LAZER uyarılmış radyasyon emisyonu ile Işık amplifikasyonu anlamına gelir.

LAZER

LAZER kısaltması, uyarılmış radyasyon emisyonu ile Işık amplifikasyonu anlamına gelir.
Işık üreten bir cihazdır. Bu ışıkların doğada mevcudiyeti bulunmaz. Işıklar, elektromanyetik radyasyonun uyarılmış emisyonuna dayanan bir optik amplifikasyon işlemi ile üretilebilir. Geleneksel ışıktan üç şekilde farklıdır. İlk olarak, LAZER'ın ışıkları sadece bir renk veya dalga boyu içerir, bu yüzden buna 'tek renkli' denir. İkincisi, tüm dalga boyları belirli bir fazdadır - bu nedenle 'tutarlı' olarak bilinir. Üçüncüsü, lazer ışık huzmeleri çok dardır ve küçük bir noktaya yoğunlaşabilir - bu özellik ile onu 'koşutlanmış' olarak biliriz. Bunlar aynı zamanda LAZER'in özellikleridir.

Lazer operasyonu için popülasyonun tersine çevrilmesi gerekir. Hareketli bir durumda düşük enerji durumlarından daha fazla elektron bulunmayan bir grup atom veya molekül olduğunda, popülasyonun ters çevrilmesi gerçekleşir. Şimdi, bir elektron hareketli bir durumda olduğunda, hareketsiz, düşük bir enerji durumuna geçebilir. Bir elektron dış etki olmadan bir foton yayarak hareketsiz hale kendiliğinden geçerse, bu kendiliğinden emisyon olarak bilinir.
Elektron bir ışık dalgası (foton) tarafından uyarılınca ikinci bir ışın dalgası yayar ve daha düşük seviyeye yansıtılan bu ışın dalgası ışın emisyonu olarak adlandırılır. Pratik olarak uyarılmış emisyonda, bir foton bir elektrona çarpar ve iki foton üretir. Sonuç olarak, önemli bir popülasyonun ters çevrilmesi durumunda, uyarılmış emisyon, ışığın önemli ölçüde çoğalmasına neden olabilir. Uyarılmış emisyonda üretilen fotonlar, kesin faz ilişkisine sahip oldukları için tutarlı ışık üretir.
Lazerin çalışma prensibi ilk kez 1917'de Einstein tarafından keşfedildi, ancak 1958 yılına kadar lazerin başarılı bir şekilde hızlıca geliştirilemediği anlaşmıştır.

Bir çok önemli lazer uygulaması vardır. CD ve DVD oynatıcılar, yazıcılar ve tarayıcılar gibi yaygın tüketici cihazlarında lazer kullanılır. Tıpta cerrahi amaçlı ve çeşitli cilt tedavileri için, endüstride malzemeleri kesmek ve kaynatmak için kullanılırlar. Askeri ve kolluk kuvvetlerinde hedefleri işaretlemek ve menzili ölçmek için kullanılırlar. Lazerlerin bilimsel araştırmalarda da birçok önemli uygulaması mevcuttur.

LAZER Bileşenleri

Her LAZER üç basit bileşenden meydana gelir. Bunlar;

1. Işınan malzeme veya aktif ortam.
2. Harici enerji kaynağı.
3. Optik rezonatör.

• Aktif ortam, popülasyonun ters çevrilmesi için harici enerji kaynağı (pompa kaynağı) tarafından uyarılır. Kazanç ortamında, fotonların kendiliğinden ve uyarılmış emisyonu meydana gelir ve optik kazanç veya amplifikasyon olayına yol açar. Yarı iletkenler, organik boyalar, gazlar (He, Ne, CO2, vb.), Katı malzemeler (YAG, safir (yakut) vb.) Genellikle lazerleme aracı olarak kullanılır ve LAZER'ler genellikle bir ortam olarak kullanılan bileşenlerin adıyla adlandırılır.
  
• Uyarma kaynağı yani pompa kaynağı, popülasyonun ters çevrilmesi ve sisteme uyarılan emisyonun verilmesi için gerekli olan enerjiyi sağlar. Pompalama iki şekilde yapılabilir - elektrik deşarj yöntemi ve optik yöntem. Pompa kaynaklarına örnek olarak elektrik deşarjları, flaş lambaları, ark lambaları, başka bir lazerden gelen ışık veya kimyasal reaksiyonları verebiliriz.
  
• Rezonatör kılavuzu temel olarak simüle edilen emisyon süreci hakkında bizlere ipucu vermektedir. Yüksek hızlı fotonlar tarafından uyarılırlar ve sonrasında bir lazer ışını üretilmiş olur.
  

Sistemlerin çoğunda iki ayna mevcuttur. Bir ayna tamamen yansıtıcı, diğeri kısmen yansıtıcıdır. Her iki ayna da birbirine paralel olarak optik eksen üzerine yerleştirilir. Aktif ortam, her iki ayna arasındaki optik boşlukta kullanılır. Bu düzenleme sadece eksen boyunca gelen fotonları filtreler ve diğerleri aynalar tarafından tekrar ortama yansıtılılarak uyarılmış emisyon sayesinde çoğaltılabilirler.

Lazer Tipleri ve Sınıflandırma

Araştırma, tıbbi, endüstriyel ve ticari kullanım için birçok lazer türü mevcuttur. Lazerler genellikle kullandıkları lazer ortamı türüyle tanımlanır - katı hal, gaz, excimer, boya veya yarı iletken.

Katı hal lazerleri, bir katı matriste dağıtılan lazer malzemesine, örneğin yakut veya neodimyum-YAG (itriyum alüminyum garnet) lazerlerine sahiptir. Neodimyum YAG lazer, 1.064 mikrometrede kızılötesi ışık yayar.

Gaz lazerleri (helyum ve helyum-neon, HeNe, en yaygın gaz lazerleridir) görünür bir kırmızı ışığın birincil çıktısına sahiptir. CO2 lazerler uzak kızılötesi, 10.6 mikrometrede enerji yayar ve sert malzemeleri kesmek için kullanılır.

Ekzaymır lazerler (adı, exited and dimer terimlerden türetilmiştir), argon, kripton veya ksenon gibi inert gazlarla karıştırılmış klor ve flor gibi reaktif gazları kullanır. Elektriksel olarak uyarıldığında, bir psödomolekül veya dimer üretilir ve lazerlendiğinde de ultraviyole aralığında bir ışık üretir.

Boya lazerleri, sıvı çözelti veya süspansiyon ortamı içinde rhodamin 6G gibi karmaşık organik boyaları, lazer ortamı olarak kullanır. Geniş bir dalga boyu aralığında ayarlanabilirler.

Bazen diyot lazerler olarak adlandırılan yarı iletken lazerler, katı hal lazerleri değildir. Bu elektronik cihazlar genellikle çok küçüktür ve düşük güç kullanırlar. Yarı iletken lazerler, daha büyük diziler halinde, örneğin bazı lazer yazıcılarda veya kompakt disk oynatıcılarda, yazma kaynağı olarak oluşturulabilirler.

Lazerler ayrıca lazer emisyon süresi - sürekli dalga veya darbeli lazer ile karakterize edilir. Q-Anahtarlı lazer, açılana kadar lazer ışığının emisyonuna izin vermeyen, kepenk benzeri bir cihaz içeren darbeli bir lazerdir. Enerji, Q-Anahtarlı lazerde oluşturulur ve tek, yoğun bir lazer darbesi üretmek için cihaz açılarak serbest bırakılır.

SÜREKLİ DALGA (CW) lazerler, sabit bir ortalama ışın gücü ile çalışır. Çoğu yüksek güçlü sistemde, güç ayarlanabilir. HeNe gibi düşük güçlü gaz lazerlerde ise, güç seviyesi tasarımla sabitlenir ve performans genellikle uzun süreli kullanımla düşer.

TEK DARBELİ (normal mod) lazerler genellikle birkaç yüz mikrosaniye ile birkaç milisaniye arasında darbe sürelerine sahiptir. Bu çalışma moduna bazen uzun darbe veya normal mod denir.

TEK DARBELİ Q-ANAHTARLI lazerler, lazer ortamının maksimum potansiyel enerji depolamasına olanak tanıyan bir intrakavite gecikmesinin (Q-anahtar hücresi) sonucudur. Daha sonra, optimum kazanç koşulları altında, emisyon tek darbelerde meydana gelir; Tipik olarak 10 (-8) saniyelik zaman sürecinde. Bu darbeler genellikle 10 (6) ila 10 (9) Wat aralığında pik güçlere sahip olacaktır.

ARDIŞIK DARBELİ veya tarama lazerleri genellikle saniyede birkaç atım ile saniyede 20.000 atım arasında değişebilen sabit (veya değişken) bir atım hızında çalışan atımlı lazer performansına sahiptir. Bir CW lazerin yönü, belirli bir konumda ardışık darbeli bir çıkışın eşdeğerini üretmek için optik tarama sistemleri kullanılarak hızlı bir şekilde taranabilir.

MOD KİLİTLİ lazerler çıkış ışınının özelliklerini etkileyen bir optik kavitede oluşan rezonant modlarının bir sonucu olarak çalışırlar. Farklı frekans modlarının fazları senkronize edildiğinde, yani 'birbirine kilitlendiğinde', farklı modlar ortak bir vuruş efekti oluştururlar. Sonuç, düzenli aralıklı atımlar olarak gözlenen bir lazer çıkışıdır. Bu mod kilitli şekilde çalışan lazerler, genellikle her biri 10 (-15) (femto) ila 10 (-12) (pico) sn arasında bir süreye sahip düzenli aralıklı darbeler dizisi üretir. Mod kilitli bir lazer, Q anahtarlamalı modda çalışan aynı lazerden çok yüksek pik güçler sağlayabilir. Bu darbeler genellikle 10 (12) Watt pik aralığında muazzam pik güçlere sahip olacaktır.

Lazerlerin Sınıflandırılması

Lazer gövdelerinde bir sınıflandırma etiketi bulunur. Bu etiket lazerin tehlikesi hakkında önemli bilgiler sağlar.
Lazerler, güç, dalga boyu ve atım süresine göre tehlike sınıflarına ayrılmıştır.

Lazer Sınıfları (ANSI Z-136.1-2007 den alınmıştır.)

Sınıf 1

Sınıf 1 Erişilebilir Emisyon Sınırını (AEL=Accessible Emission Limit) aşacak şekilde emisyon yapamaz (Not: AEL'ler lazer dalga boyu ve darbe süresine göre farklılık gösterir.)

Bu sınıftaki lazerlerin çoğu, lazer radyasyonuna erişimi engelleyen veya sınırlayan bir muhafaza/kabin içindeki lazerlerdir.

Göze zarar veremez (sökülmedikçe).

CD Rom çalarlar Sınıf 1 lazer ürününe bir örnektir.

Sınıf 1M  

Sınıf 1 ile aynı sınıflandırma kriterlerini içerir. Ancak ışına bir büyüteçle veya büyüten bir lensle bakmak tehlikelidir.

Sınıf 2  

Spektrumun görünür bölgesinde bulunan CW ve darbeli lazerleri (0,4 ila 0,7 μm) lazerin doğasında bulunan maksimum süre boyunca Sınıf 1 AEL'i aşan bir enerji yayabilir. Ancak herhangi bir darbe süresi Sınıf 1 AEL 0,25s (bir köz kırpma süresinden veya uzağa bakmak için gerekli süreden)'den küçük olmalıdır ve ortalama 1 mW'lık ışık gücünü geçmemelidir.

Lazer emisyonunun görüntülenmemesi amaçlanmamıştır.

Sınıf 2 lazerlere örnek süpermarketlerdeki satış noktası barkod tarayıcılarıdır.

Sınıf 2M

Sınıf 2 ile aynı sınıflandırma kriterlerini içerir. Ancak ışına bir büyüteçle veya büyüten bir lensle bakmak tehlikelidir.

Sınıf 3R   

0.4 den küçük ve 0,7 den büyük dalga boylarında Sınıf 1 AEL den 1 ila 5 kat büyük veya 0.4 ve 0.7 arasındaki dalga boylarındaki Sınıf 2 AEL den 5 kat daha düşük olan çıkışa sahiptir.

Sadece toplanıp göze odaklanmışsa tehlikedir.

Çoğu lazer işaretleyicileri (red pointers) 3R lazerlerdir.

2007'den önce bu sınıflandırma 3A olarak biliniyordu.

Sınıf 3b

Ultraviyole ve kızılötesi lazerler ve lazer sistemleri, lazer veya sistem tasarımında doğasında bulunan maksimum süre içinde herhangi bir emisyon süresi boyunca Sınıf 3a AEL'i aşacak şekilde erişilebilir radyant güç yatabilir. Ancak 0.25s ye eşit veya büyük bir süre içerisinde 0.5W'ı aşacak şekilde bir enerji ve 0.25s den büyük bir süre içerisinde 0.125 J den büyük bir enerji üretemez.

Görünür veya yakın kızılötesi lazerler veya 3a AEL aşacak şekilde yayılan ancak 0,5 W'dan daha fazla veya 0,25 s'ye eşit ortalama bir radyant güç yayan ve darbe başına 0,03 Ca J'den daha fazla parlak enerji üretemeyen sistemlerdir. (Ca, ciltte ve retinapigment epitelinde bulunan melanin pigment granüllerinin azaltılmış emilimine bağlı olarak yakın kızılötesi spektral bantta izin verilen maksimum maruziyet değerlerini artıran bir düzeltme faktörüdür).

Doğrudan veya yansıyan ışına bakılırsa tehlikedir.

Sınıf 4

Sınırlar Sınıf 3b sınırlarını aşar.

Direk ve yansıyan ışın hem göz hemde deri yaralanmalarına yol açabilir.

Sınıf 4 lazerler ayrıca yangın çıkarabilir.