Laser, çeşitli
enerji tiplerini (optik, elektrik, termal, kimyasal, v.s. gibi, pompa enerjileri),
uyarılmış radyasyon emisyonu veya uyarılmış ışık saçılmasından oluşan
bir koherent, dar bant spektrum (genellikle monokromatik) enerjiye çeviren bir
cihazdır.
Çoğu lazerin çalışması, uyarılmış haldeki atomlar ve diğer
kuantum sistemleri tarafından uyarılan elektromanyetik radyasyonun (fotonlar)
emisyon prosesine dayanır. Pompa enerjisiyle uyarılan kuantum sistemleri, geçen
rezonant optik radyasyon ile etkileşime girer. Bu etkileşimin sonucu olarak
kuantum partiküller daha düşük bir enerji haline hareket eder ve rezonant ışık
emisyonu artar (bu tür partikül geçişlerine ‘uyarılmış geçişler’ denir ve bunun
sunucunda emitlenen ışın da ‘uyarılmış ışın’ olarak tanımlanır).
Lazer terimi ‘Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation’ ifadesinin kısaltılmış formudur. Modern anlamda bu terim, ışık
amplifikasyonu için uyarılmış saçılma kullanılan aygıtları tanımlamak için de
kullanılır. Bu durumda, ışık pompa enerjisi, aktif bir ortamdaki güçlendirilmiş
ışıkla doğrusal olmayan etkileşim sonucunda yükseltilmiş ışık enerjisine
dönüştürülür.
Lazer terimi, geniş anlamda üç sınıf cihaz için kullanılır (dar anlamda ise sadece lazer jeneratörler kastedilir.):
·
lazer jeneratörler
·
optik amplifierler
·
amplifiye spontan emisyon kaynakları
Herhangi bir lazer jeneratörü üç eleman içerir; pompalama
ekipmanı, aktif ortam ve geribesleme ekipmanı. En yeni lazer uygulamaları
arasında, nanomalzemelerin üretimi ve testi, yüzeylerin işlenmesi ve test
edilmesi, fotonik kristallere dayalı elementler de dahil olmak üzere elektronik
ve photonik devreler için element üretimi sayılabilir.
Lazerlerin ortaya çıkması fotonik, non-lineer optik ve
holografi gibi yeni fizik dallarının doğmasına yol açmıştır.
Şekilde tipik bir lazer kaynağı kısımlarının şematik
görünümü verilmiştir. Sistemin kalbi bir "lazerleyici ortam" dır. Bu
ortam yakut gibi bir katı kristal, galyum arsenür gibi bir yarı iletken, bir
organik boya çözeltisi, veya bir gaz olabilir. Lazerleyici malzeme bir dış
kaynaktan gelen ışınla aktiflendirilir veya "pompalanır", böylece
oluşan özel enerjili birkaç foton, ayni enerjili bir fotonlar şelalesinin
üretimini başlatır. Pompalama, bir elektrik akımı ile veya bir elektrik deşarjı
ile yapılabilir. "Gaz laserler"in Şekilde görüldüğü gibi, dış ışın
kaynakları yoktur; bunun yerine güç kaynağı, gaz dolu bir hücredeki bir çift
elektroda bağlanır.
Bir lazer, normal olarak bir osilatör gibi çalışır; üretilen
ışın, bir çift ayna aracılığı ile ortamdan sayısız kere ileri-geri gider gelir.
Her geçişte yeni fotonlar oluşur ve büyük bir kuvvetlenme meydana gelir.
Tekrarlanan geçişlerle yüksek derecede parelel bir demet elde edilir (paralel
olmayan ışın birkaç kez yansıdıktan sonra ortamın kenarlarından kaçarak
uzaklaşır).
Kullanılabilir bir lazer demeti elde edebilmek için
aynalardan biri yeteri kadar ince bir yansıtıcı madde ile kaplanır; böylece
demetin bir bölümü yansıtılmaz, fakat geçirilir (Şekil).
Tipik bir lazer kaynağının şematik görünümü
