Lazer Türleri ve Çalışması
Lazerler, kazanç ortamlarına ve pompalamalarına göre sınıflandırılmakta olup, Q-anahtarlama (Q-switching) ve mod kilitleme (mode-locking) ile üretilen sürekli veya darbeli rejimlerde çalıştırılmaktadır.
Tanım
Lazerlerin kazanç ortamına ve uyarım mekanizmasına göre sınıflandırılması ile çıkış güçlerinin ve zamansal yapılarının kontrol edildiği sürekli dalga veya darbeli çalışma modları.
Kapsam
Bu konu, başlıca lazer sınıflarını ve bunların nasıl çalıştırıldığını incelemektedir. Helyum-neon ve karbondioksit gibi gaz lazerleri, yakut, neodimyum ve titanyum-safir gibi katı hal lazerleri, yarı iletken diyot lazerler, boya ve fiber lazerler ile bunların karakteristik dalga boyları ve pompalama yöntemleri bu kapsamdadır. Ayrıca, sürekli dalga çıkışı ve Q-anahtarlama (Q-switching) ile mod kilitleme (mode-locking) yoluyla kısa ve ultra kısa darbelerin üretilmesi, bunlardan kaynaklanan tepe güçleri ve darbe süreleri gibi çalışma rejimlerini de kapsamaktadır. Temel kazanç fiziğini çeşitli pratik cihazlarla ilişkilendirmektedir.
Temel sorular
- Lazerlerde hangi kazanç ortamları kullanılmaktadır ve bunlar hangi dalga boylarını üretmektedir?
- Farklı lazerler, popülasyon inversiyonu oluşturmak için nasıl pompalanmaktadır?
- Q-anahtarlama (Q-switching) ve mod kilitleme (mode-locking) kısa darbeleri nasıl üretmektedir?
- Sürekli dalga çalışmasını darbeli çalışmadan ayıran ödünleşimler nelerdir?
Anahtar kavramlar
- gaz lazeri
- katı hal lazeri
- yarı iletken diyot lazer
- fiber lazer
- sürekli dalga çalışması
- Q-anahtarlama
- mod kilitleme
- ultra kısa darbeler
Temel kuramlar
- Kazanç Ortamına Göre Sınıflandırma
- Lazerler gaz, katı hal, yarı iletken, boya ve fiber lazerler olarak gruplandırılmaktadır; kazanç ortamı, mevcut dalga boylarını, verimliliği ve gücü belirlemekte ve ışık, elektrik akımı veya deşarj ile uygun pompalama yöntemini dikte etmektedir.
- Q-anahtarlama ve Mod Kilitleme ile Darbeli Çalışma
- Q-anahtarlama (Q-switching), boşluk kalite faktörünü bozmakta ve ardından depolanan enerjiyi yoğun bir nanosaniye darbesi olarak serbest bırakmak için aniden geri yüklemektedir; mod kilitleme (mode-locking) ise pikosaniye veya femtosaniye darbeleri dizisi üretmek için birçok boylamsal modu birlikte fazlamaktadır.
Klinik önem
Farklı lazer türleri, farklı tıbbi kullanımlara uygunluk göstermektedir: yumuşak doku kesimi için karbondioksit lazerler, oftalmik ve dermatolojik prosedürler için neodimyum ve erbiyum lazerler, kornea yeniden şekillendirme için eksimer lazerler ve fotokoagülasyon için diyot lazerler kullanılmaktadır; darbeli çalışma ise hassas, düşük yan hasarlı doku etkileşimini mümkün kılmaktadır.
Tarihçe
Maiman, ilk lazeri, darbeli bir yakut cihazını 1960 yılında inşa etmiştir; Javan ve meslektaşları kısa bir süre sonra sürekli helyum-neon gaz lazerini göstermiş, Hall'ın grubu ise ilk yarı iletken diyot lazeri 1962'de üretmiştir. Sonraki on yıllarda karbondioksit, boya, fiber ve titanyum-safir lazerler ile Q-anahtarlama (Q-switching) ve mod kilitleme (mode-locking) teknikleri eklenmiştir.
Öne çıkan isimler
- Theodore H. Maiman
- Ali Javan
- Robert N. Hall
İlgili konular
Temel eserler
- svelto2010
- salehteich2019
Sıkça sorulan sorular
- Sürekli dalga lazeri ile darbeli lazer arasındaki fark nedir?
- Sürekli dalga lazeri, sabit güçte sürekli bir ışın yayarken, darbeli lazer enerjisini kısa patlamalar halinde yoğunlaştırmakta ve yoğun, kısa maruziyetler gerektiren uygulamalar için ortalama gücünden çok daha yüksek tepe gücü elde etmektedir.
- Ultra kısa femtosaniye darbeleri nasıl üretilmektedir?
- Mod kilitleme (mode-locking), lazerin birçok boylamsal modunu sabit bir faz ilişkisiyle salınmaya zorlamaktadır, böylece boşlukta dolaşan ve düzenli bir dizi olarak yayılan son derece kısa bir darbe oluşturmak için girişim yapmaktadırlar.