Yarı İletkenlerin Optik Özellikleri

Elektromanyetik radyasyon •Geleneksel fizikte, elektromanyetik radyasyon, birbirlerine ve aynı zamanda yayınma doğrultusuna dik elektrik ve manyetik bilesenleri olan dalgalar seklinde tanımlanabilir. •Bu dalgaların belli enerjileri vardır. •Malzemede bulunan elektronlar, elektriksel kutuplar ve iyonlar ile etkilesirler.

Ne Öğrendik?

Işığın emilmesi veya yayınması bir enerji düzeyinden diğerine elektron geçişleri ile alakalıdır. İzole bir atomun elektron enerji diyagramını dikkate alalım. Bir elektron mevcut bulunduğu E2 enerji düzeyinden, boş ve daha yüksek bir E4 enerji düzeyine foton enerjisini absorbe ederek yükselebilir. Elektronun enerji düzeyindeki değişim, radyasyon frekansına bağlıdır. Bir diğer önemli nokta ise enerji seviyesi yükseltilmiş bu elektron bu düzeyde sabit kalamaz ve geri dönmek ister. Kısa bir süre içinde, aldığı enerjiyi geri yayarak orijinal (ilk) enerji düzeyine geri döner. Bu geri dönüş farklı aşamalarda olabilir. Ancak sonuçta, enerji yutulumu (absopsiyon) ve yayınımı sırasında enerjinin korunumu yasası geçerlidir.

Aynı fazda ışınım veren ışık kaynağı Aynı fazda ışınım veren ışık kaynağı. Kelime İngilizce 'ışınım uyarılmış yayım ile ışık güçlendirme' cümlesindeki kelimelerin baş harflerinden türetilmiştir. Işık kaynaklarının ışıkları uyarılmış atomlarındaki elektronlar yüksek bir halden daha düşük bir hale geçerken birbirlerinden farklı fazda ve yönde yayılan fotonlardan oluşur. Lazer ışınında ilk uyarılan atomlardan yayılan fotonlar, iki yüzey arasında ileri geri hareket ederken lazer boşluğundaki diğer atomları da uyararak aynı fazda, aynı yönde yayılan güçlü bir ışık oluşturur.

Lazerin temeli atom veya Molekül enerji düzeyleri arasındaki Elektron geçişleri ile oluşan ışık fotonlarına dayanır. Bir atomun iki enerji düzeyi E2 ve E3 olsun ve E3 > E2 farz edelim. Minimum enerji ilkesine göre atom veya moleküller düşük enerji seviyesinde olmak istediklerinden E3 seviyesindeki elektron kendiliğinden E2 seviyesine inecektir. Ama bu sırada enerjisi E3 − E2 = hν olan bir foton salar. Burada ν fotonun frekansıdır. Eğer elektron bu salınımı kendiliğinden yaparsa salınan fotonun yönü tamamen rasgeledir. Ancak eğer E3 düzeyinde ki foton E3 − E2 enerjisindeki başka bir fotonla etkileşerek E2 düzeyine inerse bu şekilde salınan fotonun yönü ve fazı geçişe etki eden fotonla aynı olacaktır. Bu ikinci geçiş biçimine uyarılmış salınım (stimulated emmision) denir ve lazerin çalışmasının ana ilkesidir.

Şimdi çok sayıda atomdan oluşan bir sistem ele alalım Şimdi çok sayıda atomdan oluşan bir sistem ele alalım. Başlangıçta atomlar en alt enerji düzeyinde bulunduklarından bir şekilde atomların E3 düzeyine çıkarılması gerekir. Bu pompalama(population inversion) olarak adlandırılır. Ayrıca E3 ve E2 arasındaki geçişten lazer ışığı elde edebilmek için atomların E3 düzeyinde kalma süreleri E2 düzeyinde kalma sürelerinden uzun olmalıdır. Ancak bu şekilde E3 düzeyinde bulunan atomların sayısı daima artacaktır.. 

ÖZETLE