır. Lazerdeki aktif ortam genellikle seçilmiş ve işlenmiş bir malzemedir ve özellikleri, lazerin çıkış dalga boyunu belirler.

Lazerler tarafından üretilen ışığın birkaç benzersiz özelliği vardır:

Öncelikle lazerler, bazı özel optik ihtiyaçları karşılayabilecek, çok sıkı frekanslara ve dalga boylarına sahip, monokromatik ışıktır.

İkincisi, lazer tutarlı bir ışıktır ve ışık dalgalarının fazı çok tutarlıdır, bu da uzun mesafelerde nispeten sabit ışık yoğunluğunu koruyabilir.

Üçüncüsü, lazerler çok dar ışınlara ve mükemmel odaklanmaya sahip, oldukça yönlü ışıklardır ve yüksek uzaysal çözünürlük elde etmek için kullanılabilirler.

Lazer bir ışık kaynağıdır

Lazer üretimi prensibi

Lazer üretimi üç temel fiziksel süreci içerir: uyarılmış radyasyon, kendiliğinden emisyon ve uyarılmış emilim.

Suyarılmış radyasyon

Uyarılmış radyasyon lazer üretiminin anahtarıdır. Yüksek enerji seviyesindeki bir elektron, başka bir foton tarafından uyarıldığında, o foton yönünde aynı enerji, frekans, faz, polarizasyon durumu ve yayılma yönüne sahip bir foton yayar. Bu sürece uyarılmış radyasyon denir. Yani bir foton, uyarılmış radyasyon süreci yoluyla özdeş bir fotonu "klonlayabilir" ve böylece ışığın amplifikasyonu sağlanabilir.

Sanlık emisyon

Bir atomun, iyonun ya da molekülün elektronu yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçtiğinde belirli miktarda enerjiye sahip fotonlar açığa çıkarır ki buna spontan emisyon denir. Bu tür fotonların emisyonu rastgeledir ve yayılan fotonlar arasında tutarlılık yoktur; bu da bunların fazının, polarizasyon durumunun ve yayılma yönünün tamamen rastgele olduğu anlamına gelir.

Suyarılmış emilim

Düşük enerji düzeyindeki bir elektron, enerji düzeyi farkı kendisine eşit olan bir fotonu soğurduğunda, yüksek enerji düzeyine uyarılabilir. Bu sürece uyarılmış emilim denir.

Lazerlerde, uyarılmış radyasyon sürecini arttırmak için genellikle iki paralel aynadan oluşan bir rezonans boşluğu kullanılır. Aynalardan biri tam yansımalı ayna, diğeri ise lazerin bir kısmının geçmesine izin verebilen yarı yansımalı aynadır.

Lazer ortamındaki fotonlar iki ayna arasında ileri geri yansır ve her yansıma, uyarılmış radyasyon süreci yoluyla daha fazla foton üretir, böylece ışığın amplifikasyonu sağlanır. Işığın şiddeti belli bir seviyeye ulaştığında yarı yansıtıcı bir ayna aracılığıyla lazer üretilir.