Lazer Diyot Nedir?

Elektronik

Lazer diyot nedir?

Lazer kelime anlamı; çıkarılan ışığın yükseltme yoluyla canlandırılıp yayılmasıdır. Bu yolla ışık ışınları ince ve yoğun bir ışık hüzmesi (demeti) haline getirilebilir.

Diyot Lazer Nedir (Diode Lazer)? Diyotlar akımı bir yönde iletip diğer yönde engeller. Diyot lazer (diode lazer) yarı iletken lazerlerdir. Bazı yarı iletken diyotlar, elektrik ile uyarıldığında ışık saçar. (Light emmitting diodes LED).  Diyotlardan ışık gibi lazer de elde edilebilir. Yarı iletken lazer, basit olarak N tipi yarı iletken (GaAs) ve difüzyon yoluyla içersine çinko konmuş P tipi yarı iletken maddeden meydana gelir. P-N ekleminden elektirik akımı geçirilmesi ile bir aktif  ortama sahiptir.

Diyot Lazer Özellikleri

• Diyot lazer, çeşitli teknolojik yönlendirmelerle 300 nm UV dalga boyundan 3 000 nm IR dalga boyları arasında, (görünür bölge dahil) ışın üretebilirler.
• Diyot lazerler küçük olduğu için, fazla yer kaplamazlar.
• Diyot laserler fazla ısı üretmez, soğutma için hava soğutma sistemi yeterlidir. Bundan dolayı ağır çalışmada, aşırı ısınma sonucu (aleksandrit lazerler de olduğu gibi) chamber (oda) patlatmaz.
• Laser diyotlar eski televizyonların tüpleri ve eski radyoların lambaları gibi dayanıklıdır, kolay kolay arıza yapmazlar.

Yarı iletken diyotlar elektroniğin önemli parçalarıdır. 0.5 W gücündeki yarı iletken diyotlar, telekomünikasyon sistemlerinde kolay montaj yapılabilmeleri ve fiber optik (fiber optic) iletişim ile ışık kaynakları kolay etkileşim sağladığı için  tercih edilir. Barkot okuyucuları, rangefinder gibi ölçü aletlerinde kullanılır. Kızıl altı ve kırmızı lazer diyotlar CD- ROMS, CD çalıcı ve DVD teklojisinde kullanılır. Mavi lazer diyotlar HD- DVD ve blu-ışın teknolojisinde kullanılır.

Endüstri alanındaki uygulamalarda kullanılan lazer diyot imalatı; dikiş kaynak, ısıtma, kaplama vb gibi yüksek güçlü lazer diyotlar (100 W – 2 kW) arasındadır. Lazer diyotlar düşük maliyet ve yüksek hız sebebiyle tercih edilir. Diod lazer fiyatları kullanım alanları, gücü ve işlevine göre değişmektedir. Piyasada birçok diyot lazer firmaları ve markaları bulunmaktadır.

Lazer Nedir? Lazer Nasıl Elde Edilir?

Lazer nedir? Aynı fazda ışınım veren ışık kaynağı. İngilizce “ışınım uyarılmış yayım ile ışık güçlendirme” cümlesindeki kelimelerin baş harflerinden türetilmiş bir kelimedir. Bir elementi meydana getiren atomların elektronları belirli bir yörüngede kararlı bir şekilde dönerler. Bu atomlar , dışarıdan gelen bir enerji ile (ısı, ışık veya elektrik) uyarıldığında, ışık kaynaklarının ışıkları uyarılmış atomlarındaki elektronlar yüksek bir halden daha düşük bir hale geçerken (yörünge değiştirerek) 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 ışınlardan daha yüksek enerjiye sahip bir ışık yayarlar. Yeni meydana gelen yüksek enerjili bu ışına lazer (light amplification by the stimulated emission of radiation) denir.

Lazer Nasıl Çalışır?

Lazerin temeli atom veya molekül enerji düzeyleri arasındaki elektron geçişleri ile meydana gelen ışık fotonlarına dayanır. Her elementin atom yapısında yalnız o elemente has olan elektron yerleşim düzeni vardır. O elementteki atomların elektronları, kararlı yörüngeleri olan belli bir enerji düzeyinde bulunurlar. Yörüngelerinde kararlı olarak bulunan elektronların, dışarıdan gelen bir enerji ile uyarılıp bir üst yörüngeye çıkarak yeniden eski kararlı konumuna dönmesi esnasında aldığı enerjiyi dışarıya salma işlemi lazer çalışma prensibini meydana getirir.

Eğer atom dalga boyu (rengi) kendisine uygun düşmeyen bir ışık demeti ( dalga boyu) ile uyarılmış ise enerjisini spontane ışını şeklinde yayar. Tam olarak uygun düşen bir ışık demeti ile uyarılmış ise çok kısa bir sürede yerleştirildiği ışık demeti ile aynı doğrultuda ve daha parlak bir ışık demeti şeklinde ışınır. Buna yükseltilmiş ışınım olayı adı verilir.

Lazer ışınlarının normal ışıktan farkı nedir? 

Lazer ışını herhangi bir ışık kaynağından daha yoğun ve şiddetlidir. Son derece düzgün bir ışıktır ve çok az sapar.  Lazer ışını keskin bir şekilde hedeflendirilebilir, fakat normal ışık her yöne dağılır. Bundan dolayı lazer ışını küçük bir yere büyük enerjiler verebilir ve böylece çok ince işler yapılabilir.

Yarı iletken lazer gerilim uygulandığı zaman yalıtkan yüzey ışın veya koharent enfraruj ışın yayar. Lazerlerin bir tür ölümcül ışın olduğu düşünülebilir. Geçen yıllarda lazerler laboratuvarlardan çıkıp, endüstrinin kullandığı faydalı bir araç haline dönüşmüştür.

Lazer ışığı, normal bir kaynaktan çıkan ışıktan iki bakımdan ayrılır. Birincisi, lazer tamamıyla tek renklidir. Lazer  yalnız bir frekanstaki ışıktan meydana gelir. İkincisi ise, lazer dağınık değildir. Yani,tüm ışık (tümü elektromanyetik radyasyonun bir formu olduğundan) doğadaki dalga formuna benzer. Sıradan kaynaklardan elde edilen ışık, gelişigüzel yayılır. Bu sebeple ışık tek renkli olsa dahi, bir miktar yok olma meydana getirecektir. Lazerden çıkan ışık ise yok olmaz (zayıflamaz).

Lazer Işığının Özellikleri 

Lazer ışınlarının tek bir dalga boyuna sahip, dağılmaz olması ve yön verilebilme gibi özellikleri vardır. Kısa dalga boylu ve yüksek frekanslı ışınların uyum içerisinde hareket etmesi, lazerin gücünü arttıran en önemli etkendir. Lazer ışınlarının bu özelliklerinden yararlanarak  fiber optik teknolojisi ve mesafe ölçme geliştirilmiştir. Dalga boyunun küçük olmasından dolayı, dağılmayı da büyük ölçüde azaltır. Uyarılan atomlar her yön değil, belli yönlere hareket ederler. Bu lazerin çok parlak olmasını sağlar. doğurur.

Lazer ışını, dalga boyu tek olduğu için bu ışın monokromatik (tek) özelliğinede sahiptir. Frekans dağılım aralığı, frekansının bir milyonda biri civarındadır. Bundan dolayı istenilen frekansta çok sayıda dalgalar, lazer dalgası üzerine bindirilmesi sonucu haberleşmede iyi bir sinyal jeneratörü olarak görev yapar. Aynı anda birçok bilgi bir yerden başka yere gönderebilir.
Laser ışını dağılmaz olduğu için kısa darbeler halinde yayınlanabilir.  Kayıpsız yüksek enerji nakli, bu özellik ile sağlanabilir. Lazer yüksek enerjisi ile delme, kesme ve kaynak endüstrisinde kullanılmaktadır. Lazer darbesinin çok kısa olmasından dolayı yüksek hız fotoğrafçılığında yararlanılmaktadır. Yönlü bir hareket olmasından ise, ölçüm bilimi  ve holografi de faydalanılır. Lazer ışınının bu özellikleri ile uzak mesafe ölçümleri mümkün hale gelmiştir. Lazer ışını tek dalga boyuna sahip olduğundan lazer cinsine göre çeşitli renkte ışınlar elde edilebilir.

Lazer Çeşitleri ve Kullanım Alanları

Lazer Çeşitleri Nelerdir?

Lazer çeşitleri;

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

Kullanım Alanları

• Kansız ameliyatlar
• Metal veya diğer maddelerin kesimi
• Virüslerin yok edilmesinde
• Kan yapımının çoğaltılması
• Kan dolaşımı ve aktivasyonunun artırılması
• Çürük diş çukurlarını dolgu yapılmak üzere acısız delme işlemi
• Hücre yenileme
• Çeşitli kırık tedavileri
• Uçaklara iniş ve kalkışlarında yol gösterme
• Optik kablolar
• Marketlerde ürün etiketleme
• Göz ameliyatları
• TV kumandaları
• Epilasyon
• Endoskopi ışınlarında
• Mikro biyolojide
• Endüstride savunma sanayiinde
• Uzay teknolojojilerinde
• Eğlence ve oyuncak sektöründe

Yarı iletken lazerler, fiber optik kablolar ile bilgi iletiminde, barkod okuyucularda, lazer uzayda mesafe ölçümlerinde ve endüstrinin değişik alanlarında, uzun mesafe haberleşmelerinde, gece görme aygıtlarında, tıbbi aygıtlarda vb. kullanılırlar. Tıbbi alanlarda; hastalıkların teşhis ve tedavisinde, göz hastalıklarının tedavisinde (lazer göz ameliyatı), mikro cerrahi, diod lazer epilasyon uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Lazer, inşaatlarda, boru ve tünel yapımında, yön ve doğrultu tayininde ve tespitinde klasik teodolitlerden (Teodolit yatay ve düşey açı ölçmeye yarayan optik cihazlardır) çok daha iyi ve kullanışlıdır. Lazerin askeri alandaki uygulamalarda mesafe bulma ve yer tanıma amacı ile kullanılmaktadır.  Hedefe gönderilen güdümlü mermiler, hedef yakalanınca lazer ışını ile patlatılır. Gece karanlığında gece görüş dürbünleri ile sanki gündüzmüş gibi görmek mümkündür.

Lazerin holografi ve fotoğrafçılıkta önemli bir yeri vardır. Lazerle görüntü kaydetme süresi saniyenin 10 trilyonda biri kadardır. (Holografi, lazer ışınları ile üç boyutlu resim çekme ve görüntüleme tekniğidir). Tıp alanında lazer kullanımı, kansız ameliyat yapılmasında, yırtılmış göz retinasının lazer ışını ile acısız ve hızlı olarak dikilmesinde kullanılır. Ayrıca lazer tedavisi ile damardaki dokular lazer ışını ile kaynar ve kanama olmaz.

Çoklu ortam sunumlarında, reklamcılıkta, açık hava mekanlarının vitrin düzenlemesinde, oyunların özel efektlerinde, müzelerde, kulüplerde, konserlerde, iletişim alanlarında lazer kullanılır. Lazer yazıcı, CD çalar yaygın kullanım alanlarındandır.

Lazer Taramalı Ölçme Sistemi

Bir lazer ışını ve ışık bulucu arasına yerleştirilen cismin gölgesinin mikroişlemci tarafından hesaplanması ve cismin boyutlarının tespit edilmesidir.

Lazer Kaynağı

Kaynak bölgesinin lazer ışını ile ısıtıldığı kaynak yöntemine lazer kaynak denir. Yaklaşık 10 KW/cm2 gücündeki lazer ışını metali eritirken çok ince bir bölgede metali buharlaştırır. Elektron ışını kaynağı gibi görev yapar, ama onun gibi vakum gerektirmez ve X-ışınları yaymaz.

Lazer kaynak diğer konvansiyonel kaynak yöntemlerine göre, lazer ışının kolaylıkla yönlendirebilmesi ve yüksek miktarda enerjinin küçük noktalara odaklanması sebebiyle oldukça ileri bir kaynak yöntemidir. Lazer kaynağı otomotiv, elektronik, beyaz eşya vb gibi sektörlerde yüksek kaynak hızı sayesinde kullanım alanları yaygınlaşmıştır.

Lazer İşleme 

Malzemeyi 0.0001 mm kadar dar bir alana odaklanmış, benzeşik, tek dalga boylu ışıkla (lazer ışığı) eritip buharlaştırmak şeklinde yapılan işleme yöntemidir.

Lazer Kesim

Lazerle kesim malzemenin lazer ışını ile çok dar bir bölgede buharlaştırılması veya eritilip basınçlı yansız gazla uzaklaştırılması yolu ile yapılan kesme işlemidir. Lazerkesim de, 11 000 °C ‘a kadar çıkabilen sıcaklık her malzemeyi kesmek için yeterlidir.