fatih eğitim fakültesi

Fatih Eğitim FakültesiO.F.M.A. Eğitimi

Fizik Öğretmenliği

Eğitimi

Karadeniz TeknikÜniversitesi

Fiziğin Güncel Uygulama Alanları

Etkinliği

Hazırlayan ve Sunan ;212659 Muhammet ALBAYRAK212675 Bekir GÜLDEŞ

Lazer

İçerik• Önsöz ve Gerekçe• Kazanımlar• Sude’nin Fuar Gezisi• Hazırlık Soruları• Lazerler Hakkında Genel Bilgiler• Mika Çaydanlık• Lazerlerin Tarihçesi• Lazerlerin Uygulama Alanları• Lazerlerin Temel Fiziği• Lazer Işınının Özellikleri• Etkinlik• Lazer Türleri• Tartışma ve Sonuç

Önsöz ve GerekçeElbette ki her bilgiye ulaşıp bunu öğrenebilmek imkansız olmakla birlikte bu durum

ortaya bir bilgi karmaşası çıkmasına neden olabilir. İşte bundan dolayı günümüzde artık temel kavramları öğrenip bunlardan yola çıkarak yeni bilgilere ulaşma önem kazanmaktadır.

Şu an okullarda uygulanan öğretim programlarına baktığımızda öğrenci de öğrenmeyi gerçekleştirebilmek için Yaşam(Bağlam) Temelli Öğrenme ve Yapısalcı Öğrenme Yaklaşımlarının ön planda olduğu görülmektedir. Bizler elinizdeki bu kitabı ve içerisindeki konu seçimini belirlemeden önce uzun bir süre araştırma ve çevresel gözlemlere dayanarak bu konuyu daha hassas ele aldık. Araştırma ve gözlemlerimiz, konunun güncelliği ve yeni öğretim programlarındaki öğrenme yaklaşımlarının uygulanması konusunda eksiklikler olduğunu bizlere göstermiştir.

İşte bütün bu araştırma sonuçları bizleri öğretim programındaki aldığı yer nedeniyle de Lazer konusunun seçimine yöneltti. Bu anlamda 11. Sınıf Fizik Öğretim Programında yer alan ders kitabını açıp baktığımızda Modern Fizik ünitesinde ele alınan, Lazer konusunun öğretimini gerçekleştirebilmek için Bağlam Temelli Öğrenme Yaklaşımının burada uygulanması konusunda bizlere eksikliklerin olduğunu gösterdi.

İşte bizler de bu eksikliği giderebilmek için elinizdeki bu kaynağı geliştirme yoluna gittik. Bağlam Temelli Öğrenme Yaklaşımını olabildiğince konumuzda uygulamaya çalıştık. Konunun güncelliğini ve gerçek yaşamda önemini gösterebilecek örnek anlatım ve uygulama alanlarına olabildiğince yer vermeye çalıştık. Kitabımızın tüm öğrenci arkadaşlarımıza yararlı olması dileğiyle…

KazanımlarLazerlerin kullanım alanlarını ve bu alanlarda ne

tür amaçlarla kullanıldığını bilir ve açıklarLazerlerin günlük hayattaki önemini kavrayarak

lazerler hakkında olumlu tutum geliştirir.Lazer kavramını açıklar.Lazerlerin temel fiziği olarak; uyarılmış soğurma,

kendiliğinden yayma, uyarılmış yayma kavramlarını açıklar.

Lazerlerin çalışmasındaki ana ilke olan popülasyon ters dönüşümü olayını açıklar.

Lazerlerin optiksel ve dalga boyu özelliklerine dayanarak lazer çeşitlerini sıralar.

Sude’nin Fuar GezisiLise 3. Sınıf öğrencisi olan Sude, sınıf arkadaşlarıyla şehir

merkezine kurulmuş olan yıllık teknoloji fuarını ziyarete giderler. Fuar alanına girdiklerinde duvarlara asılmış olan beyaz perdelere göz alıcı renklerde ve değişik keskin şekillerde yansıtılmış ışıklarla karşılaşırlar. Sude ve arkadaşları perdelerdeki şekilleri hayretler içerisinde incelerken arkadaşlarından Ali, az ileride bir fuar görevlisinin, elinde kaleme benzeyen bir cisimle uzaktaki bir balonu patlattığını gördü. Bu defa tüm sınıf bakışlarını bu fuar görevlisinin elindeki kaleme benzeyen cisme yönelttiler. Haliyle fuar görevlisinin bunu nasıl yaptığına dair akıllarında sorular oluşmaya başlamıştı. Kalem yeşil renkte düz bir şekilde ilerleyen bir ışık yaymaktaydı ve bu ışık balona değdiği an balon patlamaktaydı. Sınıftaki herkes daha önce çevresinde ışıkların balonları patlatmadığını dile getirmişlerdi.

Bu karmaşık düşünceler içerisinde fuarda ilerleyen Sude ve arkadaşları daha ileride bir arabaya ait fotoğraf görüntüsünü herhangi bir ekran ya da perde olmadan görebilmekteydi. Bu görüntüyle adeta şaşkına dönen sınıf, bu fuarda nelerin olup bittiğini öğrenmek ve akıllarındaki onlarca soruyu cevaplandırması için fuar görevlilerinden birinin yanına yaklaşarak ona şu soruları yöneltirler. Perdelerdeki ışıklarla bu şekiller nasıl oluyor da böylesine keskin hatlarla dağılmadan oluşuyordu? (Oysa sınıf önceki derslerde edindikleri bilgilerde ışığın uzaklarda dağıldığını biliyordu)

Kalemden çıkan ışık nasıl oluyor da balonu patlatıyorken; diğer ışıklar patlatmıyordu?

Karşılarında duran araba fotoğrafı nasıl oluyor da bir ekrana gerek duymadan gösterilebiliyordu?

Sude’nin Fuar Gezisi

Bütün bu sorulara fuar görevlisinin verdiği cevap, sınıfın hiç de beklemediği kadar uzun ve ikna edici bir cevap olmamıştı. Görevlinin verdiği cevap LAZER idi.

Hazırlık Soruları• Çevrenizde sizlerde daha önce yukarıda anlatılan hikayede Sude ve arkadaşlarının karşılaştığı gibi teknoloji fuar alanlarında ya da başka ortamlarda buna benzer durumlarla karşılaştınız mı?

• Günlük yaşamınızda lazerlerin hangi ortamlarda ve hangi amaçlar için kullanıldığına dair bilgileriniz var mı?

Lazerler Hakkında Genel Bilgiler

Lazer; tek renkli, oldukça düz, yoğun ve aynı fazlı paralel dalgalar halinde yüksek güçlü bir ışık demeti üreten alettir.

Lazer İngilizce de; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Uyarılmış Radyasyon Salınımlarıyla Işığın Kuvvetlendirilmesi) cümlesindeki kelimelerin baş harflerinin alınmasından türetilmiş bir kelimedir.

Gün, büyük bir aksilikle başladı. Mika çaydanlık yere düşüp paramparça oldu. Ancak, birkaç dakika sonra hiçbir şey olmamış gibi yine masanın üstünde duruyordu. Evin hanımı kendisine, lazer baskı makinesiyle (çıkış olarak kağıt yerine üç boyutlu nesneler alan) yepyeni bir çaydanlık daha üretti. Bunun için, satın alırken çaydanlıkla birlikte verilen disketi 3-boyutlu fotokopi makinesine yerleştirmesi yeterli olmuştu. Disket, ürünün dijitalleştirilmiş orijinal görüntüsünü içeriyordu.Fotokopi makinesinin hafızası, veri yığının arasında dolaştı ve verileri lazerin kumanda birimine aktardı. Bu birim de ışını, kopyalama makinesindeki plastik, sertleştirici toz, bağlayıcı madde ve yapıştırıcıdan oluşan kaynayan bir karışıma yönlendirdi. Lazer ışınının değdiği noktada karışım hemen sertleşti. Kısa bir süre sonra parçalananın aynısı bir çaydanlık çıktı ortaya.

Mika Çaydanlık

Lazerlerin TarihçesiBundan 51 yıl önce, 16 Mayıs 1960 yılında

ABD’nin California eyaletinde bulunan Hughes Araştırma Laboratuvarları’nda ilk lazer Theodore Maiman tarafından başarılı bir şekilde çalıştırılmış ve kısa bir sürede dünyanın birçok araştırma laboratuvarında da benzer sonuçlar elde edilmişti. Lazer ışığını, o güne dek bilinen ışık kaynaklarından ayıran çok önemli temel fiziksel özellikler vardı.

Theodore Maiman(1927-2007)

Lazerlerin Uygulama Alanları

Endüstride:• Her türlü malzemeyi çok hassas bir

şekilde kesme, delme, eritme, lehimleme ve şekil verme işlemleri,

• Mikroelektronikte dirençlerin aktif veya pasif olarak 0,01% hassasiyetinde üretilmeleri,

• Chip üretiminde hat kalınlıklarının 0,25 µm’den az olarak desenlendirilmesi,

• Yeni maddelerin analiz işlemlerinin yapılması,

• Yüksek ve uzun yapıların düzgünlüğünün ölçümü,

• Yüzey sertleştirmelerinde

Darbeli Nd:YAG lazeri kullanılarak 10 mm kalınlığındaki seramik malzemelerde açılan delik

3 mm kalınlığındaki Ti6Al4V alaşımda açılan delik

Darbeli Nd:YAG lazeri kullanılarak 0,5 mm kalınlığındaki paslanmaz çelik malzemelerin kesmeişlemine ait kesit görüntüsü

Kesme işleminin üstten görünüşü

Ti6Al4V titanyum alaşımların darbeli Nd:YAGlazer ile alın kaynak işlemi

Ti6Al4V titanyum alaşımların darbeli Nd:YAGlazer ile alın kesit görüntüsü

Optik sistemlerde kullanılmak amacı ile femtosaniye darbe uzunluklu lazer kullanılarak 200μm kalınlığındaki bakır levhaya açılmış 70 μm genişliğindeki yarık.

Femtosaniye darbe uzunluklu lazer kullanılarak paslanmazçelik yüzeylerin işlenmesi sonucu oluşan su tutmazlık özeliği.

Bilimsel Araştırmalarda:


• Çok hassas bilimsel ölçümlerde (ışık hızı ölçümü), • Yerküre üzerindeki hareketlerin hassas ölçümü, • Malzemelerin kimyasal analizlerinde.

Haberleşmede:


• Yeryüzü ile uydular arası haberleşme sistemlerinde, • Dünya üzerindeki haberleşme ağında fiber-optik sistemlerle

birlikte kullanılması, • Yüksek yoğunlukta ses ve görüntü bilgileri depolanması

(compact disc, video disc),

Tıp Alanında:


• Zarar görmüş dokuları keserek almak, • Yaraları iyileştirmek, • Kanamayı durdurmak, • Göz retinasında oluşan zedelenmeleri gidermek,

Laboratuvar koşullarında lazer uygulaması sırasında damarın görüntüsü

Deri dokusunda açılan kesilerin lazer uygulaması ile kaynaklanması

Askeri Alanlarda:


Askeri uygulamalarda laserleri vazgeçilmez yapan özellikleri kısaca tanımlarsak:

• Açısal hassasiyet (ışınımlarının doğrusal şekilde olması), • Uzun mesafelere ulaşma (Laser gücünün yüksek olması) • Mesafe ölçümünde hassasiyet (darbe genişliğinin çok dar olması) • Selektif tespit (spektral band aralığının çok dar olması sebebi ile) • Kullanım kolaylığı (küçük boyutta ve hafif olmaları)

Lazerle Mesafe Bulma:


Gönderilen lazer ışığı hedeften yansıyarak cihaz üzerinde bulunan bir almaç tarafından algılanır. Geçen zaman periyodu (T) basit olarak formülize edildiğinde istenilen mesafe hassas olarak bulunur.

Lazerle mesafe bulma; Mesafe D=C*T/2 C=300m/µsn. (ışık hızı)

Lazerle Hedef Takibi:


Laser, önceden tanımlanmış bir patern üzerinden tarama yapar. Patern içinde yansıma tespit edilirse, tarayıcının mevcut konumuna göre açı (yan-yükseliş) ve mesafe bilgileri elde edilir. Bu prensip yerden-havaya atış kontrollerinde ve Laser güdümlü füzelerde uygulanır

Lazerle Füze ve Bomba Güdümü:


Hedef, Laser ışını ile ileri gözetleyici/helikopter/uçak tarafından aydınlatılır. Laser güdümlü bomba veya füze hedeften yansıyan ışına kilitlenerek hedefe gönderilir.

Bu kadar geniş kullanım alanına sahip lazerlerin çalışmasında hep aynı ilkenin geçerli olduğunu biliyor muydunuz?

Lazerlerin Temel FiziğiLazerlerin temelini ve onun uygulamalarını anlamak için

radyasyonun madde ile etkileşmesini anlamak gereklidir. Radyasyon, uzun dalga boylarından kısa dalga boylarına olan aralığı kapsayan elektromanyetik spektruma tekabül eder.

Verilen ω frekanslı bir radyasyon için, bu radyasyonun fotonları, Planck ilişkisi ile verilen yalnızca bir değerli E enerjisi ile kuantize edilir.

𝐸=h . f=h .𝑐λ

=ħ .2𝜋 𝑓=ħ.𝜔(Bu enerji ifadesi ve aşağıda bahsedilen durumlar 11. Sınıf Modern Fizik ünitesinde bahsedilmiştir.)

Lazerlerin Temel Fiziği

Atomların ve moleküllerinde enerjisi kuantize edilir, yani enerji seviyeleri yalnızca belirli değerler alır. Elektronlar veya moleküller kuantize olmuş enerji seviyeleri arasında sıçrayabilir. Bu geçişler radyasyonun fotonları tarafından uyarılır. Geçişler sırasında, atomlar veya moleküller radyasyonu soğurur veya yayımlar. Bu süreçler uyarılmış soğurma(stimulated absorption), uyarılmış yayılım(spontaneous emission) ve kendiliğinden yayılım(stimulated emission) olarak sınıflandırılabilir.

Uyarılmış soğurma bir atomik veya moleküler sistemin ħ.ω enerjili bir fotonu soğurma sürecidir. Soğurmanın sonucu olarak atom veya molekül n durumundan daha yüksek enerjili bir m durumuna yükseltilir. Uyarılmış soğurma yalnızca foton enerjisinin tamamıyla kuantum enerji durumları arasındaki enerji farkına eşit olduğu durumlarda oluşur.


Burada Em ve En sırasıyla m son durumu ile n ilk durumun enerjileridir. ω gelen radyasyonun açısal frekansıdır, ħ ise Planck sabitidir.

Lazerin çalışmasını anlamak için iki temel olay düşünülmelidir: Uyarılmış Yayılım Optik Rezonans

Lazerin ana parçası lazer hareketinin oluştuğu aktif ortamdır. Aktif ortam, ışığı soğuran veya yayımlayabilen atom veya moleküllerin bir toplanmasıdır. Uyarılmış soğurma ve uyarılmış yayılım daima yan yana oluşur. Lazer ışığı yayımlayan bir cihazdır. Dolayısıyla aktif ortamdaki soğurma geçişlerinin sayısı yayılım geçişlerinin sayısından küçük olmalıdır.

Ancak, başlangıç soğurma olaylarının sayısı yayılım olaylarının sayısından daha büyüktür. Net sonuç şudur ki gelen radyasyon soğurulur. Aktif ortamda yayımlama sayısının daha çok olması için tersine döndürülmüş popülasyon(üst enerji seviyesindeki moleküllerin sayısı alt enerji seviyesindeki moleküllerin sayısından fazla olduğu geçici durum) yaratmak zorunludur. Bir popülasyon ters dönüşümünün yaratılması lazer çalışması için birincil şarttır. Popülasyon ters dönüşümünü üretmek için bir dış enerji kaynağı gereklidir. Bu enerji pompalama(pump) enerjisi olarak adlandırılır.

Popülasyon ters dönüşümü bir ortamda sağlanır sağlanmaz, ışığı kuvvetlendirmek için kullanılabilir. Gerçekte bu süreç bir zincir reaksiyonuna benzetilebilir- bir ters dönüşümlü ortamda her gelen foton daha fazla uyarma için kullanılabilecek ek bir foton yayılımı gerçekleştirebilir.


Aktif ortam popülasyon ters dönüşümüne başladığı zaman lazer olayı başlar. İki seviyeli bir sistemde popülasyon ters dönüşümünü başarmak imkansızdır ve nn=nm bir üst limittir. Pratikte gazlarda, sıvılarda ve katılarda bir aktif ortamın molekülleri daima iki enerji seviyesinden fazla seviyeye sahiptirler.

Üç seviyeli bir sistem E1>E2 olan E0, E1, E2 enerjileri ile karakterize edilir. Başlangıçta tüm atomlar veya moleküller E0 en düşük seviyededir. ΔE=E1-E0 pompalama enerjisi verilerek uyarma, moleküllerin bir kısmını E0 seviyesinden E1 seviyesine yükseltir. Uyarılan moleküller E0 temel seviyesine iki farklı yoldan birini seçerek geri dönerler;

Popülasyon Ters Dönüşümü



1. Direk olarak ışımalı veya ışımasız geçişlerle E0 temel seviyesine,

2. Direk olmayan bir yolla önce ışımasız bir geçişle E2, sonra ışımalı bir geçişle E0 temel seviyesineGerçekçi lazerlerin çoğunda uyarılmış moleküller ikinci yolu seçerler. Burada E2 seviyesi metastabil durumludur.(Metastabil Durum : Yarı kararlı durum; ışın salarak daha kararlı bir seviyeye inen bir radyoizotopun, göreli bir kararlılık gösteren uyarılmış durumu.)

Bu durumlarda moleküller uzun süre kalabilir ve popülasyon ters dönüşümü başarılabilir.


Dört seviyeli bir lazer geçiş şemasında pompalama enerjisi sayesinde moleküller E0 temel durum seviyesinden E1 seviyesine çıkartılır. Eğer E1‘den E2‘ye geçiş olasılığı E1’den E0’a geçiş olasılığından daha büyük ise ve E1’de moleküllerin yaşam zamanı daha kısa ise moleküller ışımasız geçiş yaparak E2 seviyesine geçecek. Bu seviye metastabil durum olduğu için burada moleküllerin yaşam süresi uzundur. Daha sonra moleküller ışımalı geçiş yaparak E2 seviyesinden E3 seviyesine geçecekler ve lazer olayı başlamış olacak. E3 seviyesi metastabil seviye olduğu için burada fotonların soğrulma oranı azaltılır. Moleküller ışımasız geçiş yaparak E0 temel seviyeye geri dönerler

Lazerlerin Temel FiziğiOptik rezonatörün nasıl çalıştığını inceleyelim;

Rezonatörün içindeki atomlar hızlandırılmış elektron veya foton kullanılarak uyarıldığı zaman, üst seviyelerine çıkar. Uyarılan bu atomlar üst enerji seviyesinden alt enerji seviyelerine dönerken foton yayınlar. İlk ve son yörüngelerdeki atomların enerji seviyeleri farkı kadar enerjiye sahip fotonlar, uyarılmış atomlara çarptığı zaman bu atomlar bir alt enerji seviyesine geçmeye zorlanır. Bu sırada, gelen fotonla aynı yönlü bir foton daha yayınlanır. Bu fotonlar yarı geçirgen ve tam yansıtıcı aynalardan yansıyarak atomları foton yaymaya zorlar ve kendisiyle aynı yönlü fotonlar oluştururlar. Aynalardan sürekli yansıyarak sayısı artan aynı fazlı bu fotonlar, yarı geçirgen aynadan lazer ışığı olarak çıkar.


(Dört seviyeli sistem, üç seviyeli sistemden daha avantajlıdır.) En basit lazeri yapmak için Z1 ve Z2 aynaları arasına bir aktif

ortam yerleştirilmelidir. Aktif ortam, dış pompalama enerjisi altında uyarılmış soğurmanın, kendiliğinden ve uyarılmış yayılımın olduğu bir maddedir. Z1 aynası hemen hemen tamamıyla kovuk içinde radyasyonu hiç geçirmez (yansıtkanlık R~%100) ve yüksek yansıtıcı olarak adlandırılır. Z2 aynası lazer kovuğunun dışına üretilen radyasyonu yayımlamak için daha büyük geçirgenliğe (yansıtkanlık R~%90-99) sahiptir. Bu ayna çıkış bağdaştırıcı olarak adlandırılır.

1. En büyük özelliği dağılmaz ve yön verilebilir olmasıdır. Bu özelliğinden istifade ederek, mesafe ölçme ve fiber optik teknolojisi geliştirilmiştir. Dalga boyunun küçük olması dağılmayı da büyük ölçüde azaltır. Uyarılan atomlar her yön yerine belli yönlerde hareket ederler. Bu lazerin çok parlak ve keskin olmasını doğurur.2. Lazer ışını, dalga boyu tek olduğundan monokromatik özellik taşır. Frekans dağılım aralığı, frekansın milyonda biri civarındadır. Bu sebepten istenilen frekansta çok sayıda dalgalar lazer dalgası üzerine bindirilmek suretiyle haberleşmede iyi bir sinyal jeneratörü olarak iş görür. Aynı anda birçok bilgi bir yerden, başka yere gönderebilir.

Lazer Işınının Özellikleri

3. Lazer ışını dağılmaz olduğundan kısa darbeler halinde yayınlanabilmesi mümkündür. Kayıpsız yüksek enerji nakli yapılması bu özelliği ile sağlanabilir. Lazer kendisinde bulunan yüksek enerji sayesinde kesme, kaynak ve delme endüstrisinde kullanılır. Ayrıca lazer darbesinin çok kısa olmasından yüksek hız fotoğrafçılığında faydalanılır. Yönlü bir hareket olmasından ise holografi ve ölçüm biliminde yararlanılır. Bütün özellikleri ile uzak mesafe ölçümlerini mümkün kılar.4. Lazer ışını tek dalga boyuna sahip olduğu için lazer cinsine göre çeşitli renklerde ışınlar elde etmek mümkündür.

Lazer Işınının Özellikleri

Etkinlik

Haydi Etkinlik Yapalım..!Araç ve Gereçler

• 100 MW GÜCÜNDE 532 NM DALGA BOYLU YEŞİL LAZER POİNTER

• ODAK UZAKLIĞI 20 CM OLAN İNCE KENARLI MERCEK

• CETVEL

• BİRKAÇ TANE KOYU RENKTE BALON

• KİBRİT

1. SINIF İÇERİSİNİN KARANLIK OLMASINI SAĞLAYARAK LAZER IŞININI, BEYAZ PERDE ÜZERİNE DÜŞÜREREK, PERDEDEKİ IŞINIM DESENLERİNİ GÖZLEMLEYİNİZ.

2. DAHA SONRA MERCEĞİ KULLANARAK, ŞİŞİRİLMİŞ BALONLARLA MERCEK ARASINDAKİ MESAFEYİ CETVEL YARDIMIYLA 20 CM OLARAK AYARLAYIP LAZERİ MERCEĞE YAKIN BİR MESAFEDEN TUTARAK IŞINLARIN BALON ÜZERİNE DÜŞMESİNİ SAĞLAYINIZ.

3. BU DEFA 2. ADIMDAKİ YÖNERGELERİ BALON YERİNE KİBRİT ÜZERİNDE DENEYELİM. LAZER IŞINLARINI KİBRİTLERİN UÇ KISIMLARINA DÜŞÜRMEYE ÇALIŞALIM.

Nasıl Yapalım?

1. LAZER IŞINI YARDIMIYLA PERDEDEKİ OLUŞTURULAN DESENLERDE DİKKATİNİZİ ÇEKEN DURUMLAR VAR MI? VARSA BUNLARI BELİRTİNİZ.

2. MERCEK YARDIMIYLA BALON VE KİBRİT ÇÖPLERİ ÜZERİNE DÜŞÜRÜLEN LAZER IŞINLARININ BURALARDA NASIL BİR ETKİSİNİ GÖZLEMLEDİNİZ? BU ETKİDE LAZER IŞINININ HANGİ ÖZELLİĞİ ORTAYA ÇIKMIŞTIR, KISACA BELİRTİNİZ.

Sonuca Varalım

Lazer Türleriİlk bulunan lazer yakut lazeridir.

Yakut, az miktarda krom ihtiva eden alüminyum oksit kristalidir. Kırmızı lazer ışınları yayan, bu kristal içindeki krom atomlarıdır.

Krom atomları optik olarak yeşil ve mor ışıkla uyarılır. Bu tür lazer ile saniyenin milyarda biri gibi kısa bir sürede birkaç milyon watt’lık güç nakledilebilir. Günümüzde kullanılan lazer, sert şeffaf kristalden meydana gelir. Kristalde küçük miktarda genellikle nadir toprak elementleri mevcuttur. Bu kristalin işlem için oda sıcaklığının çok altına indirilmesi gerekir. Bu lazerler optik pompalama gerektirirler ve darbeli olarak çalışarak ısınmayı önlerler. Sıcaklık ve manyetik alanda yapılacak değişiklikle çalışma frekansı ayarlanabilir.

Neodimium çeşitli kristallerde kullanılan nadir toprak elementlerinden biridir. Enerji düzeyleri sebebiyle fazla optik pompalamaya ihtiyaç göstermez ve bu sebepten dolayı tercih edilir. Güneş ışığının kullanılması uzay uydusuna yerleştirilen haberleşme sisteminde muhtemel lazer kullanımını mümkün kılmaktadır.

Katı Lazerler:

Lazer TürleriYarı iletken malzemelerden elde edilen kristallerle de lazer

yapılmıştır. Galyum-Arsenik kristali yarı iletken lazere örnektir. Yarı iletken diyot gibi p-n malzemenin birleşmesinden meydana gelmiş olup, p-n malzemenin birleştiği yüzey yakut lazerindeki aynalar görevini yapar. Birleşim yüzeyinde pozitif voltaj p tarafına ve negatif voltaj n tarafına verildiği zaman elektronlar n malzemesinden p malzemesine geçerken enerjilerini kaybeder ve foton yayarlar.

Bu fotonlar tekrar elektronlara çarparak bu elektronların daha çok foton üretmesine sebep olurlar. Neticede yeterli seviyeye ulaşan foton neşri, lazer ışınını meydana getirmiş olurlar. Bu tür lazerler verimli ışık kaynaklarıdır. Genellikle boyları bir milimetreden büyük değildir. Ancak verimli çok verimli çalışma için ortam sıcaklığı oda sıcaklığının altına düşürülmelidir.

Yarı İletken Lazerler:

Lazer TürleriKimyasal lazerlerde bir gaz meydana

getirilir ve kimyasal reaksiyon yoluyla pompalanır. Kimyasal pompalama bir ekzotermik kimya reaksiyonunda enerji açığa çıkmasıyla olur. Buna bir örnek hidrojen ve flüor elementleri popülasyon ters dönüşümü ile hidrojen flüorür meydana getirmek üzere reaksiyona girdiklerinde lazer etkisi ortaya çıkar.

En çok kullanılan sıvı lazer türü, organik bir çözücü içindeki organik boyanın seyreltik çözeltisidir. Bunlara mor ötesine yakın ve kızıl ötesine yakın arasında lazer türleri elde edilebilir. Genellikle pompalama optik olarak cereyan eder. Birkaç lazer paralel olarak çalıştırılabilir. Böylece saniyenin birkaç trilyonda biri, devam eden lazer darbeleri elde edilebilir. Boya lazerlerinin en önemli özelliği dalga boyunun geniş bir alanda hassas olarak ayarlanabilmesidir.

Kimyasal Lazerler:

Sıvı Lazerler:

Lazer Türleriİlk gaz lazer helyum ve neon karışımı şeklinde kullanılmıştır. Bu

karışım uzun bir tüpe ve iki küresel ayna arasına yerleştirilmiştir. Helyum ve neon gazı ile çalışılan lazerlerde bu gazlar yüksek voltaj

altında iyonize hale gelir. Helyum atomları elektron deşarjı esnasında elektronların çarpması ile uyarılarak yüksek enerji seviyelerine çıkarlar. Bunlar, kazandıkları enerjilerini neon atomlarındaki eş enerji seviyelerine aktarırlar. Bu enerji aktarma işlemi fotonun yayılmasına sebep olur. Aynalar vasıtasıyla yeterli seviyeye ulaştıktan sonra lazer ışını elde edilmiş olur. Bu tür lazer ışınının dalga boyu 1.15 mikrondur.

Gaz Lazerler:

fatih eğitim fakültesi

Documents