Lazer Çeşitleri

Elektronik

Lazer çeşitleri

Lazer nedir?

Aynı fazda ışınım veren ışık kaynağı. İngilizce “ışınım uyarılmış yayım ile ışık güçlendirme” cümlesindeki kelimelerin baş harflerinden türetilmiş bir kelimedir.

Lazer Çeşitleri Nelerdir?

Lazer ışığının çeşitleri ve özellikleri şunlardır:

Yarı iletken lazerler

• Diyot lazer (dıode lazer)

Katı-hal lazerleri

• Yakut lazeri
• Nd-yag lazer
• Ti-safir lazeri

Sıvı lazerleri

• Boya lazerleri

Gaz lazerleri

• Atom lazerleri

Helyum-neon lazeri

• Molekül lazerleri

Karbondioksit lazer

Nitrojen lazeri

Kızıl altı lazer

Excimer lazer

• İyon lazerleri

Argon iyon lazeri

Kripton iyon lazeri

• Metal buharı lazeri

Bakır buharı lazeri

Altın buharı lazeri

Diğer lazerler

• X-ışını lazer
• Serbest elektron lazer
• Fiber lazer

YARI İLETKEN LAZERLER

Diyot Lazer Nedir? 

Diyot lazer (dıode lazer) yarı iletken lazerlerdir. P-N ekleminden elektrik akımı geçirilmesi ile bir aktif  ortama sahiptir. Yarı iletken diyotlar elektroniğin önemli parçalarıdır. 0.5 Watt gücündeki yarı iletken diyotlar, telekomünikasyon sistemlerinde kolay montaj yapılabilmeleri ve fiber optik iletişim ile ışık kaynakları kolay etkileşim sağladığından, ayrıca yüz epilasyonu uygulaması için en iyi yöntem diode lazer yöntemi olduğundan tercih edilir.

KATI-HAL LAZERLERİ

Yakut Lazeri: Yakut lazeri en eski lazerdir. Yakut, az miktarda krom içeren alüminyum oksit kristalidir. Kırmızı lazer ışınları yayan, bu kristal içindeki krom atomlarıdır. Krom atomları optik olarak yeşil ve mor ışıkla uyarılır. Yakut lazer ile saniyenin milyarda biri gibi kısa bir sürede birkaç milyon W’ lık güç taşınabilir. İlk olarak yakut lazer sadece bir darbe ile çalıştırılırdı. Sonraları oda sıcaklığında ve devamlı çalıştırılabildi.

Nd Yag Lazer Nedir? Nd yag lazer neodyum katkılı alüminyum-garnet- itriyum ortama olan bir katı hal lazeridir. Diyot yada flaş  lambası ile uyarılır. Lazer ışığının dalga boyu 1.06 µm (kızılaltı bölge) ve meydana gelen demet fiberoptik kullanılarak istenilen noktaya taşınır.

DC ark lambaları ile uyarılan nd yag lazerler, 5 kWatta kadar güce sahip devamlı dalga boylu lazer ışığı üretebilir. Flaş lambaları ile uyarılan atımlı nd yag lazerleri, gücü 600Watt olan ve atım süresi 1ms ile 50ms arasında değişen lazer atımları üretebilir. Nd yag lazer epilasyon da kullanılmaktadır.

Nd yag lazer özelliklerinden dolayı metal yüzeyler tarafından soğurulması CO₂ lazerden daha iyi olduğundan bu lazerlerin kullanılması uygundur. Fiberoptik yolu ile nd yag lazerin ışıması çalışacak parça üzerine taşınır. Bu durum kullanmayı kolaylaştırır ve demet anahtarlaması, bölüştürürlmesi ve şekillendirilmesi için ihtimalleri meydana getirir.

Sanayide yansıtıcı metalleri delme, lazerle kesme işlemlerinde tercih edilmekle birlikte metal olmayan seramik materyalleri işlemede nd yag lazer kullanılır. Nd yag lazerler ince malzemeler yada küçük parçaların kaynak işlemlerinde kullanılır.

Ti-Saphire (Titanyum safir) Lazerler: 

Femtosaniye (10 ^-15) atım süresine sahip olan lazerlerdir.

• Femtosaniye lazer malzeme işlemede kullanılması ile imalatı yapılan malzemelerin boyları nanometre mertebelerine kadar indirilmiştir. Fotolitoğrafi tekniği ile yalnız düzlemsel yüzeyler işlenirken femtosaniye lazerler kullanılarak 100 nanometre mertebelerinde 3 boyutlu dielektrik ve metal malzemeler işlenilebilmektedir.
• 100 femtosaniye süreli bir atım insan saçının küçük bir bölümünü kat ederken, ışık bir saniyede dünyanın etrafını 7,5 defa dolaşır.

Femtosaniye lazer atımları ile malzeme işlemenin üstünlükleri;

• Verim, hızlı ve yerel enerji aktarımı
• İyi tanımlanmış deformasyon ve aşındırma
• Minumum ısıssal ve mekanik zarar.

Kullanım alanları; Femtosaniye lazerler ile femtosaniye mertebelerinde gerçekleşen olayları incelemek mümkün olmuş bu durum ultra hızlı kimya, biyoloji ve fizik dallarının doğmasına imkan sağlamıştır. Ti-Saphire lazerler ile imal edilen femtosaniye lazerlerin kullanım alanlarından bazıları;

• Paslanmaz çelikte
• Plastik medikal alet  ve lazerle kaynak

SIVI LAZER

Boya Lazerleri: Sıvı lazer çeşidi, organik bir çözücü içindeki organik boyanın seyreltik bir çözeltisidir. Bunlardan mor ötesi ve kızılötesine yakın lazer çeşitleri elde edilebilir. Pompalama işlemi optik olarak sıvı akışı devam eder. Birkaç lazer paralel olarak çalıştırılabilir. Böylece saniyenin birkaç trilyonda biri devam eden laser darbeleri elde edilir. Boya lazer özellikleri, dalga boyunun geniş bir alanda hassas bir şekilde ayarlanabilmesidir.

GAZ LAZERLER

• Atom Lazer

Helyum-neon lazeri: İlk gaz lazer helyum ve neon karışımı şeklinde kullanılmıştır. Bu karışım uzun bir tüpe ve iki küresel ayna arasına yerleştirilmiştir. Helyum ve neon
gazı ile çalışan lazerde, bu gazlar yüksek voltaj altında iyonize duruma gelir. Helyum atomları elektrik boşalması esnasında elektronların çarpması ile uyarlanarak yüksek enerji seviyelerine çıkar. Bunlar, kazandıkları enerjilerini neon atomlarındaki eş enerji seviyelerine aktarırlar. Bu enerji aktarma işlemi fotonun yayılmasına sebep olur. Aynalar yardımıyla yeterli seviyeye ulaştıktan sonra lazer ışını elde edilmiş olur. Bu tür laser ışınının dalga boyu 1,15 mikrondur.

• Molekül Lazerler

Karbondioksit Lazer: CO₂ lazerler çok güçlüdür. Çalışması helyum-neon lazere benzer. CO₂ lazer, kızıl-altı bölgede, aktif ortamı CO₂ olan lazerlerdir. Dalga boyu 10.6 micron olmakla birlikte karbondioksit lazer 40kWata kadar güce sahip olabilir. Genel de 19 mm aralıkta sürekli veya vurulu olarak, uyarılmış azot moleküllerinin CO₂ moleküllerini uyarması esasıyla çalışır. Rezonatör içinde yüksek gerilimle uyarılan gaz sonucu meydana gelen demet, bir noktaya mercek yada ayna ile taşınabilir. Lazer firmaları tarafından imalatı yapılan karbondioksit lazerler endüstride 2-12 kWatta kadar olan güç uygulamalarında kulanılmaktadır. Kesme, kaynak ve ısıl işlemlerde kullanılan bir lazer türüdür. Ağaç, cam işlemede, metal, kuvars, plastik ve seramikte karbondioksit lazer tercih edilir.

Nitrojen Lazer: 

Karbondioksit molekülleri lazeri meydana getirir. Nitrojen ise karbondioksitin tersine birikime ulaşmasını sağlar. Bu tip lazerler, kolayca 10kW sürekli enerji sağlarlar. Ayrıca kısa şoklarla çok daha güçlü enerjiler verebilirler. Bu lazer ışını görünmezdir ve elektromanyetik spektrumun kızılötesi bölgesinde yer alır. (Kızıl ötesi ışınlar ısı ışınları diye de adlandırılabilir.)

Kızıl altı Lazer: Esas olarak görünür kırmızı ışık yayarlar. Karbondioksit lazer uzak kızıl altı dalga boylarında enerji yayınlar ve sert malzemelerin kesilmesinde kullanılır.

Excimer Lazer: Excimer laser nedir? Argon-florid gaz karışımının elektirik ile uyarılması ile elde edilen, 193 nm dalga boyuna sahip UV lazeridir. Tıp alanında 25 yılı aşkın bir süredir kırma kusurlarının tedavisinde kullanılmaktadır. Excimer lazer özellikleri çok hassas olmasıdır.  Lazer ameliyatı, excimer lazer cihazı aracılığı ile miyop, hipermetrop ve astigmat gibi kornea kırma kusurlarını düzelterek net görmeyi sağlayan bir ameliyattır.

DİĞER LAZERLER

X-ışını lazerler: Bu lazerler, lazerle meydana getirilen yüksek yoğunluklu plazmalar kullanarak imal edilir. X-ışını lazerlerin dalga boyu 35A – 400 Amper arasındadır.

X-ışını Lazerin Üretim Çeşitleri

1 – Tekrar –birleşmeyle pompalanan

2 – Çarpışmayla pompalanan

• Yarı kararlı durum (QSS) pompalaması
• Çok kademeli atımlı pompalama
• Geçici pompalama
• Optik alan iyonlaşma (OFI) pompalaması
• Kılcal tüpte deşarj

X-ışını Lazer Kullanım Alanları

• Litoğrafi
• Plazma inceleme
• Görünteleme mikroskobunda

Fiber Lazer: Günümüzde sık olarak kullanılan CO₂ ve nd yag malzeme işleme lazerlerine etkin bir seçenek meydana getirmektedir. Fiber hayatımıza ilk olarak yüksek hızda veri taşımak için internet aracılığıyla girmiş ve kısa zaman içinde lazer ışınının taşınması için çok uygun bir yapıya sahip olmasından dolayı fiber lazer teknolojisinin ortaya çıkmasını sağlamıştır.

Kullanım Alanları

Fiber lazerlerler optik sistemlerde kullanılan en son teknolojidir. Lazer markalama teknolojisi pompa diyotlu ve nd yağ lazerler ile süregelmiş ve fiber lazer ile son noktaya gelmiştir. Fiber lazerler diğer lazerle aynı fizik prensiplerini kullanır ama çok özel başka özellikleri vardır.

Lazer ışığı – özel bir yapıya sahip dalga boyu

• Fiber lazer, dalga boyu aralığı, verim, yoğunluk, güvenirlilik ve benzersiz performans parametrelerinden dolayı lazer teknolojilerinde kullanılabilir.
• Ayrıca gücü 20Watta kadar ulaşan fiber lazer imalatı yapılmaktadır.
• Lazer başlığının, saptırma (deflector) biriminin ve tedarik birminin boylarının küçük olması, küçük makinelerin entegrasyonunu ve çizgilerin üretimini kolaylaştırmaktadır.
• Fiber lazerler uygulamada kısa süre olanağı ve markalama kalitesinden dolayı, yüksek seviyede frekans kararlığı ve çok iyi ışın kalitesine sahiptir. Lazer makinası fiyatları çeşitlerine ve firmalara göre değişmektedir.

Fiber Lazer;

• 100.000 saat diyot ömrü
• Çok az bir yer kaplar
• Yüksek verim CO₂-10%, Nd- yag -2%, Fiber-25%
• Katı-haller lazer teknolojisi
• Fiberoptik dağıtıcı ile korunan yüksek kalitede ışın

Fiber lazerlerin tercih edildiği malzeme işleme yöntemleri;

• Kesme (Cutting)
• Yazı Kazma (Etching)
• Kaynak (Welding)
• Hibrit Kaynak (Hybrid Welding)