1960 yılında Amerika Birleşik Devletleri’nde Theodore H. Maiman tarafından keşfedilmiştir. Doğal ışık, farklı dalga boylarında, farklı renklerde, yani farklı faz ve frekanslardaki dalgalardan oluşur. Lazer ışığı ise yüksek genlikli, aynı fazda, birbirine paralel, tek renkli ve hemen hemen aynı frekansta olan dalgalardan oluşur. Optik frekans bölgesi, yaklaşık bir trilyon hertz ile üç bin trilyon hertz arasındadır. Bu bölge, elektromanyetik spektrumun kızılötesi, görünür ve ultraviyole ışınlarını içerir. Buna karşılık, mikrodalga frekans aralığı yaklaşık 300 milyon hertz’den 300 milyar hertz’e kadar uzanır. Yani lazer çok yüksek frekanslarda çalışır.
Lazerin önemi, geniş uygulamasında yatmaktadır ve genişlemesi beklenmektedir. Özellikle, uygulama genişliği, ışınların frekanslarının, yayılan ışının yayılma modelinin veya ışınların olağandışı yoğunluğunun hassas kontrolünden kaynaklanmaktadır. Lazerler sayesinde stereotaksik ve dorsal görüntülemede çok önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır. Bunlar sayesinde lazerler diğer bilimsel ve teknolojik alanlarda da etkisini göstermektedir.
Lazerin çalışma prensibi
Bir ucunda iki tam yansıtıcı yarı cam ayna ve diğer ucunda iki kısmen yansıtıcı yarı cam ayna bulunan optik olarak şeffaf bir tüp alınmıştır. Gaz, sıvı ve katı madde ile dolu. Dışarıdan ışık vererek, elektrik akımı geçirerek veya kimyasal yollarla elde edilen enerji, ortamdaki atomlara ulaşır. Bunlardan bazıları bu enerjiyi emer. Fazla enerji atomları kararsız hale getirir. Kendisine bir foton çarpan heyecanlı, kararsız bir atom, bir foton yayarak fazla enerji verir. Fotonlar ayrıca diğer fotonların emisyonunu da sağlar. Uca ulaşan fotonlar aynalardan geri yansıtılır ve olay devam eder. Ortamdaki fotonlar heyecan ve heyecanı artırır. Atomların tamamına yakını foton yaymaya başladığında, yarı camsı uçtan yoğun bir ışık çıkar. Bu lazer ışını. Lazer dalgalarını aynı üniforma ve figürlü yürüyen askerlerle ve sıradan ışığı rastgele kişiliklerden oluşan bir orduyla karşılaştırdılar. Doğal ışıkta dalgalar birbirini zayıflatırken, lazerlerde birbirini güçlendirir. Lazerler yüksek frekanslı oldukları için güneş ışığının özelliklerini taşırlar. Ancak lazerler tek frekanslı oldukları için kayıpları düşüktür. Ayrıca lazerler aynı fazda oluşan ışık dalgaları olduğu için yoğunlukları fazladır. Bu nedenle, lazer radyasyonunun yoğunluğu güneş ışığının bir milyon katıdır.
Elektromanyetik dalga paketi olarak da bilinen foton, güneş ışığının füzyon reaksiyonundan oluşan ve bu şekilde yayılan foton enerjisidir. Bir lazer ışınında fotonların emisyonundan oluşur. Lazerlerde foton üretimini anlamak için atomların farklı seviyelerinde ne tür olayların meydana geldiğini bilmek gerekir. Belirli bir dalga boyundaki bir foton, uyarılmış durumda olduğu kısa bir süre boyunca bir atomun üzerine yansıtılırsa, o zaman atom aynı fazda olan bir foton yayar. Bu işlem arka arkaya tekrarlanırsa, tam olarak aynı fazda bir paket elde edilir. En düşük enerji seviyesindeki bir atoma dışarıdan bir foton verilirse, atom enerji kazanır ve E1 enerji seviyesinden E2 enerji seviyesine uyarılır. Kendi halinde bırakılan bu atom, uyarıldığı E2 enerjisinden bir foton vererek E1 enerji düzeyine geri döner. Enerji seviyesi uyarılma ile E1’den E2’ye yükselen bir atom, enerjisini yeniden foton olarak yaymaya başlarken, başka bir fotona çarparsa aynı özelliklere sahip iki foton atomu terk eder. Bu şekilde eğer bir atom katman katman enerji seviyelerine çıkarsa, fotonlar bu seviyelerden düşerken katları halinde üretilir. Bu süreç, aynı fazdaki fotonların iki paralel ayna arasında toplanmasıyla devam eder. Lazer ışını dalgasının dalga boyu, iki ayna arasındaki mesafeye karşılık gelir. Fotonların aynı frekansta, yani aynı dalga boyunda üretilmesine uyarılmış saçılma denir. Bu işlem milyonlarca atom için yapılırsa, paralel ışınlarda tek bir noktadan aynı yönde milyonlarca foton yayınlanır. Bu ışınlar aynı fazda, aynı frekansta ve aynı yönde olduklarından neredeyse yan yanadırlar. Paralel aynalar arasında bu şekilde şiddeti çığ gibi artan ışınlar, ışığın frekansına eşit frekansta atımlar halinde son derece parlak bir ışık huzmesi olarak yayılırlar. Bir lazer ışınındaki enerji büyümesinin özü, bu milyonlarca küçük enerji kaynağının aynı yönde, yan yana ve seri halde çok dar bir ışın halinde bir araya gelmesinin sonucudur. Lazerin çalışabilmesi için, enerji seviyesi düşen atomlardaki atom sayısının uyarılacak enerji seviyelerine yükseltilmesi gerekir. Bu genellikle atomların enerji seviyesi dağılımının tersidir. Bu nedenle lazerin çalışması için gerekli koşula ters dağılım denir. Tersine çevrilmiş dağılımı tespit etmek için pompalama işlemi kullanılır. Optik pompalama, yoğun yüksek frekanslı ışınlar yayarak gerçekleştirilebilir. Yarı iletken lazerlerde elektrik akımı yardımıyla pompalama yapılır ve bu işleme elektrik pompalama denir. Gaz lazerlerinde pompalama işlemi, bir elektron veya atomun çarpışmasıyla gerçekleşir ve çarpışma pompalaması olarak bilinir. Kimyasal pompalama işleminde, kimyasal lazerde atomlar ve moleküller kimyasal reaksiyonlardan etkilenir. Gaz dinamik lazerlerde pompalama, gazın ses hızının üzerinde genleştirilmesiyle yapılır ve pompalama gaz genleşmesi olarak adlandırılır.
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]