Lazerler, güçlü ışık ışınları üreten "stimüle edilmiş emisyon" prensibiyle çalışır.
- Optik rezonatör:Bir yankı odası gibi çalışır, ışığı ileri geri yansıtarak güçlendirir.
- Orta kazanç:Lazer ışığı üreten "yakıt", kristal, gaz veya boya olabilir.
- Pompa kaynağı:Flaş lambası, elektrik şarjı veya diğer lazerler gibi kazanç ortamını heyecanlandırmak için enerji sağlar.
Pompa kaynağı kazanç ortamına enerji verdiğinde, ışık optik rezonatörün içinde yansıtılır ve aynı dalga boyu ve fazlı tutarlı ışığı güçlendirir.Rezonatördeki bir ayna kısmen yansıtıcı.Bu süreç benzersiz özelliklere sahip ışık yaratır: tek renklilik, yönlülik ve tutarlılık.
Lazerler kendi kategorilerine göre sınıflandırılabilirkazanç ortalaması(gaz, katı durum veya boya lazerleri) veyadalga uzunluğu(ultraviyole, görünür veya kızılötesi) Bu sınıflandırma sistemleri üst üste gelir.Örneğin, bir CO2 lazer hem bir gaz lazeridir hem de bir kızılötesi lazer.
Diyot lazerleri (yarı iletken lazerler) yarı iletken malzemeler aracılığıyla tutarlı ışık üretir.
Çekirdek bileşeni, elektronların ve deliklerin foton yaymak için yeniden birleştiği bir p-n bağlantısıdır. Dalga boyu yarı iletken malzemesinin bant boşluğuna bağlıdır.Yaygın malzemeler ve buna karşılık gelen dalga boyları şunlardır::
| Malzeme | Dalga boyu | Renk |
|---|---|---|
| Galiyum Nitrür (GaN) | 405-450 nm | Mavi |
| Alüminyum Gallium Indium Fosfür (AlGaInP) | 635-680 nm | Kırmızı |
| Ytterbium doped Fiber veya Nd:YAG | 1060-1080 nm | Kızılötesi (görünmez) |
CO2 lazerleri, en güçlü sürekli dalga lazerleri arasında yer alan 10.600 nm'de kızılötesi ışık yayar.
Kazanç ortamı karbondioksit, azot ve helyum karışımından oluşan bir gazdır. Elektriksel boşaltma ile uyarıldığında, CO2 molekülleri daha fazla emisyonu teşvik eden fotonlar salır.Optik rezonatör bu kızılötesi ışığı yoğun bir, tutarlı ışın.
Fiber lazerler, üstün ışın kalitesi ve verimliliği sunan doped optik lifleri kazanç ortamı olarak kullanır.
Diyot pompası kaynakları tarafından, liflere doplanmış erbiyum veya ytterbiyum gibi nadir toprak elementleri uyarılır.Fibrenin dalga yönlendirici yapısı ışın kalitesini ve istikrarını sağlamaktadır.
Mavi ışık yayan herhangi bir lazer (tipik olarak 473 nm veya 445 nm) kazanç ortamından bağımsız olarak mavi lazer olarak nitelik kazanır.ve malzeme işleme.
Çoğu mavi lazer, diyot pompalı katı durumlu (DPSS) sistemlerdir.çıkış güçleri tipik olarak temel yapılandırmalarda yaklaşık 50 mW ile sınırlıdır.
Kızılötesi lazerler, yakın kızılötesi (NIR), orta kızılötesi (MIR) veya uzak kızılötesi (FIR) olarak sınıflandırılan 780 nm'den fazla ışık yayar.İnsan gözüne görünmez olmaları onları yüksek güçlü endüstriyel uygulamalar için ideal kılar..
Görünür lazerlerin aksine, kızılötesi lazerler dalga boylarına moleküllerde veya doped malzemelerde daha basit enerji geçişleri yoluyla ulaşabilirler.Moleküler geçişler yoluyla 600 nm.
- Diyot lazerleri:Plastik, tekstil, ince metaller ( paslanmaz çelik, alüminyum) ve çeşitli organik malzemeler üzerinde etkilidir.
- CO2 lazerleri:Akrilik, ahşap, cam ve seramik gibi metal olmayan maddeler için idealdir.
- Fiber lazerler:Çelik, alüminyum ve nikel alaşımları da dahil olmak üzere metallerle Excel. Genellikle ahşap veya akrilik gibi metal olmayanlar için etkisiz.
Lazer türleri arasındaki temel işletim farklılıkları:
| Parametreler | Diyot Lazerleri | CO2 lazerleri | Fiber lazerler |
|---|---|---|---|
| Duvar fişleri verimliliği | %30-60 | % 10 ila % 15 | %30-60 |
| Maksimum Güç | 8 kW'a kadar (endüstriyel) | 100kW+ | 100kW+ |
| Kesme hızı (çelik) | ~50 mm/s (6 mm kalınlığında) | ~83 mm/s (12 mm) | ~416 mm/s (25mm+) |
| Bakım | Minimum (100.000+ saat) | Yüksek (gaz / ayna değiştirme) | Ölçülü (fiber/diyot değiştirme) |
Diyot lazerleri, yarı iletken bileşenlerinin 100.000 saate kadar sürdüğü için en düşük bakımı sağlar.Fiber lazerler katı durumlu tasarımlarına rağmen periyodik fiber ve diyot bakımına ihtiyaç duyarken.
Endüstriyel uygulamalarda, lif lazerleri, kalın metaller için en yüksek kesim hızlarını sağlarken, CO2 lazerleri metal olmayan malzemeler için etkili kalır.Verimlilik ve uzun ömürün öncelik verdiği düşük güç uygulamaları.