Lazer nedir? Lazer üretimi ilkesi

Lazer, “en parlak ışık” olarak bilinen insanlığın önemli icatlarından biridir. Günlük yaşamda, genellikle lazer güzelliği, lazer kaynağı, lazer sivrisinek katilleri gibi çeşitli lazer uygulamalarını görebiliriz. Bugün, lazerler ve nesillerinin arkasındaki ilkeleri ayrıntılı bir şekilde anlayalım.

Lazer nedir?

Lazer, özel bir ışık demeti oluşturmak için bir lazer kullanan bir ışık kaynağıdır. Bir lazer, uyarılmış radyasyon süreci yoluyla harici bir ışık kaynağından veya güç kaynağından malzemeye enerji girerek lazing ışık üretir.

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

Lazerler tarafından üretilen ışığın birkaç benzersiz özelliği vardır:

İlk olarak, lazerler, bazı özel optik ihtiyaçları karşılayabilen çok katı frekanslar ve dalga boyları ile monokromatik ışıktır.

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

Üçüncüsü, lazerler, yüksek uzamsal çözünürlük elde etmek için kullanılabilen çok dar kirişler ve mükemmel odaklama ile yüksek yönlü ışıktır.

Lazer bir ışık kaynağıdır

Lazer üretimi ilkesi

Lazer üretimi üç temel fiziksel işlemi içerir: uyarılmış radyasyon, spontan emisyon ve uyarılmış emilim.

STimüle edilmiş radyasyon

Uyarılmış radyasyon, lazer üretiminin anahtarıdır. Yüksek enerji seviyesindeki bir elektron başka bir foton tarafından uyarıldığında, aynı enerji, frekans, faz, polarizasyon durumu ve bu foton yönünde yayılma yönüne sahip bir foton yayar. Bu sürece uyarılmış radyasyon denir. Yani, bir foton uyarılmış radyasyon işlemi boyunca özdeş bir fotonu “klonlayabilir”, böylece ışığın amplifikasyonunu sağlayabilir.

Spontan emisyon

Bir atom, iyon veya molekül elektron yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçtiğinde, spontan emisyon olarak adlandırılan belirli bir enerjinin fotonlarını serbest bırakır. Bu tür fotonların emisyonu rastgele ve yayılan fotonlar arasında tutarlılık yoktur, bu da fazlarının, polarizasyon durumlarının ve yayılma yönlerinin rastgele olduğu anlamına gelir.

STimüle edilmiş emilim

Düşük enerji seviyesindeki bir elektron, kendisine eşit enerji seviyesi farkı olan bir fotonu emdiğinde, yüksek enerji seviyesine uyarılabilir. Bu işleme uyarılmış absorpsiyon denir.

Lazerlerde, genellikle uyarılmış radyasyon işlemini arttırmak için iki paralel aynadan oluşan bir rezonant boşluk kullanılır. Bir ayna toplam bir yansıma aynasıdır ve diğer ayna, lazerin bir kısmının geçmesine izin verebilen yarı yansıma aynasıdır.

Lazer ortamındaki fotonlar iki ayna arasında ileri geri yansıtır ve her yansıma uyarılmış radyasyon işlemi boyunca daha fazla foton üretir, böylece ışığın amplifikasyonu elde eder. Işığın yoğunluğu belirli bir dereceye kadar arttığında, lazer yarı yansıtıcı bir ayna ile üretilir.