Haber | Pompalama ışığı | Haber
Pompalama ışığı, hergün kullanılan ve görünebilir her frekansı içeren normal bir ışık kaynağından elde edilen ve tek özellik olarak yüksek güce sahip olan bir ışıktır (örneğin, film çekimi esnasında aydınlatma amacıyla kullanılan
1.000 Watt’lık bir ampulün verdiği ışık). Bu pompalama ışığı sayesinde, laser aktif maddesi sadece tek frekansta olan “özel” bir ışık üretmeye başlar. Bu ışık her yönde dağılabilir, fakat sadece aynalardan birine dik olarak gelen ışık gerisin geriye yansıtılır ve laser aktif maddesi içinden tekrar geçmesi sağlanır. Birbirlerine tam paralel olarak yerleştirilen aynalardan biri, üzerine düşen ışığı % 100 olarak yansıtırken diğerinin yansıtma oranı daha düşük olur, yani bu ayna üzerine düşen ışığın ¡bir kısmını diğer tarafa geçirir; ıbu da laserin çıktısı olur. (Eğer her iki ayna da % 100 yansıtıcı olsa, laserin ürettiği ışığın bir kısmını dışarı alıp yararlanmak mümkün olmaz). Yine pompalama ışığı sayesinde, laser aktif maddesi güçlendirici bir konuma gelmiştir; yani aynadan geri yansıyan ve aktif madde içinden tekrar geçen ışık, laser maddesinin içinden güçlenmiş olarak çıkar ve diğer aynaya gider, bu aynadan da tam veya kismen yansıyarak geldiği yoldan geri döner ve aktif maddenin içinden tekrar geçerek daha da güçlenir. Böyle-ce bu ışık laserin aktif maddesi içinden birçok kere geçerek çok yüksek bir güce ulaşır. Böy-lece, bu iki ayna, laser ışığının salınım yapabileceği optik bir “rezonatör” oluşturur. Aynaya dik gelmeyen ışık birkaç geçişten sonra fazla güçlenemeden yan taraftan çıkış yapar ve kaybolur (şekil 4).
Sadece aynalara dik gelen ışık sürekli olarak güçlendirilir; laser ışığının tek yönde ilerlemesi ve son derece az yayılması bu nedenledir.
Sadece bazı maddelerin (örneğin bir kristal içine yerleştirilmiş neodimium atomları, yakut
Şekil 4
kristali, helyun>neon veya karbondioksit gazı, galyum arsenid yarı iletkeni, vs.) laser aktif maddesi olarak kullanılmaya elverişli olduklarını bilhassa vurgulayalım. Bu maddelerin atomik yapıları, pompalama ışığını soğurarak tek frekansta ışık üretmeye ve bu ışığı güçlendirmeye elverişlidir.
Özetle, laser cihazı, normal ışığı daha evvelce sayılan özelliklere sahip ışığa dönüştüren bir osilatör veya bir anlamda, bir amplifikatördür. Ancak, ¡bu dönüşümün verimliliğinin son dere-düşük olduğu vurgulamak gerekir. Laserin çıktı enerjisinin girdi enerjisine oranı normal olarak % 1 mertebesindedir. En yüksek verimliliğe sahip olan karbondioksit ve galyum arsenid laser-lerinde bu oran, sırayla, % 20 ve % SO’ye kadar çıkabilir.
Laserin çalışıma prensibinin özünü izah ettikten sonra, biraz da uygulama alanlarına değinelim. Laser endüstride en yaygın olarak ısısından istifade edildiği alanlarda kullanılır. Laser ışığının çok güçlü ve ıkuçük bir alanda yoğunlaşmış olması, hemen hemen her maddeyi kısa sürede eriterek kesebilmesine olanak sağlar. Örneğin, normal güçte (1 MW/cm?) sürekli çalışan bir C02 laseri 3 mm. kalınlığında çeliği saniyede 2 cm’lik bir hızla, 5 cm. kalınlığındaki çam kerestesini ise, saniyede 4 cm’lik bir hızla kesebilir. Üstelik bu kesme işlemi, diğer yön-‘ temlerle gerçekleştirilenlere oranla çok daha düzgün olur. Laser kullanarak iki metali hızlı ve çok sağlam bir şekilde kaynak yapmak da yaygın bir uygulamadır. Laserin kesme kabiliyeti ameliyatlarda da kullanılmaktadır.. Laser en keskin bir neşterden bile daha ince ve parçalamadan kesebildiği gibi bilhassa incelik isteyen göz ameliyatlarında ¡kullanılmaktadır. Keserken kanın pıhtılaşmasını da sağladığı için, laserle yapılan ameliyatlar kansız olmaktadır.
Mid-kilitleme adı verilen bir yöntemle, la-serden 1 pikosaniye 10=1a s) süreli ve 1014 W/cm2 şiddetinde ışık darbeleri elde etmek mümkündür. Bu laser darbelerinin hidrojen ile etkileşmeleri sonucu çok ani olarak büyük bir sıcaklık ve basınç artışı sağlanır, ıbu da hidrojen atomlarının elektronlarından arınarak çekirdeklerinin birbirlerine yaklaşmalarını sağlar. Sıcaklık ve basınç yeterince arttırılabilirse iki hidrojen çekirdeği birbirine kaynayarak bir helyum çekirdeği oluşturur ve bu olaya füzyon denir. Helyum çekirdeğinin ağırlığı birleşmeden evvelki hidrojen çekirdeklerinin toplam ağırlıklarından daha azdır, yani füzyon esnasında kütle kaybı olur ve bu da enerji oluşturur (kütle-enerjl eşdeğeri iği: E = rnc2; bura-
