Kolimasyon kavramı oldukça eşsiz bir kavramdır ve laboratuvarlarda düzeltmeler yapmak için kullanılan bir bakış açısıdır. Aynı zamanda astronomide hayati bir rol oynamaktadır. Bugünün standart 8 inç teleskopları uzak kuasarları ve galaksileri görebilir, bu sıradan teleskoplar bu uzak nesneleri nasıl netleştirmektedir. Cevap, bugünün teleskoplarının çoğunlukla lazer veya optik kolimatörlerle birlikte gelmesidir. Bir lazer kolimatörün ne olduğuna bakmadan önce, öncelikle bir ışın demetinin ne anlama geldiğini bilmek gerekir.

Kollimasyon Nedir?

Işık herhangi bir kırılma nesnesinden geçtiğinde, belirli bir miktarda kırınım geçirmektedir. Işık demetleri dağılır ve gözlemcilere ulaşmaz; ayrıca paralel ışık ışınlarına değil, dağınık açılara sahiptirler. Öte yandan, kolektif bir ışık demeti, aşırı paralel ışık ışınlarına sahip olan bir ışık demetidir. Böylece, kolimasyonu dağınık ışığı çok sayıda paralel ışınla bir ışık demetine dönüştürme süreci olarak tanımlanmaktadır. Kolektif bir ışık huzmesi, düşük huzme sapması olan bir hüzmedir (tipik olarak bir lazer huzmesi), böylece huzme yarıçapı orta yayılım mesafelerinde önemli değişikliklere uğramamaktadır. Basit ve sık karşılaşılan Gauss kirişleri durumunda, Rayleigh uzunluğunun öngörülen yayılma mesafesine kıyasla uzun olması gerektiği anlamına gelmektedir. Bir kolimatör ışık demeti daralan bir cihazdır. Bir ışık demetinin daralmasının iki anlamı olabilmektedir. Birincisi, ışık demetini belirli bir yönde düzenlemek, ikincisi ise, bir ışının uzamsal enine kesitini küçülmek anlamına gelmektedir.

Lazer Işını Nasıl Toplanır?

Lazer, yüksek yoğunluklu monokromatik ışığın tutarlı bir ışınını üreten bir cihaz olarak tanımlanabilmektedir. Sivillerin kullandığı normal lazerlerin çoğu lazer diyotlarıdır. Laboratuvarlarda bulunan gaz veya kristal lazer muadillerinin aksine, lazer diyotlar ciddi bir ıraksama seviyesine sahiptir. Bir diyot lazer ışınının düşük dalga önü kalitesi, şiddetli astigmatizması ve eliptik sorunları bulunmaktadır. Bir lazer diyottaki astigmatizma genellikle lazer diyottan gelen lazer ışınının karşı karşıya olduğu sapma seviyesini ifade etmektedir. Ayrıca Eliptik ışınlar lazerin kenarlarından biraz sızmasını sağlayabilmektedir; mükemmel bir nokta oluşturmak yerine, küçük bir elips oluşturmaktadırlar. Bu sorunların her ikisi de birkaç optik düzeltme kullanılarak düzeltilebilmektedir.

Lazer diyot ışını toplamanın en basit ve popüler yolu, tek bir asferik lens kullanmaktır. Bu lensin odak uzaklığı ne kadar büyük olursa, ışınlama sonrası ışın çapı o kadar büyük olmaktadır. Ayrıca, örneğin, bir kolektif kirişin kiriş yarıçapını genişletmek için belirli bir kiriş ayarlaması yapılması gerekiyorsa, genellikle iki mercek sistemi kullanılmaktadır ve buna- teleskop denmektedir. Negatif odak uzunluğuna sahip bir mercek ve diğeri pozitif olan bir mercek, ışını toplamak ve genişletmek veya daraltmak için bir kurulum oluşturmaktadır. Eliptik problemi düzeltmek için, elips şeklinde yavaş eksen yönünde genişleyerek veya hızlı eksen yönünde sıkıştırarak toplanan bir eliptik ışın daireselleştirilebilmektedir.

Teleskopta Lazer Kolimatör

Bir lazer kolimatör, yansıtıcı teleskopun optiklerini uygun şekilde hizalamaya izin vermektedir. İlk olarak, ikincil aynanın doğrudan birincil aynanın ortasını gösterip göstermediğini belirlemek için lazer kolimatörü kullanılmaktadır. Yapılan ilk şey, lazer kolimatörü teleskopun borusundan parlatmaktır. Lazer kolimatörün herhangi bir hareket olmadan sıkıca yerine oturduğundan emin olunmalıdır. Bu, lazer kolimatörün herhangi bir bükülme ya da kayma olmadan doğru hizalanmasını sağlamaktadır. Lazer ışını ikincil aynayı yansıtacak ve birincil aynaya ulaşacaktır. Birincil ayna genellikle üzerinde küçük bir işaretleme bandına sahiptir. Lazer bu işaretçiye çarpacak şekilde hizalanmakta ve ikincil ayna daha sonra buna göre yönlendirilmekte ve odaklanmaktadır.

Lazerin çarpışması çok iyi bir nedenden dolayı yapılmaktadır. Teorik olarak görüntünün odağını sonsuzda hizalamaya ve bu, uzak gök cisimlerinin netliğini artırmaya yardımcı olmaktadır. Teleskoplarda çarpışmak için lazerin neden kullanıldığını açıklayabilecek teorik bir örneği ele alalım. Toplama sorunu uzak nesneler nokta kaynakları olarak göründüğünde ortaya çıkmaktadır. Ne yazık ki, hiçbir şey gerçek bir nokta kaynağı değildir ve nokta kaynağı y1 yarıçapına ve maksimum θ1 açı ışınına sahipse kaynağın boyutu herhangi bir hesaplamaya dâhil edilmelidir. Bu kaynaktan elde edilen çıktıyı f odak uzaklığına sahip bir mercek kullanarak toplarsak, sonuç y2 = θ1f yarıçapına ve angle2 = y1 / f yarıçapına sahip bir ışın olacaktır. Hangi lens kullanılırsa kullanılsın, ışın yarıçapı ve ışın sapmasının karşılıklı bir ilişkiye sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Dolayısıyla, odak noktası sonsuz olacaksa, ışın açısının sıfır olmasına neden olmaktadır ve böylece ışık demetini toplamaktadır.