lazer_nedir

8/7/2019 lazer_nedir

1/5

Fizik

Laser nedir? Lazer eitleri ve kullanm alanlar

Tek renkli, olduka dz, youn ve ayn fazl paralel dalgalar halinde genlii yksek gl birk demeti reten alet. Laser ngilizce; Light Amplification by Stimulated Emission ofRadiation (uyarlm n neriyle k kuvvetlendirilmesi) cmlesindeki kelimelerin baharflerinin alnmasndan tretilmi bir kelimedir. 1960 senesinde ABDde Theodore H.Maiman tarafndan kefedilmitir. Normal k, dalga boylar muhtelif, rengarenk, yani farklfaz ve frekansa sahip dalgalardan meydana gelir. Laser ise yksek genlikli, ayn fazda,birbirine paralel, tek renkli, hemen hemen ayn frekansl dalgalardan ibarettir. Optik frekansblgesi yaklak olarak bir trilyon hertz ile bin trilyon hertz arasnda yer alr. Bu blge,krmz tesi nlar, grlebilen nlar ve elektromanyetik spektrumun mortesi nlarnkapsar. Buna karlk mikro dalga frekans blgesi yaklak olarak 300 milyon hertzden 300

milyar hertze kadar uzanr. Yani, laser ok yksek frekanslarda alr. Laserin nemiuygulamasnn yaygn olmasnda ve onun daha da genilemesinin beklenmesinde yatmaktadr.zellikle uygulamann genilii, nlarn frekanslarn hassas bir ekilde kontrolnden,yaylan nn yaylma dzeninden veya nlarn olaanst younluundankaynaklanmaktadr. Laser dolaysyla, holografide, opektraskopide ok nemli gelimelerortaya kmtr. Bunlar yoluyla laser dier bilimsel ve teknolojik alanlarda da etkisinigstermektedir. Laserin alma prensibi: Optik bakmdan saydam, bir ucunda tam srl veyanstc, dier ucunda yar srl ksmen yanstc iki ayna bulunan bir tp alnr. Buna gaz,sv ve kat bir madde doldurulur. Dardan k verme, elektrik akm geirmek suretiyleveya kimyasal bir yolla elde edilen enerji, ortamdaki atomlara ular. Bunlarn bazlar buenerjiyi emerler. Fazla enerji, atomlar kararsz hale getirir. Kendisine bir foton arpan,uyarlm ve kararsz atom, fazla enerjiyi foton nerederek verir. Fotonlar, benzer ekildedier fotonlarn nerini salar. Ulara ulaan fotonlar, aynalardan yansyarak geri dnerler veolay devam eder. Uyarma ve tahriklerde ortamdaki fotonlar artar. Atomlarn hemen hemenhepsi, foton yaymaya balaynca kuvvetlenen k, yar srl utan dar kar. Bu, laserndr. Laser dalgalarn, uygun adm giden ayn niforma ve ekle sahip askerlere, normal ise rasgele karakteri bozuk bir orduya benzetmilerdir. Normal kta dalgalar, birbirinizayflatc karakterde olmasna ramen, laserde birbirini kuvvetlendirici olurlar. Laser nlaryksek frekansl olduklarndan gne n zelliklerine sahiptir. Ancak laser nlar tekfrekansl olduu iin kayplar azdr. Ayrca laser nlar ayn fazda yaplan k dalgalarolduu iin iddeti byk olur. Bu yzden laser nlarnn iddeti gne nlarnn iddetinin

bir milyon katdr.

Elektromanyetik dalga paketii de denen foton, gne fzyon reaksiyonuyla meydanagelip, bu ekilde yaylan foton enerjisidir. Laser nda foton yaylmasndan ibarettir. Laserdefoton retimini anlayabilmek iin atomlarn deiik seviyelerinde ne gibi hadiseler olduunubilmek gerekir. Bir atomun uyarlm durumda bulunduu ksa zaman aralnda zerine bellibir dalga boyunda foton drlrse, atom ayn fazda foton yayar. Bu ilem pe peetekrarlanrsa, tamamen ayn fazda bir n demeti elde edilir. En dk enerji seviyesindebulunan bir atoma dardan bir foton verilirse, atom enerjisi kazanarak E1 enerji seviyesindenE2 enerji seviyesine uyarlm olur. Bu atom kendi halinde braklrsa, uyarlm bulunduuE2 enerjisinden bir foton vererek tekrar E1 enerji seviyesine dner. Uyarlarak enerji seviyesi

E1den E2ye ykseltilen atom enerjisini geriye foton olarak yaymaya balarken bir fotondaha arptrlrsa atomu birbiri ile ayn zellikte iki foton terk eder. Bu ekilde atom kat kat


2/5

enerji seviyelerine karlrsa bu seviyelerden derken de katlar halinde foton rer. Bu ilemiki paralel ayna arasnda ayn fazda olan fotonlarn toplanmas eklinde devam eder. Lasern dalgasnn dalga boyu aynalar arasndaki mesafe ile uyumludur. Ayn frekansta yani,ayn dalga boyunda yaplan foton retimine uyarlm yaylma ilemi denir. Milyonlarca atomiin bu ilem yaplrsa ayn yne doru milyonlarca foton paralel nlar halinde bir noktadan

yaylr. Bu nlar ayn fazda, ayn frekansta, ayn ynde olduklarndan adeta birbirine yanyana yapktr. Paralel aynalar arasnda iddeti bu ekilde gibi artan nlar, kfrekansna e bir frekansta, darbeler halinde olduka parlak k huzmesi olarak yaylr. Lasernndaki enerjisinin bymesinin esas ite bu milyonlarca kk enerji kaynaklarnn okdar bir hzme halinde ayn ynde ham yanyana hem de ard arda birlemesi neticesidir.Laserin almas iin enerji seviyesi den atomlarda daha fazla saydaki atomlarnuyarlacak enerji seviyelerine ykseltilmesi gerekir. Bu durum ise normal olarak atomlarnenerji seviyesi dalmnn tersidir. Bu sebepten laserin almas iin gerekli durum tersineevrilmi dalm olarak isimlendirilir. Tersine evrilmi dalm ortaya karmak iinpompalama ilemi kullanlr. Optik pompalama ise, yksek frekansl youn nlarn neriyleyaplabilir. Yar iletkenli laserlerde pompalama elektrik akm yardm ile gerekletirilir ve

ilem elektriksel pompalama olarak isimlendirilir. Gaz laserlerinde ise pompalama ilemielektron-atom veya atom-atom arptrlmasyla ortaya karlr ve arpma pompalamasolarak bilinir. Kimyasal pompalama ileminde ise kimyasal laserlerde kimyasal reaksiyonlarlaatom ve molekller uyarlr. Gaz-dinamik laserlerde de pompalama ses hz st gazgenilemesi yoluyla gerekletirilir ve gaz genileme pompalamas olarak isimlendirilir.

OSLASYON

Yukarda aklanan tersine evrilmi dalm elde edildikten sonra, bu ortamdan geen krezonans durumuna getirilir. Optik asilator olarak da isimlendirilebilecek bu ortam yansma,krlma ve dier kayplar karlayacak durumda olmaldr. Bu amala laser ortam,uzunluuna doru bir para eklinde dzenlenir ve iki ucuna ok kuvvetli yanstclar konaraknn bunlar arsnda ileri-geri yansmas salanr. Bu yanstclardan biri bir lde saydamyaplarak rezonans frekansna ulaan nn laser n olarak ortamndan dar kmasnsalar.

Q-Anahtarlamas

ok ksa ve ok gl klar q-anahtarlamas kullanlarak depo edilmi laser nlarndanelde edilebilir. Bu tr teknikte yanstclardan biri pompalama aralnn bir ksmndayanstmayacak ekilde dzenlenir. Daha sonra yanstc hale getirilir. Bu dzenleme sonucu

pompalama devresinin bir ksmnda depo edilen enerji dier ksmnda byk bir darbe olarakyaylr. Q-anahtarlamasnn en kolay ekli bir aynann ok hzl dnmesiylegerekletirilebilir. Bu aynann dier ayna ile ayn eksene geldii zaman da laser yaylmortaya kar. Bu konuda uygulanabilecek dier teknik laser frekansna k absorbe edenseyreltilmi bir zelti ortam kullanmaktr. Bu ekildeki absorbsiyon enerjinin depoedilmesini salar.

Mode kilitlenmesi

zelti kullanlarak ve anahtarlama ile elde edilen laser nnn gc mode kilitlenmesi iledaha da arttrlabilir. Byle bir durumda birbirine yakn ve aralarnda belirli bantnn

bulunduu kilitli frekanslarda ayn zamanda titreim meydana gelir. Bylece ok daha ksa


3/5

zamanda yz trilyon watta yaklaan bir g elde edilir ki, bu dnyadaki btn elektriksantrallerinin toplam retiminden daha fazladr.

Laser nnn zellikleri:

1. En byk zellii dalmaz olmas ve yn verilebilmesidir. Bu zelliinden istifade ilemesafe lme ve fiber optik teknolojisi gelitirilmitir. Dalga boyunun kk olmasdalmay da byk lde azaltr. Uyarlan atomlar her yn yerine belli ynlerdehareket ederler. Bu laserin ok parlak olmasn dourur.

2. Laser n, dalga boyu tek olduundan monokromatik zellik tar. Frekans dalmaral, frekansnn bir milyonda biri civarndadr. Bu sebepten istenilen frekansta oksayda dalgalar laser dalgas zerine bindirilmek suretiyle haberlemede iyi bir sinyaljeneratr olarak i grr. Ayn anda birok bilgi bir yerden baka yere gnderebilir.

3. Laser n dalmaz olduundan ksa darbeler halinde yaynlanabilmesi mmkndr.Kaypsz yksek enerji nakli yaplmas bu zellii ile salanabilir. Laser kendisindebulunan yksek enerji sayesinde kesme, kaynak ve delme endstrisinde kullanlr.

Ayrca laser darbesinin ok ksa olmasndan yksek hz fotoraflnda faydalanlr.Ynl bir hareket olmasndan ise holografi ve lm biliminde yararlanlr. Btnzellikleri ile uzak mesafe lmlerini mmkn klar.

4. Laser n tek dalga boyuna sahip olduu iin laser cinsine gre eitli renkte nlarelde etmek mmkndr.

LASER TRLER

Kat Laserler

lk bulunan laser yakut laseridir. Yakut, az miktarda krom ihtiva eden alminyum oksitkristalidir. Krmz laser nlar yayan, bu kristal iindeki krom atomlardr. Krom atomlaroptik olarak yeil ve mor kla uyarlr. Bu tr laser ile saniyenin milyarda biri gibi ksa birsrede birka milyon wattlk g nakledilebilir. lk yakut laser sadece bir darbe ilealtrlrd. Daha sonra bunun oda scaklnda ve srekli biimde altrlmas mmknolmutur. Darbenin gcnn ykseltgendii ikincil laserlerle birlikte kullanlan q-anahtarllaser moduyla saniyenin birka milyarda biri kadar devem eden birka milyar wattlk gretilebilir. Gnmzde kullanlan laser, sert effaf kristalden meydana gelir. Kristalde kkmiktarda genellikle nadir toprak elementleri mevcuttur. Bu kristalin ilem iin odascaklnn ok altna indirilmesi gerekir. Bu laserler optik pompalama gerektirirler vedarbeli olarak alarak snmay nlerler. Scaklk ve manyetik alanda yaplacak deiiklikle

alma frekans ayarlanabilir.

Neodimium eitli kristallerde kullanlan nadir toprak elementlerinden biridir. Enerji dzeyisebebiyle fazla optik pompalamaya ihtiya gstermez ve su sebepten dolay tercih edilir.Gne nn kullanlmas uzay uydusuna yerletirilen haberleme sisteminde muhtemellaser kullanmn mmkn klmaktadr.

Yar letken Laserleri

Yar iletken malzemelerden elde edilen kristallerle de laser yaplmtr. Galyum arsenikkristali yar iletken lasere rnektir. Yar iletken diod gibi p-n malzemenin birlemesinden

meydana gelmi olup, p-n malzemenin birletii yzey yakut laserindeki aynalar greviniyapar. Birleim yzeyinde pozitif voltaj p tarafna ve negatif voltaj n tarafna verildii zaman


4/5

elektronlar n malzemesinden p malzemesine geerken enerjilerini kaybeder ve foton yayarlar.Bu fotonlar tekrar elektronlara arparak bu elektronlarn daha ok foton retmesine sebepolurlar. Neticede yeterli seviyeye ulaan foton neri, laser nn meydana getirmi olur. Butr laserler verimli k kaynaklardr. Genellikle boylar bir milimetreden byk deildir.Ancak ok verimli alma iin ortam scakl oda scaklnn ok altna drlmelidir.

Gaz Laserleri

lk gaz laser helyum ve neon karm eklinde kullanlmtr.bu karm uzun bir tpe ve ikikresel ayna arasna yerletirilmitir.

Helyum ve neon gaz ile alan laserde bu gazlar yksek voltaj altnda iyonize hale gelir.Helyum atomlar elektrik dearj esnasnda elektronlarn arpmas ile ikazlanarak yksekenerji seviyelerine kar. Bunlar, kazandklar enerjilerini neon atomlarndaki e enerjiseviyelerine aktarrlar. Bu enerji aktarma ilemi fotonun yaylmasna sebep olur. Aynalarvastasyla yeterli seviyeye ulatktan sonra laser n elde edilmi olur. Bu tr laser nnn

dalga boyu 1,15 mikrondur.

Kimyasal Laserler

Kimyasal laserlerde bir gaz meydana getirilir ve kimyasal reaksiyon yoluyla pompalanr.Kimyasal pompalama bir eksotermik kimya reaksiyonunda enerji aa kmasyla olur. Bunabir rnek hidrojen ve flor elementleri tersine evrilmi bir toplumda hidrojen florurmeydana getirmek zere reaksiyona girdiklerinde laser etkisi ortaya kar.

Sv Laserler

En ok kullanlan sv laser tr, organik bir zc iindeki organik boyann seyreltik birzeltisidir. Bunlara mor tesine yakn ve kzltesine yakn arasnda laser trleri eldeedilebilir. Genellikle pompalama optik olarak cereyan eder. Birka laser paralel olarakaltrlabilir. Bylece saniyenin birka trilyonda biri devam eden laser darbeleri eldeedilebilir. Boya laserlerinin en nemli zellii dalga boyunun geni bir alanda hassas birekilde ayarlanabilmesidir.

Laser nnn Kullanld Yerler

Laser, haberlemede kullanlabilecek zelliklere sahiptir. Laser n da gne n gibi

atmosferden etkilenir. Bu sebeple atmosfer, radyo yaynlarnda olduu gibi laser yayn iinuygun bir ortam deildir. Bu bakmdan laser nlar, ii ayna gibi olan lifler iindengnderilirse, lifler ne kadar uzun, kvrntl olursa olsun kayp olmadan bir yerden dierineular. Bu liflerden istifade edilerek milyonlarca deiik frekanstaki bilgi ayn andatanabilmektedir. Bu maksatla foto diyot kullanlmakta ve elektrik enerjisi foto diyotta kenerjisine evrilmektedir. Dnyann birok telefon irketleri bu tatbikata gemilerdir.

Karbondioksit laserleri metal, cam, plastik kaynak ve kesme ilerinde kullanlr.

Laser, uzayda mesafe lmede kullanlr. Peykler arasndaki mesafeyi 25cm hata ilelebilmektedir. Laserle ilk mesafe lm, 1962 senesinde, Aya yerletirilen argon-iyon

laseri ile yapld. Laser, inaatlarda, boru ve tnel yapmnda, yn ve dorultu tayininde vetespitinde klasik teodolitlerden ok daha mkemmel ve kullanldr.


5/5

Laserin askeri alandaki tatbikatlar oktur. Mesafe bulma ve yer tanma maksadylakullanld bilinmektedir. Hedefe gnderilen gdml mermiler, hedef yakalannca laser nile infilak ettirilmektedir. Gece karanlnda gece gr drbnleri sayesinde gndzm gibioperasyon yaplabilir. ok balkl fzelerin hafzalarna yerletirilen hedef resmi, fze hedefeyaklanca laser n ile tannr. ABDnin 1984 ylnda gelitirdii fze savunma sistemi,

dman fzesini havada iken uzaydan gnderilen laser n ile tahrip edebilmektedir.

Holografi ve fotoraflkta ok mhim yeri vardr. Laserle grnt kaydetme sresisaniyenin 10 trilyonda biri zamanda mmkn olur. Holografi, laser nlar ile boyutluresim ekme ve grntleme tekniidir.

Tpta laser kansz ameliyat maksatlar ile kullanlr. Yrtlm gz retinas, laser n ileacsz ve sratle dikilir. Vcudun eitli blgelerindeki tmrler bakla almadan yerindekesilerek tedavi edilebilir. Damardaki dokular, laser n ile kaynar ve kanama olmaz. rkdi ukurlar dolgu yaplmak zere acsz delinebilir.

Laserle lgili Beklenen Gelimeler

Nkleer enerji alannda laserin eitli gelimelere yol aaca umulmaktadr. En nemlisibalatlmas zor olan termonkleer-fzyon olaynn (hidrojen bombas ve gnete her anmeydana gelen reaksiyon) laser ile tetiklenmesidir. Bylece dnya enerji problemi ortadankalkacaktr.

Laser nnn darbe sresinin saniyenin trilyonda birine drlmesi halinde ksa bir srederetilecek enerji bugn dnyada ayn mddette retilmekte olan enerji toplamndan fazlaolacaktr. Laser n ile alan silahlarn yaplmas ile ok uzaklardan mhimmat, akaryakt,karargah binalar imha edilebilecektir. Laser zellii dolaysyla bilgisayarn hafzakapasitesini byk lde arttrabilir.

lazer_nedir

Documents