Düzlem dalga örneği ve holografinin i temel ışık kkanağığ Light Amplification b Stimulated mission of Radiation
Zorlamalı ışık salması (emison) Atomlar kendiliğinde soğurma apamazlar. Işık alanı + Temel durum (temel enerji seviesi) Soğurma: uarılmış durum (uarılmış enerji seviesi). Uarılmış bir durumda bulunan atomlar kendiliğinden ışık salabilirler. Uarılmış durum uarılmış durum + ışık alanı Temel e durum u (: mission) temel e durum u (:mission) I h h h h I1 Soğurma ğ (Absorpsion) kendiliğinden zorlamalı Işık salması (mison) instein-katsaıları: B 1 A 1 B 1 http://www.phsics.otago.ac.nz/phsics1/simulations/gamelan/java/laser/inde.html
Lazer Lazer Işığı S1 S L=1 cm, R=95% için L Rezonator uzunluğu L,1m 1 3,344 1 s 8 c,99 1 m / s L,33ns t 6, 6ns c (1 R) (1,95),33ns
Lazer Lazer içindeki foton saısı hesap eşitlikleri W N İlk başta lazer elemini gerçekleştiren fotonlar (rezonatör ekseni bounca) dikkate alınırsa 1 N 1 dn dt N Wn 1 zorlamalı mison N Wn W N Kaıplar n t Soğurma kendiliğinden mison 1 N W : kendiliğindenğ W : zorlamalı N 1 n : Dikkate alınan foton saısı W: Geçiş olasılığı N 1 : Temel durumda bulunan atomların saısı N : Uarılmış durumda bulunan atomların saısı t : Lazer içerisinde bulunan bir fotonun aşam süresi
Lazer W V 1 D( ) V: Lazer ortamının hacmi : Uarılmış sevienin aşam süresi D()d : +d frekans aralığının birim hacminde bulunan olası duran dalgalar l D( ( ) 8 3 c Örnek Hesaplama: akut lazeri için verilen şu verilere göre W i hesaplaınız V= 6,8 cm 3, = 4,3 1 14 Hz, =,49 1 11 Hz c=,9979 1 1 cm/s, = 3, ms W = 1,4 1-1 s -1 Haken Kendiliğinden salınımın lazer olaına katkısı ok. Lazer şartı için n den bağımsız olan W N terimi ihmal edilebilir. Bir sistemin lazer etkinliği gösterebilmesi için fotonların üretilme debisi dan büük olmalıdır: dn dt W ( N N 1) n n t n şartı ise şunu verir:
Lazer Şartı N N 1 8 V 3 c t t L (1 R) c Lazer içerisindeki fotonların aşam süresi t mümkün olduğunca uzun olmalı Lazer ortamının hacminin mümkün olduğunca küçük olması gerekir. Yapı ile ilgili kriterler misonun aşam süresi mümkün olduğunca kısa olmalı Mümkün olduğunca üksek enerji sevielerin büük dolum imkanı N -N 1 Frekans de mümkün olduğunca ğ küçük ük olmalı. l Lazer malzemesi ile ilgili kriterler Bunlara ek olarak daha başka faktörler de bir lazerin apılmasında rol onarlar. örneğin.: pompa kanağı, güç kanağı, boutlar Hesaplama örneği: L = 1cm L = 1 cm L = 1 cm Farklı rezonatör uzunlukları ve R = 99%, 3,336 1-9 s, 3,336 1-8 s, 3,336 1-7 s, ansıma eğinlikleri ğ için t ın R = 9%, 3,336 1-1 s, 3,336 1-9 s, 3,336 1-8 s, hesaplanması R = 1%. 3,76 1-11 s, 3,76 6 1-1 s, 3,76 1-9 s, Haken / Wolf
Lazer türleri, enerji şemasına göre İki sevieli lazer sistemi Üç sevieli lazer sistemi Dört sevieli lazer sistemi 3 3 1 1 Pompa Pompa Pompe Pompa 1 1 Işımasız geçiş Işımasız geçiş Lazer-geçişi Lazer-geçişi geçişi Işımasız geçiş Lazer-geçişi Işımasız geçiş
Lazer türleri, lazer malzemesine göre (aktif ortam) Atomlardaki elektronik geçişleri i Katıhal lazerleri (z.b. Rubin,Nd-YAG, ) Gaz lazerleri (z.b.argon-ion, Krpton, He-Ne,...) 4 F 1 4 F 4 A
Lazer türleri, lazer malzemesine göre (aktif ortam) Moleküllerdeki ki elektronik geçişler cimer Lazer (HeN, XeBr, XeCl, ) Kimasal Lazer (F+H HF * +H, etc.) Renk malzemesi lazerleri (z.b. Rodamin 6G, Stilbene, Pridin,...)
Lazer türleri, lazer malzemesine göre (aktif ortam) Moleküllerdeki ki titreşimler i ( Örneğin CO ) Yarı iletkenlerdeki elektronik geçişler Serbest elektron lazerleri Röntgen lazeri Fiber lazerleri Disk lazerleri
Lazer ışığı özellikleri Tek renklilik (monokromatiklik) (zamansal Koherentlil), l =c t =c/ Işın özelliği (uzasal Koherentlik) üksek eğinlik çok kısa salmalar (pulslar) üretebilme imkanı
KUTUPLANMA Polarizason vektörü her zaman dalganın ilerleme önüne dik olan bir düzlemin içindedir.
KUTUPLANMA Işık dalgasının +z önünde ilerlediği kabul edilsin Işık dalgasının z önünde ilerlediği kabul edilsin ˆ ˆ ) ( t z k i ) ( ) ( t z k i t k i e e ) ( ] ˆ ˆ [ t kz i i i e e e ) ( ~ t kz i e ) ( e
Çizgisel Kutuplanma Kutuplanma düzlemi
Döngüsel Kutuplanma Sağ döngüsel Sol döngüsel
Döngüsel-Çizgisel Kutuplanma
Kutuplanma
Jones Vektörü ve matris öntemi Frekansına sahip z önünde ilerleen bir tek renkli dalga ) ( ) ( ~ ] ˆ ˆ [ t kz i t kz i i i e e e e ile tam olarak betimlenir. ] [ A i i e e ~ ~ ~ A A J Jones Vektörü Yeğinlik: I Polarizason elipsinin biçimini ve önelimini belirler ve Polarizason elipsinin biçimini ve önelimini belirler
Çizgisel kutuplanma: Jones Vektörü 1 1 cos sin
Dairesel kutuplanma: Jones Vektörü Sol dairesel polarizason P P A A P t= t=t/8 t=t/4 = A = Acos45 = = = Asin45 = A Sağ dairesel polarizason z= da ~ ~ e e it i(t ) Acost Asin Acos(t 1 1 Jones Vektörü + :, Sağ dairesel: i, A Jones Vektörü 1 1 - : sol dairesel: i )
Kutuplama Araçları 1. lemeli soğurma ğ ile kutuplama (Çizgisel örgü)
Kutuplama Araçları. lemeli ansıtma ile kutuplama (Brewster Açısı)
Kutuplama Araçları 3. lemeli kırılma ile kutuplama (Çift kırılma) Kalsitten oluşan bir dikdörtgenler prizması bir satır azının üzerine konulduğunda, bir satır çift satır halinde görünür; bu olaa çift kırılma denir. CaCO 3 Gelen ışın Normal ışın (ordinar beam o ): bir ışık ışını kristal üzeine dik olarak geldiğinde, hiç bir kırılmaa uğramadan oluna devam eden ışındır. ş e o kstra ışın ( etra ordınar beam e ): bir ışık ışını kristal üzeine dik olarak geldiğinde, bu doğrultudan saparak ilerleen ışındır.
Kutuplama Araçları 3. lemeli kırılma ile kutuplama (Çift kırılma) Kırılma indisi normal ışın için kalcitte n o = 1.4864 ve eksta ışın için n e = 1.6483 Çift kırılmanın eğinliği bu iki kırılma indisinin farkı ile ifade edilir. n o -n e = 1.4864-1.6583 = -.1719 (optik negatif) Her iki ışın kristalde farklı hızlarla aılırlar. Polarizasona etki - ğer çizgisel olarak polarize olmuş ışın kirstale düşerse, çift kırılmış ışınlar birbirlerine dik polarize olmuş iki ışın olurlar. - Her iki ışın farklı hızlarla ilerlediğinden aralarında bir faz farkı oluşur. - Aralarındaki faz farkı 9 o olursa dairesel polarize olmuş ışın elde edilmiş olur.
Kutuplama Araçları Polarize olmamış ışığı polarize eden bir çift kıran kristal. Çizgisel polarize ışığı ancak, bu ışın kristal ekseni ile belirli bir açı aparsa geçerir. Örneğin, doğal arışma üzei iice düzeltilmiş uzunca bir Kalkspat köşegensel olarak kesilir ve bir Kitt katmanı ada hava katmanı ile tekrar birleştirilirse Işık ışınının normal ve ekstra die iki arı ışına bölmesi Kristalin sınır üzelerinde normal ışın daha büük kırılmaa uğrar. Kitt (hava) sınırında normal ışın tam ansımaa uğrar ve bölece ışın doğrultusundan ğ d arıştırılır. Bu, Kittlerin i vea havanın normal ışın için i kırılma indisinin Kalkspat kristalinkinden daha küçük olması gerektirir.
Kutuplama Araçları 3. lemeli kırılma ile kutuplama (Çift kırılma)
Kutuplama Araçları
Kutuplama Araçları 4. Saçılma aracılığı ile kutuplama saçıcı
4. Saçılma aracılığı ile kutuplama Kutuplama Araçları
Kutuplama tkileri Daha fazla bilgi için bkz örn. http://en.wikipedia.org/wiki/polarization
Dalga geciktiriciler ve eğinlik aarlamal