Çalışma prensibi

Lazerin temeli atom veya molekül enerji düzeyleri arasındaki elektron geçişleri ile oluşan ışık fotonlarına dayanır. Bir atomun iki enerji düzeyi ve olsun ve farzedelim. Minimum enerji ilkesine göre atom veya moleküller düşük enerji seviyesinde olmak istediklerinden seviyesindeki elektron kendiliğinden seviyesine inecektir. Ama bu sırada enerjisi olan bir foton salar. Burada fotonun frekansıdır. Eğer elektron bu salınımı kendiliğinden yaparsa salınan fotonun yönü tamamen rasgeledir. Ancak eğer düzeyindeki elektron enerjisindeki başka bir fotonla etkileşerek düzeyine inerse bu şekilde salınan fotonun yönü ve fazı geçişe etki eden fotonla aynı olacaktır. Bu ikinci geçiş biçimine uyarılmış salınım (stimulated emmision) denir ve lazerin çalışmasının ana ilkesidir.

Şimdi çok sayıda atomdan oluşan bir sistem ele alalım. Başlangıçta atomlar en alt enerji düzeyinde bulunduklarından bir şekilde atomların düzeyine çıkarılması gerekir. Bu pompalama(population inversion) olarak adlandırılır. Ayrıca ve arasındaki geçişten lazer ışığı elde edebilmek için atomların düzeyinde kalma süreleri düzeyinde kalma sürelerinden uzun olmalıdır. Ancak bu şekilde düzeyinde bulunan atomların sayısı daima artacaktır..

Class 1 ile 4 arasında değişen risk dereceleri mevcuttur.

En basit tür üç düzeyli lazerdir.

Lazerler, günlük yaşamda sıklıkla kullanılmaktadırlar. Örneğin, süper marketlerde ürün fiyatlarını, CD’lerden müziği, DVD’lerden de leri okumakta lazerlerden faydalanılmaktadır. 15 mW’ın üstündeki lazerler göze anında zarar verebilir.

100 mW’nin üstü ise kibrit yakabilir ve değişik yüzeylere yazı yazabilir.

Çesitli lazer tiplerinin tayfları.

koherns:Lazer ışığı, hem zamanca aynı zamanlı hem de uzaysal olarak aynıdır.Bu özelliğinden dolayı lazer ışığı, metalleri milimetrik olarak kesme, kaynatma gibi işlerde üstün avantaj saglar.Alışık olduğumuz kohernt(tek fazlı)değildir, elektromanyetik dalgayı oluşturan fotonlar genellikleaynı fazda değildir.

Tarihi

İlk pratik lazer 1960 yılında pembe renkli ruby ile yapıldı. Atif bölgenin çeşitliliği çok arttı. Hatta pompalanmaya uygun her şeyden lazer olabileceği düşüncesi hakim oldu. Kullanılan aktif ortamın fiziksel doğasına bağlı olarak lazerleri, yalıtkan lazerler, yarıiletken lazerle, gaz ve boya lazerleri olmak üzere dört gruba ayırabiliriz.

• Katkılanmış Yalıtkan lazer: Burada aktif ortam bir katı içine gömülmüş safsızlık iyonlarından ibarettir.Normal olarak mevcut yapıdaki iyonlar yerine girerler.Mevcut örgü de önemlidir, çünkü ısısal iletim, ısısal genişleme lazerin oluşturacağı güç düzeyleri belirlemek için önemlidir.Bunun dışında mevcut yapı safsızlık iyonlarının enerjisini etkiler, öyle ki aynı iyon farklı örgülere katkılandığı zaman biraz farklı dalga boylarında lazer elde edilir.Bizim açımızdan en önemli iyonlar geçiş metal iyonları ve nadir toprak elementi iyonlarıdır

• Ruby Lazer: Trihte ilk başarılı lazerdir.Lazer geçişi 694 nm arasındadır.Buna göre ruby üç düzeyli bir lazer sistemidir.Toplam iyonların sayısının yarısından fazlası E kare düzeyine pompalanır ve nüfus terslemesi oluşturulur.Pompalama, parıltı tüpüylr yapıldığı zaman hızlı bozunumlar geniş bandlardan geçer.Yüksek basınçlı civa ark lambası pompalama için sıkça kullanılır

• Alexandrite Lazer: Ruby ile aynı spektroskopiye sahiptir ve 1973 yılında 680 nm dalgaboyunda lazer ışığı veren üç düzeyli lazer olarak yapıldı.Bununla birlikte, son zamanlara daha uzun dalgaboylu lazer elde edildi ve dört düzeyli lazer pompalama belirtgenleri gösterdi.Bundan başka , lazer dalgaboyu 700-820 nm arasında değiştirilebildi.Bu özellik ayarlanabilen lazerin ilk örneği oldu.

• Nd:YAG Lazer: Nd iyonu örgüde yttrium iyonunun yerine geçer.Katılama, maksimum 0,015 eV düzeyindedir.Dört düzeyli bir lazerdir.

• Yarıiletken Lazer: Katı maddelerden yapılmış olmasına rağmen yarıiletken lazer hem enerji hem de pompalama mekanizmaları bakımından yalıtkan katkılı lazerleri oldukça farklıdır.Yalıtkanlardaki atomların tek enerji düzeyleri gözlenirken yarıiletkenlerdeki elektonlar geniş bandlı enerji düzeylerini işgal eder.Her band yakın biçimde ilgili değil, fakat bütün olarak maddeye aittir.Katının, başlangıçta birbirinden iyice uzak atomları, birbirine yakın getirmek ve bir topluluk elde etmek olarak düşünülebilir.

• He-Ne Lazer: Günümüzde de en yaygın atomik lazer He-Ne lazerdir.Bu lazer aktif ortamı 10 kısım helyum ve 1 kısım neondan oluşur.Bu karışım, birkaç milimetre çapında dar delikli ve 0.1-1 m uzunluğunda 10 torr basıncında bir borudur.Bir boşalma oluşturulur.Boşalma başladığında tüpün direnci azalır, akımı sınırlandırmak için güç kaynağına seri bir diren. ilave edilir.Lazer geçişleri neon enerji düzeyleri arasında olur.Dört temel lzer geçişi 3.39 μm, 1.15 μm, 632.8 nm , 543.5 nm dalgaboylarına sahiptir.Her geçişin başlama veya sonlanma düzeyleri ortaktır.Buna göre geçişler birbirleriyle adeta yarışırlar, istenmeyen dalgaboylarına karşı dikkatli önlemler alınmalıdır.Çoğu kez amaçlanan hedef, gerksinene lazer hücresini, sadece istenen dalgaboyunda yansıtıcı yapmaktır.

Lazer Işınının Yönü

Yönü sabit olan lazer ışını çok düşük alıcılıdır. Lazer ışınının yönlülüğü önemli avantaj sağlar. Bunlar;

1. Düşük çaplı ışınlarda yüksek enerjiler oluşması
2. Mesafeye göre ışın açısının az değişmesi
3. Işının ortamda az miktarda dağılması
4. Odaklanmanın istenilen bölgelerde kolay oluşması.

Lazerden gönderilen ışının yön açısı ɑ lazerin yapısındaki malzemenin cinsine bağlıdır. Bu açı lazer çeşitlerine göre değişim göstermektedir. Lazerin yapısında özel optik elemanlar kullanılırsa ɑ açısı birkaç sekunde kadar düşürülebilir.Cisim üzerine odaklanan lazer ışınının çapı birkaç mikrometre kadardır.

Gözlem evinden çıkan lazer ışını

Bir kaç kaynaktan çıkan lazer ışınları

Kullanım Alanları

Günlük hayattaki ilk kullanımı 1974 yılında oldu.Süpermarketlerin barkod okuyucuları, daha sonra 1982 yılında tanınan lazer disk okuyucu ve kompakt disk çalarlar ilk lazer donanımlı cihazlardır. Bunun dışında;

• Tıp: Kansız ameliyat, göz tedavisi, cerrahi tedavi, böbrek taşı tedavisi ve diş hekimliği,
• Sanayi: Kesme, kaynak yapma, ısıtma, işaretleme, temassız ölçüm, askeri radar ölçümleri, füze savunma sistemleri, elektro optik (EOCM), kör ediciler
• Kozmetik Deri Tedavileri: Akne tedevisi, lazer epilasyon, selülit ve çatlak azaltma
• Araştırma: Spektroskopi, lazer ablasyon, lazer saçılması, lazer interferometri, lidar, lazer yakalama mikrodiseksiyon, floresan mikroskopi tavlama

Cerrahide lazerin en başarılı olduğu kullanım alanlarından biri de göz hastalıklarının tedavisinde kullanılan ışıkla pıhtılaştırma yoludur.Ağ tabakadaki kan damarları bozulunca, küçük ve çok zayıf yeni damarlar oluşur.Bu damarlar kolay kopabileceği için kanamalara sebep olur.Işıkla pıhtılaştırma yöntemi ağ tabakanın ilgili yerlerini yakarak yeni damarların oluşmasını engeller. ^[1]

• bilgisayarlarda da kullanılmaya başlanmıştır. bu gelişim daha çok bilgiyi saklayabilmek ve kolay ulaşımı sağlayacaktır.;(bilim ve teknik görsel bilim ve teknik ansiklopedisi)

Kaynakça

• Tübitak Bilim Teknik Dergisi
• Prof. Dr. Köksal F., Dr.Köseoğlu R. (2011) Spektroskopi ve Lazerlere Giriş, Niğde, Nobel Yayın Dağıtım
• Musayev,E.Optoelektronik Devreler ve Sistemler.Birsen yayınevi:İstanbul(1999)

Vikipedi