Modern teknolojinin bir harikası olan lazerlerin nasıl sınıflandırıldığını hiç merak ettiniz mi? Bu makale, lazerleri çalışma maddelerine, enerji çıkış dalga biçimlerine, dalga boylarına ve güçlerine göre kategorize etmek için dört temel yöntemi incelemektedir. Gaz, katı hal ve yarı iletken gibi farklı lazer türleri hakkında bilgi edinecek ve iletişimden malzeme işlemeye kadar çeşitli endüstrilerdeki benzersiz uygulamalarını anlayacaksınız. Bu güçlü ışık demetlerinin çeşitli teknolojik ihtiyaçlara uyacak şekilde nasıl uyarlandığını keşfetmek için dalın.
Lazer, 20. yüzyılın dört büyük icadından biri olarak kabul edilmektedir. Doğal ışığın aksine, lazer ışığı kuantum teorisine dayanan insan yapımı bir icattır.
Lazer ışığını doğal ışıktan ayıran şey, benzersiz özellikleri ve üretildiği süreçtir. Lazer genellikle "en hızlı bıçak, en parlak ışık ve en doğru cetvel" olarak adlandırılır.
Doğal ışıkla karşılaştırıldığında, lazer ışığı oldukça yoğun, oldukça monokromatik, oldukça uyumlu ve oldukça yönlüdür.
Lazer ışığı, atomik uyarılmış radyasyonun bir sonucudur. Atomlar pompa kaynağından gelen enerjiyle uyarıldıklarında, yüksek enerjili bir duruma geçebilirler. Belirli bir frekansa sahip harici bir fotonla karşılaşırlarsa, özdeş bir foton salacaklardır. Bu süreç daha fazla atomun geçiş yapmasına ve aynı fotonu üretmesine neden olarak uyarılmış radyasyon ve lazer ışığı üretimiyle sonuçlanır.
Uyarılmış radyasyon ve harici fotonlar tarafından üretilen fotonların frekansı, fazı, yayılma yönü ve polarizasyon durumu tamamen aynıdır, bu nedenle lazer ışığı yüksek yoğunluk, yüksek monokromatiklik, yüksek tutarlılık ve yüksek yönlülük gibi benzersiz özelliklere sahiptir.
Atomik enerji seviyesi geçişinin şematik diyagramı
Uyarılmış radyasyon sürecinin şematik diyagramı
Lazer teknolojisinin ticari kullanımı 1970'lerde başladı ve o zamandan beri hızla gelişiyor. 1917 yılında Einstein ilk kez uyarılmış radyasyon kavramını ortaya attı. Dünyanın ilk yakut katı hal lazeri 1960 yılında tanıtıldı.
1970'lerde lazer teknolojisi ticari döneme girmiş ve o zamandan beri büyümeye ve genişlemeye devam etmiştir. Lazer ışınları ve madde arasındaki etkileşimin incelenmesinden sonra, lazer teknolojisinin uygulama alanı özellikle sanayi sektöründe genişlemiş ve yaygınlaşmıştır. 1990'larda Lazerin endüstriyel uygulamaları teknolojisi yüksek hızlı bir gelişim aşamasına girmiştir.
Lazer teknolojisinin gelişim tarihi
Lazer ışığının yüksek yoğunluğu, iyi monokromatikliği, iyi tutarlılığı ve iyi yönlülüğü, iki ana uygulama senaryosunu belirler: enerji lazeri ve bilgi lazeri.
Enerji lazeri:
Lazer teknolojisi yüksek enerji yoğunluğuyla bilinir ve bu da onu malzeme işleme, silahlar, tıbbi tedavi ve diğerleri gibi çeşitli uygulamalar için ideal hale getirir.
Bilgi lazeri:
Lazerin iyi monokromatikliği ve yönlülüğü onu bilgi iletimi (optik iletişim) ve mesafe ölçümü (optik ölçüm) için uygun hale getirir. Optik iletişim, geleneksel elektrik iletişimine göre yüksek kapasitesi, uzun mesafeli iletim yetenekleri, gelişmiş gizlilik ve hafif yapısı gibi çeşitli avantajlara sahiptir.
Lazer işleme hassas işleme teknolojisinin en önemli örneklerinden biridir ve büyümesi büyük ölçüde geleneksel işleme yöntemlerinin yerini almasıyla gerçekleşmiştir.
Diğer işleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında lazer işleme, yüksek verimlilik, yüksek hassasiyet, düşük enerji tüketimi, minimum malzeme deformasyonu ve kontrol kolaylığı gibi çeşitli avantajlar sunar.
Bu avantajlar iki temel unsura bağlanabilir lazer özelli̇kleri̇ işleme: temassız işleme ve yüksek enerji yoğunluğu.
Temassız işleme:
Lazerle işlemede, lazer ile malzeme arasındaki etkileşimin ürettiği ısı, işleme aracı ile malzeme arasında fiziksel temas olmadan işlemeyi tamamlar. Bu, işlenen malzeme üzerindeki kuvvet etkilerini ortadan kaldırır ve nispeten düşük artık stres. Ayrıca, lazer ışınının küçük çapı yüksek hassasiyet sağlar.
Yüksek enerji yoğunluğu:
Lazer işlemenin güç yoğunluğu 107W/cm^2'nin üzerine çıkabilir, bu da alev ve ark gibi diğer işleme yöntemlerinden binlerce hatta on binlerce kat daha yüksektir. Bu yüksek güç yoğunluğu, lazerin çevredeki alanı etkilemeden malzeme üzerinde küçük bir alanı işlemesine olanak tanıyarak daha yüksek işleme doğruluğu ve verimliliği sağlar.
Çok noktalı avantaj
Lazer, lazer ışığının üretilmesinde çok önemli bir bileşendir ve lazer ekipmanının temel bileşenidir.
Lazerin değeri tipik olarak komple bir lazer işleme ekipmanı setinin toplam değerinin 20-40%'sini oluşturur ve bazı durumlarda daha da yüksek olabilir.
Lazer, pompalama ve uyarılmış radyasyon süreçlerinin gerçekleştiği yerdir. Tipik bir lazer, lazer çalışma malzemesi (enerji yayan), pompa kaynağı (enerji sağlayan) ve optik rezonatör (enerjinin yayılmasını kolaylaştıran) dahil olmak üzere çeşitli parçalardan oluşur.
Lazerin temel yapı şeması
Lazerleri sınıflandırmak için çeşitli yöntemler vardır, ancak bunlardan dördü en yaygın kullanılanıdır:
Çalışan Madde:
Lazerler, gaz lazerler, katı lazerler, sıvı (boya) lazerler, yarı iletken lazerler, excimer lazerler ve diğerleri dahil olmak üzere kullandıkları çalışma maddesinin türüne göre sınıflandırılabilir.
Gaz lazerler çalışma malzemesi olarak gaz kullanır. Yaygın gaz lazerlerine örnek olarak CO2 lazerler, He-Ne lazerler, argon-iyon lazerler, He-Cd lazerler, bakır buhar lazerler ve çeşitli excimer lazerler. CO2 lazerler özellikle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
CO2 lazer
Katı Hal Lazerler:
Katı hal lazerlerinde, uyarılmış emisyon üretebilen metal iyonları bir kristale katkılanır ve çalışma malzemesi olarak kullanılır. Yaygın olarak kullanılan kristaller arasında yakut, korundum, alüminyum granat (yaygın olarak YAG olarak bilinir), kalsiyum tungstat, kalsiyum florür, itriyum alüminat ve lantan berilat bulunur. Şu anda YAG, katı hal lazerlerinde en yaygın kullanılan kristaldir.
Katı hal lazeri
Sıvı Lazer:
Sıvı lazerlerde, çalışma maddesi organik boyaların etanol, metanol veya su gibi sıvılarda çözülmesiyle oluşan bir çözeltidir.
Yarı İletken Lazerler:
Lazer diyotlar olarak da bilinen yarı iletken lazerler, çalışma malzemeleri olarak galyum arsenit (GaAs), kadmiyum sülfit (CDS), indiyum fosfit (INP) ve çinko sülfit (ZnS) gibi yarı iletken malzemeler kullanır.
Yarı iletken lazerler
Fiber Lazer:
Bir fiber lazer, çalışma malzemesi olarak nadir toprak elementleri ile katkılanmış cam fiber kullanır. Fiber lazerler, lazer ışığının üretilmesi için ortam olarak fiber kullanan lazerlerdir.
Fiber lazer
Fiber lazer, olağanüstü performansı nedeniyle "3. nesil lazer" olarak bilinir:
(1) Fiberin küçük hacmi, esnekliği, düşük hacim-alan oranı ve yüksek fotoelektrik dönüşüm oranı, ısı dağılımı ve fotoelektrik dönüşüm açısından minyatürleştirilmiş, yoğunlaştırılmış ve yüksek verimli bir fiber lazer ile sonuçlanır.
(2) Bir fiber lazerden lazer çıkışı doğrudan fiberden elde edilebilir, bu da fiber lazeri herhangi bir alandaki işleme uygulamalarına son derece uyarlanabilir hale getirir.
(3) Fiber lazerin rezonans boşluğunda optik lensler içermeyen yapısı, kullanım kolaylığı, düşük bakım ve yüksek kararlılık gibi avantajlar sağlar.
(4) Fiber lazerin ışın kalitesi de olağanüstüdür.
| Lazer türleri | Tipik tip | Lazer dalga boyu | Maksimum çıkış gücü | Enerji dönüşüm verimliliği | Özellikler |
| Gaz lazer | CO2 lazer | Yaklaşık 10.6um kızılötesi | 1-20kw | 8%～10% | İyi monokromatiklik ve yüksek enerji dönüşüm verimliliği |
| Sıvı lazer | 6G boya lazer | UV'den IR'ye | – | 5%～20% | Çıkış dalga boyu sürekli ayarlanabilir, enerji dönüşüm gücü yüksektir, hazırlanması kolay ve ucuzdur |
| Katı hal lazerleri | YAG / yakut lazer | Görünürden yakın kızılötesine | 0,5-5kw | 0,5%～1% | Düşük çıkış gücü, düşük enerji dönüşüm oranı ve iyi monokromatiklik. |
| Yarı iletken lazerler | GaAs diyot lazer | 100nm-1.65um | 0.5-20kw, iki boyutlu dizi 350kW'a ulaşabilir | 20% - 40%, laboratuvar 70% | Yüksek enerji dönüşüm gücü, küçük hacim, hafiflik, basit yapı, uzun servis ömrü ve zayıf monokromatiklik. |
| Fiber lazer | Darbeli / CW fiber lazer | 1.46um-1.65um | 0.5-20kw | 30%-40% | Minyatürleştirme, yoğunlaştırma, yüksek dönüşüm verimliliği, yüksek enerji çıkışı, yüksek ışın kalitesi, optik kolimasyon yok ve daha az bakım. |
Lazerler üç tipe ayrılabilir: sürekli lazer, darbeli lazer ve yarı-sürekli lazer.
Darbeli lazerler ayrıca darbe genişliğine göre sınıflandırılabilir: milisaniye lazer, mikrosaniye lazer, nanosaniye lazer, pikosaniye lazer, femtosaniye lazer ve attosaniye lazer.
Sürekli lazer:
Bu lazer türü, kullanım sırasında yüksek güçle sürekli olarak kararlı bir enerji dalga formu çıkarır. Metal plakalar gibi büyük hacimli ve yüksek erime noktalı malzemelerin işlenmesi için uygundur.
Darbeli lazer:
Darbeli lazerler, darbe genişliğine bağlı olarak milisaniye lazerler, mikrosaniye lazerler, nanosaniye lazerler, pikosaniye lazerler, femtosaniye lazerler ve attosaniye lazerler olarak ayrılabilir. Femtosaniye ve attosaniye lazerler genellikle ultra hızlı lazerler olarak adlandırılır.
Darbeli lazerlerin gücü sürekli lazerlere kıyasla daha düşük olsa da, işleme hassasiyeti daha yüksektir. Genel bir kural olarak, darbe genişliği ne kadar dar olursa işleme hassasiyeti de o kadar yüksek olur.
Yarı sürekli lazer:
Bu lazer türü, yüksek enerjili lazerin belirli bir süre içinde tekrar tekrar çıkarılabildiği sürekli lazer ile darbeli lazer arasındadır.
| Sınıflandırma yöntemi | Lazer kategorisi | Özellikler |
|---|---|---|
| Çalışma moduna göre sınıflandırma | CW lazer | Çalışma malzemesinin uyarılması ve buna karşılık gelen lazer çıkışı uzun bir zaman aralığında sürekli olarak gerçekleştirilebilir |
| Darbeli lazer | Tek bir lazer darbe genişliği 0,25 saniyeden az olan ve belirli bir aralıkta yalnızca bir kez çalışan bir lazeri ifade eder. Büyük bir çıkış tepe gücüne sahiptir ve lazer markalama, kesme ve aralıklandırma için uygundur. | |
| Darbe genişliğine göre sınıflandırma | Milisaniye (MS) lazer | 10-3S |
| Mikrosaniye (US) lazer | 10-6S | |
| Nanosaniye (NS) lazer | 10-9S | |
| Pikosaniye (PS) lazer | 10-12S | |
| Femtosaniye (FS) lazer | 10-15S |
Lazerler, dalga boylarına göre çeşitli türlere ayrılabilir: X-ışını lazerleri, ultraviyole lazerler, kızılötesi lazerler, görünür lazerler vb.
Lazerler güç çıkışlarına göre üç kategoriye ayrılabilir: düşük güçlü lazerler (1500W).
Lazerlerin sınıflandırılması
Pazardaki başlıca lazer tedarikçilerinden bazıları Coherent, IPG Photonics, n-Light, Newport Corporation, TRUMPF, Rofin (şimdi Coherent'in bir yan kuruluşu), DILAS, SPI Lasers (şimdi TRUMPF'a ait), Mitsubishi Electric, Kawasaki Heavy Industries, MAX Photonics, JPT Optoelectronics'tir, Raycus Fiber Lazerler, Fei Bo Lazer, Guoke Lazer, Anpin Lazer ve HFB Lazer.
Ayrıca üst kısma da başvurabilirsiniz lazer kesim makinesi üreticileri Referans için.
MachineMFG'nin kurucusu olarak, kariyerimin on yıldan fazlasını metal işleme sektörüne adadım. Kapsamlı deneyimim, sac metal imalatı, talaşlı imalat, makine mühendisliği ve metaller için takım tezgahları alanlarında uzman olmamı sağladı. Bu konular hakkında sürekli düşünüyor, okuyor ve yazıyorum, sürekli olarak alanımın ön saflarında kalmaya çalışıyorum. Bilgi ve uzmanlığımın işiniz için bir değer olmasına izin verin.
TR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO