Lazer Nedir? Lazer Üretiminin Prensibi

Lazer, insanlığın önemli icatlarından biridir ve "en parlak ışık" olarak bilinir. Günlük hayatta lazerle yapılan güzellik uygulamaları, lazerle kaynak, lazerle sivrisinek öldürme gibi çeşitli uygulamaları sıkça görebiliriz. Bugün, lazerleri ve üretimlerinin ardındaki prensipleri detaylı bir şekilde inceleyelim.

Lazer nedir?

Lazer, özel bir ışık demeti üretmek için lazer ışını kullanan bir ışık kaynağıdır. Lazer, uyarılmış radyasyon işlemi yoluyla harici bir ışık kaynağından veya güç kaynağından gelen enerjiyi malzemeye aktararak lazer ışığı üretir.

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

Lazerlerin ürettiği ışığın kendine özgü birkaç özelliği vardır:

Öncelikle, lazerler çok kesin frekans ve dalga boylarına sahip monokromatik ışıktır ve bu da bazı özel optik ihtiyaçları karşılayabilir.

İkinci olarak, lazer tutarlı bir ışıktır ve ışık dalgalarının fazı oldukça tutarlıdır; bu da uzun mesafelerde nispeten istikrarlı bir ışık yoğunluğunu koruyabilir.

Üçüncüsü, lazerler çok dar ışınlara ve mükemmel odaklama özelliğine sahip, oldukça yönlü ışık kaynaklarıdır ve bu özellik yüksek uzamsal çözünürlük elde etmek için kullanılabilir.

Lazer bir ışık kaynağıdır.

Lazer üretiminin prensibi

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

Suyarılmış radyasyon

Uyarılmış radyasyon, lazer üretiminin anahtarıdır. Yüksek enerji seviyesindeki bir elektron başka bir foton tarafından uyarıldığında, aynı enerjiye, frekansa, faza, polarizasyon durumuna ve yayılma yönüne sahip bir foton yayar. Bu sürece uyarılmış radyasyon denir. Başka bir deyişle, bir foton, uyarılmış radyasyon süreciyle özdeş bir fotonu "klonlayabilir" ve böylece ışığın yükseltilmesini sağlayabilir.

Skendiliğinden emisyon

Bir atomun, iyonun veya molekülün elektronu yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçtiğinde, belirli bir enerji miktarına sahip fotonlar yayar; bu olaya kendiliğinden emisyon denir. Bu tür fotonların emisyonu rastgeledir ve yayılan fotonlar arasında tutarlılık yoktur; yani fazları, polarizasyon durumları ve yayılma yönleri tamamen rastgeledir.

Suyarılmış emilim

Düşük enerji seviyesindeki bir elektron, kendi enerji seviyesi farkına eşit bir enerji seviyesine sahip bir fotonu absorbe ettiğinde, yüksek bir enerji seviyesine uyarılabilir. Bu sürece uyarılmış absorpsiyon denir.

Lazerlerde, uyarılmış radyasyon sürecini iyileştirmek için genellikle iki paralel aynadan oluşan bir rezonans boşluğu kullanılır. Aynalardan biri tam yansıma aynası, diğeri ise lazerin bir kısmının geçmesine izin veren yarı yansıma aynasıdır.

Lazer ortamındaki fotonlar iki ayna arasında ileri geri yansır ve her yansıma, uyarılmış radyasyon süreciyle daha fazla foton üretir, böylece ışığın yükseltilmesi sağlanır. Işık yoğunluğu belirli bir seviyeye ulaştığında, yarı yansıtıcı bir ayna aracılığıyla lazer üretilir.