Lazerlerin prensibi, ilk olarak 20. yüzyılın başlarında Einstein tarafından önerilen bir kavram olan uyarılmış emisyona dayanmaktadır. Ana süreç aşağıdaki gibidir:
- Elektron Geçişi: Çalışma ortamındaki atom veya moleküllerin bir pompa kaynağının (elektrik enerjisi, ışık enerjisi vb.) etkisi altında enerji kazanarak düşük enerji seviyesinden yüksek enerji seviyesine geçerek uyarılmış duruma geçmesidir. Yüksek enerji seviyesi kararsız olduğundan, atomlar veya moleküller kendiliğinden düşük enerji seviyesine geri döner ve bu süreçte fotonlar açığa çıkar.
- Rezonans Boşluğu Yansıması: Bu fotonlar, rezonans boşluğu içinde ileri geri yansır, çalışma ortamındaki diğer uyarılmış durum atomları veya molekülleri ile etkileşime girerek daha fazla uyarılmış emisyonu tetikler. Bu, foton sayısının aniden artmasına neden olarak yüksek yoğunluklu, oldukça monokromatik ve son derece yönlü lazer ışığına neden olur.
Lazer esas olarak üç bölümden oluşur: çalışma ortamı, pompa kaynağı ve rezonans boşluğu.
- Çalışma Ortamı: Lazer üretiminin temeli budur. Yakut, neodimyum cam veya karbondioksit gazı gibi popülasyonun tersine çevrilmesini sağlayan aktif bir ortamdan oluşur.
- Pompa kaynağı: Çalışma ortamına enerji sağlayarak uyarılmış emisyonu tetikler. Yaygın yöntemler arasında elektriksel uyarım ve optik uyarım bulunur.
- Rezonans boşluğu: Toplam iç yansıma aynaları ve kısmi iç yansıma aynalarından oluşan bu boşluk, fotonlar için geri bildirim ve salınımlı bir ortam sağlar, onların boşluk içinde birçok kez ileri geri hareket etmelerine olanak tanır, uyarılmış emisyon etkisini arttırır ve sonuçta lazer çıktısı oluşturur.
Tek modlu ve çok modlu lazerler arasındaki temel fark, çıkış ışınındaki modların sayısında yatmaktadır.
- Tek modlu lazer: Yalnızca bir ışık yayılım modunu destekler. Yüksek ışın kalitesine, iyi yönlülüğe ve tutarlılığa, standart dairesel ışın noktasına ve küçük bir sapma açısına sahiptir. Lazer interferometreler ve fiber optik iletişim gibi yüksek hassasiyetli uygulamalar için uygundur.
- Çok modlu lazer: Çoklu ışık yayılım modlarını destekler. Geniş bir çıkış ışın sapma açısına, karmaşık ışın şekline ve yoğunluk dağılımına ve daha kısa tutarlılık uzunluğuna, ancak yüksek çıkış gücüne sahiptir. Malzeme işleme ve lazer aydınlatma gibi daha az zorlu uygulamalar için uygundur.
Lazerlere Gauss ışınları denir çünkü bunların kesitleri boyunca yoğunluk dağılımları yaklaşık olarak bir Gauss fonksiyonuna uygundur; bu, yoğunluğun merkezde yüksek olduğu ve kenarlara doğru kademeli olarak azaldığı ve çan şeklinde bir eğri sergilediği anlamına gelir.
Bu dağılım özelliği, rezonans boşluğu içinde oluşumu sırasında lazerin kendi kendini yeniden üretebilmesinden kaynaklanmaktadır; kırınım ve yayılmadan sonra bile yoğunluk dağılımı Gauss biçimini korur. Gauss ışınları, mükemmel odaklanma performansına ve tek renkliliğe sahip olup, mod rekabetini etkili bir şekilde azaltır ve ışın kalitesini iyileştirir, bu da onların optik sistem tasarımında, lazer işlemede ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
Lazer Sınıflandırması Lazerler birçok şekilde sınıflandırılabilir; bunlardan biri çalışma ortamına göredir:
- Katı Hal Lazerleri: Bunlar çalışma ortamı olarak neodim katkılı alüminyum garnet (Nd:YAG) lazerler gibi katı malzemeleri kullanır. Bu lazerler tipik olarak yüksek güç çıkışına ve iyi stabiliteye sahiptir ve endüstriyel işleme, tıp ve bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Gaz Lazerleri: Bunlar çalışma ortamı olarak helyum-neon lazerler (He-Ne) ve karbondioksit lazerler (CO2) gibi gazları kullanır. Gaz lazerlerinin görünür ve kızılötesi spektral bölgelerde geniş uygulamaları vardır.
- Sıvı lazerler: Boya lazerleri olarak da bilinen bu lazerler, çalışma ortamı olarak organik boya çözeltilerini kullanır. Dalga boyu ayarlanabilirlikleri onlara bilimsel araştırma ve biyotıp alanında benzersiz avantajlar sağlar.
- Yarı iletken lazerler: Bunlar çalışma ortamı olarak lazer diyotlar gibi yarı iletken malzemeleri kullanır. Bu lazerler minyatürleştirme ve entegrasyon açısından avantajlar sunar ve optik iletişim, lazer baskı ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
- Serbest elektron lazerleri: Bunlar, çalışma ortamı olarak yüksek hızlı serbest elektron ışınlarını kullanır. Geniş bir çıkış gücü ve dalga boyu yelpazesi sunarlar, bu da onları yüksek enerji fiziği ve X-ışını spektroskopisi için uygun kılar.
Telif Hakkı @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd - Çin fiber optik modülleri, fiber birleştirilmiş lazer üreticileri, lazer bileşenleri tedarikçileri tüm hakları saklıdır.
