Lazer Teknolojisi

Hologramlar lazere öncülük etti

Pek çok kredi kartında, taklit edilmesi zor olduğu için, gelişmiş 3 boyutlu fotoğraf şeklinde açıklanabilecek hologramlar kullanılıyor.
Bir hologram elde etmek için, bir lazer demeti yarı saydam bir ayna ile ikiye bölünüyor. Aynadan yansıyan ışınlar, merceklerden geçmeden, bir fotoğraf klişesini aydınlatıyor. Aynanın içinden geçen ışınlar ise, fotoğrafı çekilecek cismin üzerine düşüyor. Cisim, bu ışıkların bir kısmını kırıyor ve kırılan ışınlar da aynı şekilde fotoğraf klişesini aydınlatıyor. Dolayısıyla fotoğrafı çekilen cismin kabartmalı görüntüsü doğuyor. Bu iki farklı ışığın birleşmesinden kaynaklanan yeni ışık demetine “girişim saçağı” deniliyor.
Girişim saçağının keşfi, 3 boyutlu görüntülerin elde edilmesi konusunda bir çığır açtı. 1948 yılında, lazer henüz geliştirilmemişken, hologramın doğmasına yol açan fikirleri ileri süren fizikçi Dennis Gabor, buluşundan ötürü 1971 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü.

Araştırmacılar lazer ışınını sadece istenilen dalga boyunda üretmekle kalmıyorlar, lazer ışınlarını ultra kısa atımlara (puls) da dönüştürebiliyorlar. Bu yolla çok büyük enerji açığa çıkarılıyor. Hedefe ulaşabilmek için, kesintisiz lazer ışını üreten yakuttan başka bir malzeme kullanmak gerekiyor. Atımlı (pulslu) lazer ışınları, kromkolkuirit (Chrom-Colquiriit) kristali, neodmiyum-YAG (neodiyum içine yitrium alüminyum garnet yani YAG katkılanmıştır) ya da bir titan-safir kristali içinde oluşuyor. Bu malzemelerin inanılmaz bir özelliği var: İçlerinde bulunan küçücük boşluklarda ışık o kadar hızlı yansıyor ki, bütün farklı frekanslar kısacık bir an için senkronize oluyorlar.

Bağdaşık ışıktan yıldırım hızıyla bir atım ortaya çıkıyor. Bu atımlar, birkaç femtosaniye aralarla birbirlerini izliyorlar. Bir femtosaniyenin ne kadar sürdüğü rakamlarla ifade edilebiliyor (10 üzeri 15 saniye), ancak hayal edilmesi mümkün değil. Bir femtosaniyenin bir saniyeye oranı, saniyenin 32 milyon yıla oranıyla kıyaslanabilir.
Kısa ışık flaşlarında çok büyük enerji gizli. Atımların verimi tek başına sınırlı olsa da, tek tek enerjilerin toplanmasıyla bir güç paketi ortaya çıkıyor. Her bir atım 3 mikrojul enerjiye (bu, bir su damlasını bir santigrat derecenin milyonda biri kadar ısıtmaya bile yeterli değil) sahip olmasına karşın, lazer ışık atımları, atım boyunca (örneğin 100 femtosaniye) 30 megavat enerji sunuyor.
1960’lı yıllardan bu yana, ultra kısa atımlı lazerler hızlı bir gelişim gösterdi. Günümüzde, atımlar iyice kısaldı ve yeni kuşak çok yönlü kompakt ultra kısa atımlı lazerler ortaya çıktı. Oda büyüklüğünde, güvenli olmayan ve enerjiye doymak bilmeyen orijinalleriyle karşılaştırıldığı zaman, gerçek bir devrim…

Günümüzün atımlı lazerleri çok farklı kullanım amaçlarına hizmet ediyor ve çok hassas işliyor. Işınlar, kısa dalgalı röntgen ışınından, uzun dalgalı kızılötesi ışınlara kadar elektromanyetik tayfın bütün alanına dağılmış durumda. Üstelik, birkaç petavat’lık (milyarlarca megavat ya da rakamlarla ifade edilirse 10 üzeri 15 vat) inanılmaz bir güce ulaşıyor.

Ortaya çıkan güç, çok hassas bir şekilde bir noktaya odaklandığı zaman, atımlı lazerler mikro hassaslıktaki kaynak, kesim ve delme işlemleri için ideal bir verim sunuyor. Bir dakikadan daha kısa bir süre içinde otomobil kasasına 100 noktada kaynak yapabiliyor. Bu, şimdiye kadar kullanılan elektro kaynak yöntemine oranla on kat daha hızlı ve hassas. Özellikle uçak yapımında yüksek oranda hassaslık gerektiği için, giderek perçinlerin yerini alıyor. Bu yolla, Airbus A318 ya da süper Airbus A380’de ortalama olarak yüzde 10 oranında ağırlıktan ve yüzde 20 oranında işçilik ücretinden tasarruf edilebiliyor.

Atımlı lazerin, sahip olduğu yüksek enerjiyle üzerinde çalışılan malzemeyi yakabileceği düşünülse de, kesinlikle böyle değil. Atımlar enerjiyi yanma noktasına o kadar çabuk ulaştırıyorlar ki, sıcaklık, ışının gönderilmediği alanlara yayılma fırsatı bile bulamıyor. Bu nedenle, patlayıcı özelliği yüksek maddeler de atımlı lazerler ile kesiliyor. Kesme noktasındaki malzeme, geri kalan bölümde patlama meydana gelmeden buharlaşıyor.

Enerji bu kadar yüksek düzeyde demetlenebildiği için, ultra kısa atımlı lazerler cerrahlar için de büyük nimet. Onunla tıkanmış damarları açabiliyor, en ince damarları hiç bozmadan kesebiliyorlar. Bütün bu işlemleri gerçekleştirirken, çevredeki doku kesinlikle zedelenmiyor. Bu özelliği lazeri, göz alanında “bir numaralı” tedavi yöntemi haline getirdi. Retina yırtıklarının onarımında kullanılıyor. Miyopluğun tedavisinde atımlı ışınlar, kornea tabakasının belirli bir katmanına odaklanıyor. Işın, kornea tabakasının bu katmanında yan yana çok sayıda küçük delikler oluşturuyor. Sonunda kornea tabakasının en üst katmanı açılarak kenara katlanıyor. Altında duran ve biraz önce buharlaştırılan tabakada, geriye kalan artıklar lazerle iyice temizleniyor. Sonra, tamamen sağlıklı olan en üst kat yeniden yerine yerleştiriliyor. Bu düzleştirme işlemiyle miyopluk tedavi edilmiş oluyor.