Azot ve Argon Arasındaki Enerjiyi Dönüştürerek Açık Hava Lazerleri Mümkün Kılıyor

Kaliforniya Üniversitesi Los Angeles (UCLA) ve Max Born Enstitüsünden bir araştırmacı ekibi, lazer ışığı üretmek için azot ve argon kullanımını gösteren bir çalışma yayımladı. Çalışma, bir gün sensörleri, robotik sistemleri ve çok daha fazlasını geliştirmeye yardımcı olabilecek açık hava lazerleri üretme alanındaki onlarca yıllık araştırmaya dayanıyor. Bilmeniz gerekenler şöyle.

Lazer Teknolojisi

Onlarca yıl boyunca lazerlerin temel çalışma yöntemi, ışık demetini bir optik boşluktan geçirerek iki aynaya yöneltmekti. Bu aynalar, ışığın aralarında ileri geri yansımasını sağlayacak biçimde üretilir ve açılı yerleştirilir. Bu yansıma, ışığın şiddetini artırarak gördüğünüz odaklanmış demeti oluşturur.

Açık Hava Lazerleri

Lazer araştırmalarının başlangıcından beri mühendisler, yükseltme boşlukları ve aynalar kullanmadan lazer ışığı üretmeye çalışıyor. Bu araştırmaların bir bölümünde mühendisler açık hava lazerleri geliştirmeyi amaçlıyor. Bu cihazlar, güçlü ışıkla uyarılan parçacıklar arasındaki etkileşimleri kullanarak lazer ışığı oluşturuyor. Yakın zamana kadar bu bilimsel fikir hayata geçirilememişti. Ancak bu son çalışmanın yayımlanmasıyla durumun değiştiği görülüyor.

Azot ve Argonla Açık Hava Lazeri Araştırması

Çalışma, atmosfer havasında optik boşluk olmadan lazer yayımı oluşturmak için azot ve argon karışımlarının kullanılmasını ele alıyor. Physical Review Letters dergisinde yayımlanan araştırma, N₂ ile Ar arasında foton aracılı enerji aktarımı sağlayarak süperfloresans tepkisi oluşturan kavramı ve çalışan bir modeli sunuyor.

Ortam havası süperfloresans tepkisi oluşturabilecek farklı bileşenler içerdiğinden, ekibin araştırması birçok farklı kavramı inceliyor. Tepkide etkin olan bileşenlerin argon ve azot olduğunu doğrulamak için ekibin, oksijen düzeyinin sabit tutulduğu bir ortamda bu ikisinin eşleşmesini izlemesi gerekiyordu. Testler, çeşitli yeni bilimsel deneylerin önünü açan çift yönlü lazer etkileri de dâhil olmak üzere ilginç sonuçlar ortaya koydu.

Açık Hava Lazerleri: Testler

Testler, mühendislerin gazları uyarmak için 261 nm dalga boyunda bir pompa lazeri kullanmasıyla başladı. Amaç, argon içeren karışımda iyonlaşma hızının neden düştüğünü daha iyi anlamaktı. Bu test, mühendisleri Ar atomlarının 261 nm fotonlarını üç fotonlu rezonans soğurmasına odaklanmaya yöneltti. Burada çift yönlü lazer etkisiyle doğrudan bir ilişki keşfettiler.

Bu çift yönlü kademeli lazer etkisi, dönüşümün ayrıntılarının kaydedilmesini sağlamak için çeşitli parametreler kullanılarak test edildi. Test, azot ile argonun karıştırılmasının istenen tepkiyi oluşturduğunu, diğer karışımların ise çift yönlü lazer ışığı darbesi üretmediğini ortaya koydu. Daha yakından inceleme, Ar atomlarının 261 nm dalga boyundaki fotonları üç fotonlu soğurmasının özellikle kademeli süperfloresans yayımını oluşturduğunu gösterdi. Bu bulgu önemli bir keşifti; çünkü enerjiyi N2’den Ar’a aktaran foton aracılı bir mekanizmanın mümkün olduğu daha önce bilinmiyordu.

Sonraki aşama frekans testleriyle başladı. Araştırmacılar farklı frekansları tarayarak azot moleküllerinin, biraz farklı bir frekansta rezonansa giren argonla birlikte 261 nm ışığa maruz kaldığında elektronik olarak uyarılmış bir durumda doğrusal olmayan üç fotonlu soğurma sergilediğini gözlemlediler. Ardından bu veriler, gelecekteki deneyleri modelleyecek yeni formüller oluşturmak için toplandı.

Bulgular

Çalışma, lazer alanını kökten değiştirebilecek umut verici sonuçlar gösteriyor. Öncelikle ekip, atmosfer havasında çift yönlü kademeli lazer etkilerini başarıyla üretti. Mühendisler özellikle açık havada optik boşluk içermeyen bir düzenekle iki renkli, çift yönlü lazer yayımı oluşturabildi.
Araştırma beklenmedik keşiflere de ışık tutuyor. Ekip, karışımdaki oksijen miktarının argon ve azot molekülleri arasındaki etkileşimi etkilediğini fark etti. Araştırma, %1 O2 içeren bir karışımın optik boşluk olmadan çift yönlü ve lazer benzeri yayım için ideal olduğunu gösteriyor.

Açık Hava Lazerlerinin Avantajları

Bu teknoloji piyasaya çeşitli avantajlar sunuyor. Öncelikle daha az mekanik parçaya sahip lazerlerin oluşturulmasını sağlıyor. Açık hava lazerlerinin üretimi daha az teknik işlem ve üretim çabası gerektirecek. Bu düşük maliyetler daha fazla kullanım alanı doğuracak.

Kararlılık

Günümüz lazerlerinde ayna kullanılması en büyük zayıflıklardan biridir. Beklenen ışık demetini oluşturmak için bu küçük parçaların kusursuz biçimde kalibre edilmesi ve hizalanması gerekir. Cihazın ilk kalibrasyonundan en küçük sapma bile onu kullanılamaz hâle getirebilir. Lazerlerin büyük ticari ve askerî uygulamalarda kullanımı arttıkça, daha az hareketli bileşen içeren lazerlere güçlü bir talep oluşuyor. Azot-argon lazerleri bu açıdan akıllı bir çözümdür.

Düşük Ağırlık

Hafif argon ve azot kullanımı, gelecekte lazerlerin toplam ağırlığını azaltmaya yardımcı olacaktır. Lazerler şimdiden birçok mikroskobik cihazda kullanılıyor. Ancak çalışma ölçekleri, üreticilerin temel bileşenleri küçültebilme kapasitesiyle sınırlı. Argon tabanlı bir sistem çok daha az alan gerektirir ve daha hafif olur. Dolayısıyla yeni nesil uzay yolculuğuna, nanoteknolojiye ve çok daha fazlasına katkıda bulunabilir.

Olası Kullanım Alanları

Bu yeni lazer ışığı türünün birçok uygulaması bulunuyor. LiDAR sistemleriyle izleme ve taramadan kanser hücrelerini hedeflemeye kadar dünya, daha doğru ve erişilebilir lazerlere hazır. İşte argonla çalışan bu cihazların olası kullanım alanlarından bazıları.

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Geriye doğru açık hava lazer yayımı teknolojisinin başlıca kullanım alanı, uzaktan algılamayı geliştirmektir. Bu cihazlar, azot ve argon karışımıyla etkileşime giren en zayıf ışık parçacıklarını bile algılamayı mümkün kılabilir. Böylece daha hassas güneş panelleri, güvenlik ekipmanları ve başka ürünler geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Sağlık Hizmetleri

Lazerler, cerrahi araçlardan beyin taramalarına kadar tıp alanında kullanılmaya devam ediyor ve hastalıkların tedavi edilme biçimini değiştiriyor. Azot-argon karışımlarıyla çalışan daha küçük ve daha az karmaşık lazer cihazları, bugün bilimkurgu gibi görünen nanorobot tedavilerinin ve diğer tıbbi bakım seçeneklerinin önünü açabilir.

Askerî Kullanım

Ordular son on yılda lazerlerle daha fazla deney yaptı. Bu cihazları, hedeflere pahalı güdümlü füzeler ateşlemeye düşük maliyetli bir alternatif olarak görüyorlar. Küçük ve ucuz insansız hava araçlarının kullanımı, büyük orduların çoğunu pahalı füze sistemleri yerine maliyeti tehditle daha uyumlu hava savunma seçenekleri aramaya ittiğinden, bu konudaki kaygıları arttı.
Bu araştırma, kullanımı daha az enerji gerektiren daha etkili ve güçlü lazerler geliştirmek için kullanılabilir. Gelecekte bu cihazlar askerleri ve sivilleri insansız hava aracı ve güdümlü füze saldırılarından koruyabilir. Ayrıca yaklaşan tehlikeyi bildirerek insanlara sevdikleriyle birlikte sığınacak yer aramak için daha fazla zaman kazandırabilir.

Araştırmacılar

Azot-argon açık hava lazeri çalışması, Kaliforniya Üniversitesi Los Angeles (UCLA) ve Max Born Enstitüsündeki araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından yürütüldü. Makalenin başyazarı Zan Nie’dir. Makalenin ortak yazarları olan Chan Joshi ve Misha Ivanov’un yönettiği ekipler de çalışmaya katkı sağladı.

Açık Hava Lazerleri Araştırmasından Yararlanabilecek İki Şirket

Birçok şirket, hizmetlerini sunmak için lazerlere dayanıyor. Lazerler otomatik kapıların açılmasından market ürünlerinin taranmasına kadar neredeyse her yerde kullanılıyor. Dünyanın bu teknolojiye ne kadar bağımlı olduğunu unutmak kolay. İşte piyasada güçlü bir konuma sahip olan ve gelecekte kârlılıklarını artırmak için bu teknolojiyi kullanabilecek birkaç şirket.

1. Heico Corporation

HEI Fiyat Grafiği

Heico Corporation (HEI ) (HEI-A ), bu teknolojik keşfi etkili biçimde kullanma potansiyeline sahip, Florida merkezli bir havacılık ve uzay teknolojisi üreticisidir. Şirket tıp, telekomünikasyon, havacılık, savunma, uzay ve elektronik dâhil çeşitli sektörlere ürünler sunuyor. Bu nedenle tanınmış bir işletmedir ve yatırımcılar açısından dayanıklı bir “elde tut” seçeneği olduğunu kanıtlamıştır.

Heico Corporation, Florida’da çeşitli sektörlere yönelik ürünlerinin tasarımını, üretimini, onarımını, dağıtımını ve satışını kapsayan büyük bir üretim tesisi işletmektedir. Şirket, Capewell Aerial Systems’ın Havadan Teslimat ve İniş Cihazları bölümlerini satın aldıktan sonra sürekli büyümüştür. Bu hamle, Heico Corporation’ın havacılık ve uzay pazarlarındaki önemli oyunculardan biri olarak konumunu sağlamlaştırmıştır.

Warren Buffett’ın yatırım şirketi Berkshire Hathaway (BRK.A ) (BRK-B ) de dâhil olmak üzere birçok yatırımcı, Heico Corporation’ın güçlü bir yükseliş göstereceğine inanıyor. HEI’nin piyasa değeri yaklaşık 14 milyar dolardır ve ürünlerine yönelik talep arttıkça bu değerin yükselmesi bekleniyor.

2. Laser Photonics Corporation

LASE Fiyat Grafiği

Laser Photonics Corporation (LASE ), Florida merkezli olup lazer teknolojisinde yenilikçi bir güç olarak tanınıyor. Şirket, lazer temizleme sistemleri, savunma platformları, güvenlik izleme bileşenleri ve profesyonel sınıf lazer kesim araçları dâhil çeşitli lazer tabanlı ürünler sunuyor. Laser Photonics, Fortune 500’ün önde gelen teknoloji şirketleri arasında sıklıkla anılıyor ve 30 yılı aşkın süredir faaliyet gösteriyor. Şirket bu süreçte stratejik ortaklıklar kurdu; bunlardan biri, pazara lazer ürünleri sunmak için Fastenal Company (FAST ) ile yaptığı ortaklık.
Yeni açık hava lazeri mekanizması önümüzdeki aylarda Laser Photonics Corp’a fayda sağlayabilir. Cihazların lazer boşluklarını kalibre etmek için gereken zaman alıcı süreç ortadan kaldırılarak daha verimli üretim yöntemleri elde edilebilir. Şirketin başarıya bağlılığı ve sürekli yenilikçiliği, LASE’yi her portföye akıllı bir ekleme hâline getiriyor.

Açık Hava Lazerleri Sadece Başlangıç

Bu çalışma, argon ve azot aracılığıyla enerjiyi dönüştürmek için yeni bir mekanizma ortaya koyarken kuantum vuru gibi çığır açıcı başka teknolojilerin de önünü açıyor. Bu nedenle birçok kişi, ekibin çalışmaları nedeniyle çok daha fazla takdiri hak ettiğine inanıyor. Şimdilik bu yenilikçi mühendis grubu, söz konusu etkileşimleri sağlayan ışınımsal eşleşme sürecinin daha fazla ayrıntısını keşfetmek için testlerini genişletmeye hazır.
Şimdi Diğer Harika Projeler Hakkında Bilgi Edinin.