1 / 35

LAZERLER

LAZERLER. Lazer Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi 2006. SUNU PLANI. Lazer Nedir? Lazerin Tarihçesi Lazerlerin Kullanım Alanları Lazer Çeşitleri LATARUM’da kullanılan ve kullanılması tasarlanan lazerler. LAZER NEDİR?. L ight A mplification S timulated E mission R adiation

elina
Download Presentation

LAZERLER

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. LAZERLER Lazer Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi 2006

  2. SUNU PLANI • Lazer Nedir? • Lazerin Tarihçesi • Lazerlerin Kullanım Alanları • Lazer Çeşitleri • LATARUM’da kullanılan ve kullanılması tasarlanan lazerler

  3. LAZER NEDİR? Light Amplification Stimulated Emission Radiation LASER Uyarılmış Işıma ile Kuvvetlendirilmiş Işık Albert Einstein (1916)

  4. LAZER NEDİR? Basitleştirişmiş tipik bir lazer şeması

  5. LAZER NEDİR? Basitleştirişmiş tipik bir lazer şeması

  6. LAZERİN TARİHÇESİ 1916 ALBERT EINSTEIN – Işığın yayılma teorisi. Uyarılmış ışıma kavramı. 1928 RUDOLPH W LANDENBURG– Uyarılmış ışımanın varlığının kanıtlanması ve negatif soğurma. 1940 VALENTIN A FABRIKANT– Sayı yoğunluğu tersiniminin olma olasılığı. 1947 WILLIS E LAMBR C RETHERFORD–Uyarılmış ışımanınilk gösterimi. 1951 CHARLES H TOWNES, ARTHUR SCHAWLOW, ALEXANDER PROKHOROV, NIKOLAI G BASOV, JOSEPH WEBER – İlk MAZER yapıldı.

  7. LAZERİN TARİHÇESİ 1960 THEODORE MAIMAN – Yakut (ruby) kristali ile yapılan ilk çalışan LAZER’in keşfi. 16 Mayıs 1960, Hughes Araştırma Laboratuarları.

  8. LAZERİN TARİHÇESİ 1960 PETER P SOROKIN, MIREK STEVENSON – İlk Uranyum LAZER - Yapılan lazerlerin ikincisi, IBM Lab.

  9. LAZERİN TARİHÇESİ 1961 ALI JAVAN, WILLIAM BENNET JR. , DONALD HERRIOT- Bell LaboratuarlarındaHeNe LAZER’in keşfi. 1962 ROBERT HALLGeneral Elektrik Laboratuarlarında yarı-iletken LAZER’in keşfi.

  10. LAZERİN TARİHÇESİ 1964 J. E. GEUSIC, H. M. MARKOS, L G VAN UITEIT- Bell Laboratuarları ilk çalışan Nd:YAG LAZER

  11. LAZERİN TARİHÇESİ 1964 KUMAR N PATEL - Bell Laboratuarlarında CO2 LAZER’in keşfi. 1964 WILLIAM BRIDGES - Hughes Laboratuarlarında Argon İyon LAZER’in keşfi. 1965 G PIMENTEL&J V V KASPER – Kaliforniya-Berkley ilk kimyasal LAZER 1966 W SILFVAST &G FOWLES AND HOPKINS - Utah üniversitesinde ilk metal buhar LAZER - Zn/Cd 1966 PETER SOROKIN, JOHN LANKARDIBM Laboratuarlarında ilk boya lazer.

  12. LAZERİN TARİHÇESİ 1969 G M DELCO - Otomobil uygulamaları için üçlü lazerlerin ilk endüstriyel donanım 1970 NIKOLAI BASOVGRUBU - Moskova Lebedev Laboratuarlarında Xenon (Xe) ile yapılan ilk Excimer LAZER 1974 J J EWING &C BRAU - Avco Everet Laboratuarlı ilk nadir gaz halojenür excimer. 1977 JOHN M J MADEY GRUBU - Stanford Üniversitesinde ilk serbest elektron lazeri. 1980 G PERTGRUBU - İngiltere Hull Üniversitesinde X-ışını lazer etkisinin ilk raporu.

  13. LAZERİN TARİHÇESİ 1981 A SCHAWLOW & N BLOEMBERGEN- Lineer olmayan optik ve spektroskopide Nobel fizik ödülü. 1984 D MATTHEW GRUBU- Lawrance Livermore Laboratuarlarında ilk X-ışını lazer gözlendi. Lazerle oluşturulan plazmadan yayılan X-ışını X-ışını lazerler litografide ve Hohlaryum plazmaların incelenmesinde kullanılır X-ışını lazerin bir plazma ile etkileşimi

  14. LAZER ÇEŞİTLERİ Gaz Lazerleri Sıvı Lazerleri Katı-hal Lazerleri Diğer Lazerler Yarı-İletken Lazerler • Atom Lazerleri • Helyum-Neon Lazeri • Molekül Lazerleri • CO2 Lazeri • Nitrojen Lazeri • Uzak kızıl-altı Lazeri • Excimer Lazeri • İyon Lazerleri • Argon İyon Lazeri • Kripton İyon Lazeri • Metal Buharı Lazerleri • Bakır Buharı Lazeri • Altın Buharı Lazeri Yakut Lazeri Nd-YAG Lazer Ti-Safir Lazeri • Boya Lazerleri Diyot Lazeri • X-Işını Lazerler • Serbest Elektron Lazerleri • Fiber Lazerler

  15. LAZERLERİN KULLANIM ALANLARI • Tıpta • Endüstride • Savunma Sanayisinde • Telekomünikasyonda • Mikro Biyolojide • Uzay Teknolojilerinde • Oyuncak ve Eğlence Sektöründe

  16. Beslemeli ayna (Yansıtıcı) Yansıtıcı oyuk Ön ayna (Kısmi yansıtıcı) Nd:YAG çubuk Lazer çıkışı Lamba Nd-YAG Lazerler • Nd:YAG lazer: Neodyum katkılı Yitriyum-Aluminyum-Garnet ortama sahip bir katı hal lazeridir. Flaş lambası veya diyotlar ile uyarılır. Lazer ışığının dalga boyu 1.06μm (kızılaltı bölge) ve oluşan demet optik fiber kullanılarak istenilen noktaya taşınır. • Dc ark lambaları ile uyarılan Nd-YAG lazerler, 5kW’a kadar güce sahip sürekli dalga boylu lazer ışığı üretebilir. • Flaş lambaları ile uyarılan atımlı Nd-YAG lazerleri, ortalama gücü yaklaşık 600 W olan ve atım süresi 1ms ile 50 ms arasında değişen lazer atımları üretebilir. Xenon veya Kripton lamba ile pompalanan lazer

  17. Nd-YAG Lazerler • Metal yüzeyler tarafından soğurulması CO2 lazerden daha iyi olduğu için Nd:YAG lazerlerin kullanılması daha uygundur. • Nd:YAG lazerin ışıması optik fiber yoluyla çalışılacak parça üzerine taşınabilir. Bu kullanmayı kolaylaştırır ve demet anahtarlaması, bölüştürülmesi ve şekillendirilmesi için olasılıkları oluşturur. Kaynak • Sanayide metalleri özellikle de yansıtıcı metalleri kesme, delme işlemlerinde tercih edilir. Seramik gibi metal olmayan materyalleri işlemede de kullanılır. • Nd:YAG lazerler küçük parçaların veya incemalzemelerin kaynak işlemlerinde kullanım avantajına sahiptir. Kesme Delme

  18. Eksenel gaz akışlı lazer Lazer demeti Aynalar Lazer aktif ortamı Lazer demet ekseni Elektriksel deşarj Gaz akışı CO2 Lazerler CO2 lazeri, kızıl-altı bölgede, aktif ortamı karbon dioksit olan lazerlerdir. Dalga boyu 10.6 micron olan CO2 lazeri 40kW’a kadar güce sahip olabilir. Rezonatör içinde yüksek gerilim ile uyarılan gaz sonucu oluşan demet, bir noktaya aynalar veya mercekler ile taşınır. İşlemedeki başarı gazın saflığına bağlıdır. Endüstride özellikle 2-12 kW’a kadar güç gerektiren uygulamalarda kullanılır. CO2 lazeri birçok metal, plastik, ağaç, kuvars, seramik ve cam işlemede tercih edilmektedir

  19. Ti-Saphire Lazerler Femtosaniye (10-15) atım süresine sahip lazerlerdir • Femtosaniye lazerlerin malzeme işlemede kullanılması ile üretimi yapılan Malzemelerin boyutları nanometre (nm) mertebelerine kadar indirilmiştir. Fotolitografi tekniği kullanılarak sadece düzlemsel yüzeyler işlenebilirken femtosaniye lazerler kullanılarak 100 nm mertebelerinde 3 boyutlu metal ve dielektrik malzemeler işlenebilmektedir • 100 fs süreli bir atım insan saçının küçük bir bölümünü kat ederken, ışık bir saniyede dünyanın çevresini 7,5 kez dolaşır. • Femtosaniye lazer atımları ile malzeme işlemenin temel avantajları: • İ ) Verim, hızlı ve yerel enerji aktarımı. • İİ ) İyi tanımlanmış deformasyon ve aşındırma. • İİİ ) Minimum ısısal ve mekanik zarar.

  20. Ti-Saphire Lazerler ile üretilebilen fs lazerlerin kullanım alanları Plastik medikal alet üzerine açılmış delik (~80um) ve lazerle kaynak edilmiş ameliyat bileşeni Paslanmaz çelikte 10 µm çapında delikler. Nöron büyümesi (730 nm) Büyüyen polen (930 nm) Hücre çekirdeği (850 nm)

  21. X-ışını lazerler X-ışını lazerler, lazerle oluşturulan yüksek yoğunluklu plazmalar kullanılarak üretilir. Dalga boyları 35 Å ile 400 Å arasında değişim gösterir. Hedef Ekseni OAP Döner ayna Pinhole kamera HEDEF • ÜRETİM ÇEŞİTLERİ • 1. Tekrar-birleşme ile pompalanan • 2. Çarpışma ile pompalanan • Yarı kararlı durum (QSS) pompalaması • Çok kademeli atımlı pompalama • Geçici pompalama • Optik alan iyonlaşma (OFI) pompalaması • Kılcal tüpte deşarj OAS Uzaysal çözücü eksenel spektrometre Kristal spektrometre CCD CCD

  22. 0.2 μm yapılar 0.25 μm yapılar X-ışını lazerlerin uygulama alanları LİTOGRAFİ PLAZMA İNCELEME GÖRÜNTÜLEME MİKROSKOBUNDA X-ray mikroskobu ile elde edilen kök sperm hücresi

  23. Fiber Lazerler • Fiber Lazerler, halen yoğun bir şekilde kullanılmakta olan CO2 ve Nd-YAG malzeme işleme lazerlerine etkin bir alternatif oluşturmaktadır. • Dalga boyu aralığı, güvenilirlik, yoğunluk, verim ve benzersiz performans parametreleri nedeniyle lazer teknolojilerinde geniş bir alanda uygulanabilir ve kullanılabilir olmaya adaydır. • Yeni üretilen fiber lazerlerinin gücü 20W’a kadar ulaşmıştır. • Lazer başlığının, deflector (saptırma) biriminin ve tedarik biriminin boyutlarının küçüklüğü, küçük makinelerin entegrasyonunu ve çizgilerin üretimini kolaylaştırır. • Markalama kalitesi ve pek çok sayıdaki uygulama için daha kısa süre sağlayan, yüksek seviyede frekans kararlılığı ve mükemmel ışın kalitesine sahiptir. Tüm malzemelerim markalanmasında kullanılabilir. • 100.000 saat diyot ömrü • Az yer kaplar • Yüksek verim CO2 - 10%, Nd-YAG - 2%, Fiber - 25% • Katı-hal lazer teknolojisi • Fiber optik dağıtıcı ile korunan yüksek kalitede ışın

  24. Fiber Lazerler Fiber Lazerlerin tercih edildiği malzeme işleme yöntemleri Kesme (Cutting) Yazı kazıma (Etching) Kaynak (Welding) Hibrit Kaynak (Hybrid welding)

  25. Yarı-İletken Diyot Lazerler • Yarı iletken lazerlerdir ve p-n ekleminden (p-n junction) elektrik akımı geçirilmesi ile elde edilen bir aktif ortama sahiptir. • Yarı-iletken diyotlar önemli elektronik parçalardır. Yaklaşık 0.5 W gücündeki yarı iletken diyotlar, Telekomünikasyonda kolay monte edilebilir olması ve fiber optik iletişim ile kolaylıkla etkileşebilen ışık kaynakları olduğundan dolayı tercih edilirler. • Rangefinder gibi ölçü aletelerinde, Barkot okuyucularda kullanılır. Görülebilir lazerler özellikle kırmızı ve yeşil lazer pointer olarak kullanılır. • CD çalıcı, CD-ROMS ve DVD teknolojilerinde kızıl-altı ve kırmızı lazer diyotlar kullanılır. • Mavi lazerler, HD-DVD ve Blu-Işın teknolojilerinde kullanılır. Yüksek güçlü lazer diyotlar (yaklaşık 100 W ile 2 kW arasında), ısıtma, kaplama, dikiş kaynak gibi endüstriyel uygulamalarda geniş olarak kullanılır. • Yüksek hız ve düşük maliyet nedeniyle tercih edilirler.

  26. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ LAZER TEKNOLOJİLERİ ARAŞTIRMA ve UYGULAMA MERKEZİ

  27. Disiplinler Arası iş birliği Fizik Grubu Latarum Elektronik haberleşme Grubu Makina Grubu

  28. LATARUM’da kullanılan ve kullanımı tasarlanan lazerler • Nd-YAG lazer (ms) • Nd-YAG Lazer (ns) • X-Işını Lazer

  29. LATARUM’da halen kullanılan 1. lazer: JK760TR GSI LUMONICS Nd: YAG LAZER Dalga Boyu: 1064 nm Ortalama Güç: 600 W Atım Enerjisi: 0.653 J – 100 J Atım Süresi: 0.5 ms – 20 ms Atım Tekrarlama Oranı: 5 Hz – 500 Hz Lazer Kafasının x-y-z Doğrultusunda Hareket Hızı : ≤50 mm/s Lazer, fiber kablo aracılığıyla çalışılacak örnek üzerine taşınmaktadır.

  30. JK760TR GSI LUMONICS Nd: YAG LAZER 

  31. KOÜ-LATARUM Nd: YAG Lazerle malzeme işleme

  32. LATARUM’da halen kullanılan 2. lazer: CONTINUUM SURELITE Nd: YAG LAZER Dalga Boyu : 1064 nm Atım Enerjisi: 850 mJ Atım Süresi: 6 ns Atım Tekrarlama Oranı: 10 Hz I. Harmonic : Dalga boyu: 532 nm Atım Enerjisi: 425 mJ II. Harmonic: Dalga boyu: 355 nm Atım enerjisi: 225 mJ

  33. SURELITE CONTINUUM Nd: YAG LAZER 

  34. Lazer ile hedef etkileşiminde ortamı incelemek üzere LATARUM’da üretilen aletler Kristal Spektrometre Görünür bölge spektrometresi Pinhole kamera

  35. Yararlanılan Kaynaklar • W.T.Silfvast,Laser Fundamentals, Chambridge University Press, 1996. • R. C. Elton, X-ray Lasers, 1990 • Laser Institute of America web page • www.metaldunyasi.com • www.latarum.kou.edu.tr

More Related