Lazerler Teknolojisi: Uygulamalar, Kullanımlar ve İletişim İşleme

Lazer teknolojisinin uygulamaları, kullanım alanları ve haberleşme işlemleri hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun!

Lazer, Uyarılmış Radyasyon Emisyonu ile Işık Amplifikasyonunun kısaltmasıdır. Temel teknoloji 1960 yılında icat edilmesine rağmen, lazer o zamandan beri çok gelişme gösterdi. Başlangıçta lazerler yakut kristalleri kullanıyordu ve çok güçlü değildiler; zamanla lazer ışığını üreten farklı malzemelerle birçok çeşit lazer geliştirilmiştir.

Resim İzniyle: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/1024px-Military_laser_experiment.jpg

Bununla birlikte, yakut lazerler, gaz lazerleri, sıvı lazerler veya yarı iletken lazerler olsalar da, temel prensip aynıdır: uyarılmış emisyon, uyarılmış halde bir atomla karşılaşan bir fotonun neden olduğu ve aynı frekansta başka bir fotonun yayınlanması için zorlanması. aynı yönde.

Bu iki foton daha fazla foton atar ve uyarılmış emisyon meydana gelir. Yeni lazerlerin çekirdeğindeki yarı iletkenler, CD-ROM gibi aygıtları mümkün kılmıştır. Daha önceki diyot lazerleri, galyum arsenit vasıtasıyla akım gönderilerek ışık üretti.

Son zamanlarda bilim adamları çok ince alüminyum katmanlarıyla galyum arsenit kullanan lazerler ürettiler, bu arada katmanların arasında kuantum denilen bir bölge yaratan bir bölge oluşturdular. Bu bölgede elektronlar sıkıca paketlenir, böylece cihaz ışık yaymak için daha az enerji kullanır.

'Kuantum kuyu' lazerleri elektriği ışığa dönüştürmede çok etkilidir, böylece daha az ısı üretir. Bu da pille çalışmayı sağlar. Haberleşme sistemlerinde, tek bir fiberde yayınlanabilen uzun mesafeli telefon görüşmelerinin sayısını iki katına çıkarabilirler.

Lazer ışığı tek renklidir, örneğin, bir kırmızı lazer ışını sadece kırmızı ışığa sahiptir; çok tutarlı, yani bir lazerden gelen ışık çok yönlüdür; ve yayılmadan büyük mesafelerde iletilebilir. Bir lazerin yüksek parlaklığı mekansal tutarlılığın bir sonucudur.

Odaklandığında lazer ışığının yoğunluğu çok yüksektir ve malzemenin tepkisi doğrusal olmaz. Lazerler, kısa ışık darbeleri üretir ve birkaç lazerden nanosek darbeleri elde etmek mümkündür. Mod kilitlenerek bakliyatların genişliği daha kısa yapılabilir - birkaç yüz femtosec'e (1 femtosec = ^10-15 saniye).

Uygulamalar:

Benzersiz özellikleri nedeniyle, lazerler çeşitli alanlarda uygulama bulur. Lazerlerin önemli uygulamalarından bazıları burada tartışılmaktadır.

Temel bilim:

Spektroskopi alanındaki devrim, yoğun ve dar çizgi genişliği radyasyonunun mevcudiyeti nedeniyle lazerler tarafından yapılmıştır. Absorpsiyon spektrumunun ölçümünde bunlar zayıf absorpsiyon hatlarının tespitinde avantajlıdır. Opto-akustik spektroskopi, çoklu foton iyonlaşma spektroskopisi, vb. Gibi zayıf soğurma spektrumlarının tespiti için çeşitli teknikler vardır.

İki-foton soğurma spektroskopisi gibi doğrusal olmayan spektroskopik teknikler de vardır. Lazer, bir Raman Spektrumu kaydetmek için gereken süreyi saatlerden dakikalara indirdi. En yaygın kullanılan lazer, Raman spektroskopisi için argon iyon lazeridir.

Kimyada, lazerler hem teşhis aracı hem de kimyasal reaksiyonları indüklemek için bir araç olarak kullanırlar. Aynı zamanda bir elemanın izotoplarının ayrılmasında yardımcı olur. Genel olarak kimyasal uygulamalarda kullanılan lazerler boya lazeri, excimer lazerleri, CO2 lazerleri ve Nd: YAG lazerleridir.

Endüstri:

Lazerler de endüstride büyük uygulanabilirlik buluyor. Şu anda lazerler rutin olarak inceleme, kaynak, kesme, camlama, alaşımlama, kaplama, tahribatsız testler vb. İçin malzeme işleme için kullanılmaktadır. Köprüler, büyük binalar, tüneller, borular, mayınlar, vb. Gibi yapıların hizalanmasında kullanılır. .

Lazerler, ark çekme kalıpları, taşlar, jet motorlarının türbin kanatlarını yapmak için elmasta delik açmak için geleneksel delme tekniklerini tamamen değiştirmiştir; metal, seramik, plastik, karton, kumaş vb. kesmek için yaygın olarak kullanılırlar.

Güneş pillerinin lazerle tavlanması performanslarını arttırır. Lazerler, doğrudan entegre camlar yapmak için gereken desenler olan silikon gofretler üzerine yazmak için kullanılabilir.

Lazerler, plastik, metal ürünler vb. Üzerine markalama için yaygın olarak kullanılır. Lazer tarayıcılar, dükkanlardaki tüketici mallarındaki barkodları okumak, atölyelerdeki hassas bileşenleri incelemek, hareketli bir trendeki mal vagonlarını tanımlamak ve metin ve diğer belgeleri okumak için kullanılır. . Lazer yazıcılar hızlı ve yüksek kalitede. Lazerler, yüzeylerin ısıl işleminde kullanılır.

Savunma:

Modem savaşında lazerler, silah sistemlerinde tankları ve topçu silahlarını bulmak, hedef aralığını doğru bir şekilde ölçmek ve böylece ilk vuruş kabiliyeti elde etmek için büyük kullanım alanı bulmaktadır.

Ye-Ne laser, askerleri eğitirken tüfek tabancalarının ateşlenmesini simüle etmede yardımcı olur ve ayrıca silahların amacını geliştirir.

Nükleer enerji:

Lazer izotopik ayrıştırma, doğal uranyum zenginleştirmenin en ekonomik yolu olmayı vaat ediyor.

Lazerler, aynı zamanda füzyon gücünü yakalamak için uygun bir yol arayışında önemli bir rol oynamaktadır.

İlaçlar:

Lazerler tıbbın hemen hemen her alanında kullanım bulmaktadır. Yüksek güçlü yüksek güçlü lazer ışını, doku kesimi için yeterlidir ve bu nedenle geleneksel neşterin yerini alabilecek mükemmel bir cerrahi alettir. Avantajları, lazer kullanımının: (i) kanamayı önlediği, (ii) enfeksiyon olasılığını azalttığı ve (iii) yakındaki hücrelere daha az zarar verdiğidir.

Lazerler rutin olarak ayrılmış retinayı koroidin içine sıkıştırmak için kullanılır. Tedavi edilen gözün diğer ciddi koşulları diyabetik rezonoputi, maküler dejenerasyon ve kanamadır. Bu hastalıkların tedavisi için argon veya kripton iyon lazeri kullanılır.

Glokom, göz küresi içindeki basıncın arttığı, retinaya zarar verdiği ve sonuçta körlüğe yol açtığı bir göz hastalığıdır. Bu baskının üstesinden gelmek ve görüşü kurtarmak için göze Nd: YAG lazerle küçük bir delik açılır. Lazerler ayrıca lensin şeklini, örneğin radyal keratotomi adı verilen bir prosedürle miyopi düzeltmek için kullanılır.

Lazer cerrahisinin kesinliği, kalp by-pass ameliyatı ve beyin cerrahisi müdahalesi gibi hassas operasyonlar için büyük bir avantaj olmuştur. Lazerle fiber optik endosope kullanılarak, artık kanama ülseri vücutta herhangi bir açıklık yapmadan koterize edilebilir.

Bir başka örnek, kalbe kan sağlayan arterlerin tıkanması, miyokard enfarktüsüne yol açan bir durumdur. Şimdiye kadar çare engellenen atardamayı, vücudun başka bir bölgesinden alınan, bypass ameliyatı olarak bilinen bir prosedürle kaplamaktı.

Foto radyasyon tedavisi, kanser tedavisi için kullanılır. Bir boya olan Hematoporphyrin türevi (Hpd), kanserli hücrelere seçici olarak saldırma özelliğine sahiptir. Altın buharı lazerinden gelen yoğun lazer ışını ışınlandığı zaman, Hpd molekülü, kanserli hücreleri ve dokuyu öldüren tekli oksijeni açığa çıkarır.

Lazerler safra kesesi ve böbrek taşlarının tedavisinde etkin olarak kullanılmaktadır.

Verilerin İletişimi, İşlenmesi ve Depolanması:

Tüm ışık iletişimi hattının ana dezavantajı, hava koşullarına duyarlılıklarıydı. 1974 yılında Corning, yüksek saflıkta malzemelerden düşük kayıplı optik fiber üretti. Şimdi hem fiber optik hem de yarı iletken lazer teknolojilerinde kayda değer bir ilerleme var.

Verilerin aktarılmasına ek olarak, optik bilgi işleme ve optik bilgisayarlar da ilgili konulardır. Optik bilgi işleme, parmak izi tanıma, uyduların ve yüksek uçan uçakların çektiği fotoğrafların işlenmesi, vb. İçin kullanılır. Optik ısırılabilir aygıta dayalı optik bilgisayarlar, paralel hesaplama kabiliyetinin yanı sıra hesaplama hızında da manifold artışı sağlar.

Veri depolama, optik yöntemler kullanarak daha yüksek depolama yoğunluğunun mümkün olduğu başka bir alandır. Depolama ortamı genellikle, yansıtma gibi optik özellikleri güçlü bir 'WRITE' lazeri ile aydınlatıldığında modifiye edilen ince bir metal filmidir. Düşük güç 'READ' lazeri, optik özellikteki değişikliği gerekli bilgiler olarak okur.

Bir bit bilgiyi kaydetmek bir kare mikrondan daha az zaman alır. Lazer video diskleri (LVD) yaygın olarak eğlence kaynağı olarak kullanılmaktadır. Lazer optik veri depolama diski manyetik disk üzerinde yüksek depolama kapasitesine sahip olmasına rağmen, optik veri diskinden yazılmış bilgilerin silinmesi mümkün değildir.

Kompakt bir diskte (CD) bir iğne yerine okumak için lazer ışığı kullanılır, bu nedenle oluklar dakika (hatta metrenin on milyonda biri) yapılabilir. Saklanan bilgi miktarı çok büyük olabileceğinden olağanüstü bir kalite elde edilir. Bir yarı iletken lazer, diskten ışığı alarak ve elektronik olarak işleyerek CD'yi okur.

CD-ROM'lar ansiklopedileri bile tek disklerde saklamamızı sağlar. Geleneksel bilgisayar bellek aygıtları manyetik kayıt ve veri okuma temelinde çalışır, ancak optik diskler daha büyük depolama dayanıklılığı ve veri alımı için daha hızlı erişim avantajlarına sahiptir.

Hindistan'ın Lazer Teknolojisi:

Lazerin önemi, Hindistan'daki bilim topluluğu tarafından, altmışlı yılların ortaları gibi çeşitli kurumlarda iyi tanınmıştır. 1964 yılında Bhabha Atom Araştırma Merkezi'nde (BARC) ilk galyum arsenit yarı iletken lazer üretildi. Bu lazer, 1965-66'da BARC ve Tata Temel Araştırma Enstitüsü (TIFR) arasında bir optik iletişim bağlantısı kurmak için kullanıldı.

Hindistan'da lazer teknolojisini geliştirmek için en büyük çabayı gösteren laboratuvar BARC. BARC, Raman spektroskopisi için 50 MW'lık bir lazer geliştirmiştir. Ayrıca çeşitli C0 ₂ lazerlerin geliştirilmesi için de çalışmıştır. BARC ayrıca Nd: YAG, yakut lazer, Na cam lazeri gibi katı hal lazerleri de geliştirmiştir.

İleri Teknoloji Merkezi (CAT), lazer geliştirme ve mühendisliği üzerine kapsamlı bir program planlamıştır. Ayrıca, lazer ve lazer cihazlarının sınırlı ölçekli üretimini üstlenmeyi teklif etti. CAT, 10W CVL üretimine başladı.

Savunma Araştırma ve Geliştirme Örgütü (DRDO), Nd: glass laser kullanan anahtarlı tanklar için lazer telemetre geliştirmiştir. DRDO, lazer malzeme ve yarı iletken lazerler geliştiriyor. Birkaç teknikle kristal yetiştirmek için mükemmel olanaklara sahiptir ve Nd: YAG kristallerini ve Ca'yı kristal olarak büyütmede başarılı olmuştur.

Ulusal Fiziksel Laboratuvarı (NPL) ve Hint Bilim Enstitüsü gibi, lazer geliştirme alanında çeşitli HTE'ler çalışmaktadır.

Hindistan'ın araştırma üssü iyidir, ancak lazerdeki araştırma yakın zamana kadar politika girişimleri tarafından teknolojik ve ticari avantajlardan yeterince yararlanılmamıştır. Durumu Sekizinci Plandan itibaren Bilim ve Teknoloji Bölümü (DST), Atom Enerjisi Bölümü (DAE) ve Elektronik Bölümü'nün ortak bir stratejisi olan Ulusal Lazer Programını formüle etmek için bir miktar çaba harcandı.

Ulusal Lazer Programı, lazer ekipmanlarının, lazer üreten kristallerin ve ilgili ekipmanların ithalatının yerini alacak çok daha düşük maliyetle yerli lazerler ve lazer tabanlı ekipman geliştirmeyi amaçladı. Anna Üniversitesi Kristal Büyüme Merkezi, Chennai, lazer üreten kristaller üretmek için seçildi.

Holografik teknoloji üzerine çalışan Merkez Bilimsel Araçlar Kurumu (CSIO), farklı uygulamalar için çeşitli hologramlar geliştirmiştir.

Holografik teknoloji, orijinalin yerine geçen üç boyutlu görüntüler yaratma bilimidir. Geleneksel fotoğrafın aksine, lazer ışığı yardımıyla yaratılan hologram, orijinal nesnenin üç boyutlu olarak sadık ve eksiksiz bir kaydıdır.

Sıradan bir cam parçasına benziyor, ancak görüntü ışık yandığında, orijinalin tam bir kopyası tam görüntüye geliyor. Teknolojinin potansiyel faydalanıcıları kuyumcular, antika üreticileri, müzeler, güvenlik ve reklam ajanslarıdır. Kuyumcular, vitrinlerinde orijinal süs eşyaları göstererek hırsızlık riskine ihtiyaç duymazlar. Onları hologramlarla değiştirebilirler.