Doç.Dr. Fehmi ERZİNCANLI Tasarım ve İmalat Mühendisliği Bölümü 2008 LASER BEAM MACHINING Doç.Dr. Fehmi ERZİNCANLI Tasarım ve İmalat Mühendisliği Bölümü 2008

LAZER NEDİR ? Sözcük olarak lazer “Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation” "( Uyarılmış Işıma Yoluyla Işık Dalgasının Genliğinin Kuvvetlendirilmesi ) cümlesindeki kelimelerin baş harfinin alınarak kısaltılmasıdır.

LAZER İLKELERİ Soğurma (Absorption) : Temel halde bulunan atomların foton soğurarak enerji seviyelerini yükseltmesidir.

Kendiliğinden Işıma (Spontaneous Emission): Yüksek seviyeli (E2 ) bir atomun, kendiliğinden foton yayıp enerjisini (E1 ) düşürmesidir.

Uyarılarak Işıma (Stimulated Emission): Yüksek seviyeli bir atom foton zorlaması ile, düşük seviyeye geçer. Böylece elektron aynı dalga boyunda bir foton yayar ve iki foton da atomdan uzaklaşır.

Lazer Her elementin atom yapısında yalnız o elemente özgü olan elektron yerleşim düzeni vardır; yani 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 tekrar eski kararlı konumuna dönmesi sırasında aldığı enerjiyi dışarı salma işlemi laserin ana prensibini oluşturmaktadır.

Lazer Laser kaynağı olarak kullanılan malzemenin (kristal, gaz, sıvı) yapısını oluşturan atomların en son yörüngelerindeki elektronları dışarıdan enerjilendirilerek bir üst yörüngeye çıkması sağlanır. Verilen enerji kesildiği zaman elektron tekrar kararlı konumuna geçer (bir alt yörüngeye düşer).

Lazer Bu sırada kazanmış olduğu enerjiyi foton şeklinde yayar. Yayılan bu enerji laser kaynağının iki tarafında bulunan yansıtmalı aynalar vasıtası ile kendi ortamında döndürülür. Bu işlem elektronların tekrar tekrar uyarılması ile devam eder.

Katı lazerler Zenginleştirilmiş (Doped) katı malzemeden yapılanlar: (Ruby; Nd:YAG; Er-Glass) Katı lazerlerin en çok kullanılan malzemeleri Ruby (yapay yakut) kristali veya Neodymium’la zenginleştirilmiş camsı (Silisyum oksit bazlı) kristallerdir.

Gaz laserler Gaz laserleri aşağıdaki gibi sınıflandırabilir. a. Atom laserler:     . Asal gaz (He,Kr,Ne,Ar,Xe)     . Metal buharı (Pb,Sn,Zn,Cd) b. İyon laserler:     . Asal elementli (He, Kr, Ne, Ar, Xe)     . Metal buharlı (Pb, Sn, Zn, Cd) c. Molekül laserler: (CO, CO2, N2, CH3F,)

Gaz laserler Silindirik cam veya kuartz tüp içerisine yerleştirilen asal gazlar, gaz karışımları ve metal buharları gaz lazerlerini üretmek için kullanılırlar. Gaz lazerler ultraviyole ışık, elektron tabancası, elektrik akımı ve kimyasal reaksiyonlar kullanılarak pompalanmaktadır. Helyum-Neon gaz lazeri yüksek frekans sabitliği (saf rengi ) ve en az dağılma olan ışın demetine sahiptir. Karbondioksit lazeri (dalga boyu 10,6µm.) tesirli ve sürekli güç alınabilen lazerdir.

Sıvı Laserler: (Rhodamine 6G, 4-methylum belliferone,) Sıvı Laserler organik boyaların solventler içerisinde seyreltilerek yapılan solüsyonlardan oluşmuştur. Sıvı Laserler her hangi bir laser kaynağı ile enerjilendirilerek meydana getirilebilir. Diğerlerine göre en önemli fark ise tek bir dalga boyu yerine kullanılan maddeye bağlı olarak belirli bir spektrumda istenen dalga boyuna ayarlanarak çalışmasıdır.

LAZER ÇEŞİTLERİ

Tersine Birikim (Population Inversion) Uyarılma şartlarında; Atom sadece yükselme yapabilir. Atomların çoğunluk olarak bulunduğu yerlerde yükselme mümkün olabilir. Eğer uyarılmış atomların sayısı, temel durumda bulunanları aşmış ise bu “Tersine Birikim” olarak ifade edilir. Lazer uygulamasını yapabilmek için atomların yüksek seviyede (uyarılmış haldeki çok sayıda atomun varlığı) olması gerektiğidir.

LAZER BİLEŞENLERİ 1-Lazer Aktif Maddesi 2-Pompalama Kaynağı 3-Resonatör

RESONATÖR Pompa kaynağı kimyasal enerji veya elektromagnetik indükleme ile ışıma için lazer ortamını uyarır.

LAZER IŞINININ ÖZELLİKLERİ Lazer ışını herhangi bir ışık kaynağından daha yoğun ve şiddetlidir. Bazı lazerlerin şiddetine ulaşmak için bir cisim 1030 Kelvin‘ne kadar (oC + 273) ısıtılmalı ki o yoğunlukta ışık yaysın. Bir lambadaki tungsten 3000 Kelvin, güneş ise yalnız 108 Kelvin sıcaklığındadır.

LAZER IŞINININ ÖZELLİKLERİ 2. Laser ışınını diğer ışık kaynaklarından yayılan ışınlardan ayıran en önemli özelliği ışınının dağılamaz ve yönlendirilebilmesidir. Bu özelliği mesafe ölçme ve fiber optik teknolojisini geliştirmiştir. Dalga boyunun küçük olması da dağılmayı azaltmaktadır.

LAZER IŞINININ ÖZELLİKLERİ 3. Laser cihazı tek renkli ışık üretir (Kırmızı veya yeşil gibi) 4. Q anahtarlaması olarak bilinen teknikle, ışık üretimi bir süre ertelenirse, cihazda güç birikimi olmaktadır. Aniden boşalan ışığın gücü 1 milyar watt’ı aşabilir. 5. Frekans dağılım aralığı, frekansının bir milyonda biri civarındadır. Aynı anda birçok bilgi bir yerden başka yere gönderebilir.

LAZER IŞINININ ÖZELLİKLERİ 6. Laser ışını dağılmaz olduğundan kısa darbeler halinde yayınlanabilmesi mümkündür. 7. Son derece düzgün bir ışıktır ve çok az sapar. Bir keresinde Dünyadan gönderilmiş olan lazer ışını Apollo 11’in Aya bıraktığı bir aynadan yansıyıp hiç sapmadan geri dönmüştür. Işığın bu seyahatinde aldığı toplam yol 750.000 km idi.

LAZER IŞIĞININ ZARARLARI Lazer ışığı ile uğraşanlarda göz ve deri sürekli ışık ile temasta olduğu için sağlık açısından tehlike söz konusudur. Özellikle göz, lazer ışığından en fazla etkilenen organdır. Göz, 0.4 - 1.4  dalga boyundaki ışığı almaktadır.

LAZER’İN UYGULAMA ALANLARI Endüstride kullanıldığı operasyonların başlıcaları KESME (CUTTING) KAYNAK (WELDING) DELME (DRILLING) YÜZEY DEĞİŞİKLİĞİ (SURFACE MODIFICATION ) YAZI YAZMA VE MARKALAMASCRIBING (AND MARKING )

KESME (CUTTING) Kesme işleminde sürekli dalga(CW) ve (Pulse) Nabızlı kullanılmaktadır. Kısaca CO2 lazerlerin CW (sürekli dalga biçimi) daha kalın metaller için kullanılır; (Pulse) Nabızlı biçimi daha ince metaller için kullanılır.

KESME (CUTTING) Nabızlı yüksek güçlü Nd: YAG lazerler süper alaşımlı metalleri kesmek için kullanılır. Çoğunlukla kesme işlemleri daha hızlı kesme oranlarından dolayı CO2 lazer ile yapılmaktadır.

CO2 GAZ LAZERLER CO2 Lazerler her iki 10.6 mikron veya 9.4 mikron dalga boyundaki kızıl ötesi ışınlar yaymak için tasarlanmıştır. CO2 Lazerleri aktif maddesi olarak karbondioksit gazı kullanırlar. Karbondioksite ek olarak, Aynı zamanda Lazer gazı karışımı Nitrojen ve Helyum içerir. Bu gazların tam olarak belirlenmiş karışım oranları (CO2: N2:He = 1:3:16) dır.

Resonatordeki Bu Gazların Osilasyonun Oluşumundaki İşlevi; N2 : Başlangıçta nitrojen parçacıkları enerji uyarılmasını sağlar. CO2 : Uyarılmış durumdaki nitrojen parçacıkları enerjilerini karbondioksit parçacıklarına transfer ederler. Uyarılmış haldeki enerji yüklü karbondioksit parçacıkları kısmen yayılması ile lazer ışını gönderilir. He : Helyum parçacıkları, arta kalan karbondioksit parçacılarından uyarılmış enerjiyi soğurarak ısıya çevirir. CO2 parçacıları ilk hallerine döner. Osilasyon bu şekilde devam eder.

Resonatör Lazer ışığının oluştuğu bir tarafından tam sırlı ve diğer tarafından yarı sırlı aynalarla kapatılmış vakum ortamıdır. Lazer ışını oluşturmak için herhangi bir işlem yapılmadan önce resonatorun ortamı vakumlanarak basınç yaklaşık olarak 5 hektopascal’a düşürülür. Daha sonra ortama saf gaz karışımı 200 m/sn hızla verilir ve ortamın basıncı 110-120 hektopascal değerlerine çıkarılarak çalışma basıncı sağlanır. Bu işlemden sonra ortam uyarılarak (indüklenerek) lazer ışını oluşumu başlar.

Resonatör Aynaları Yarı sırlı aynanın geçirgenliği % 47 ile 49 arasında değişir. Tam sırlı aynanın esasında ışınları hiç geçirmemesi istenir. Yalnız çok küçük değerlerde % 99.97 gibi bir geçirgenlik oranı sağlanır. Buradan geçen % 0.03’lük ışın değeri ölçülerek tezgah gücünün hesaplanmasında kullanılır ve ekranda görüntülenir.

CO2 Lazerlerindeki Farklar 1. Gaz akış oranı (gas flow rate) 2. Gaz akış yönü (gas flow direction) 3. Uyandırma (tahrik etme) metodu (method of excitation) 1. Gaz Akış Oranı: Gas flow rate a) Yavaş akış (slow flow): b) Hızlı akış (fast flow):

Gaz Akış Yönü : Gas flow direction 1. Axial Flow (Eksenel Boyuna Akış ) 2. Transverse Flow (Enine Akış ) Eksenel akış Enine akış

Uyarılma (Tahrik etme ) Metodu 1. Direkt genel uyarılma (Direct current excitation) 2. Yüksek frekanslı (Radyo frekanslı) uyarılma (High frequency excitation)

Direkt Uyarılma 1. Gaz sarfiyatı daha fazladır 2. Enerji tüketimi daha düşüktür. 3. İç (İnternal) optikler kullanılır. 4. Bakım gereksinimi fazladır.

Yüksek Frekanslı Uyarılma 1. Resonator ortamında saf gazdan başka herhangi bir şey bulunmaz 2. Gaz tüketimi düşüktür. 3. Enerji sarfiyatının yüksek olması dezavantajdır. 4. Dış (External) optikler kullanılır. 5. Bakım gereksinimi çok azdır.

Işın Teleskopu ve Dış Optikler

Lensler Lenslerin odak uzunluğu ve odak uzunluğundaki ışının kesit çapı önemlidir. Malzemelerin özelliğine göre kesim işlemine başlanmadan önce lenslerin üzerine düşürülecek olan ışının çapı ayarlanır.

Kesme İşlemi

Lazer Kesme Çeşitleri 1. Buharlaşma kesme (Sublimation cutting) 2. Eriterek kesme (Fusion cutting) 3. Yüksek Basınçlı Lazer Kesme 4. Yakarak kesme (Flame cutting)

Buharlaştırarak Kesme Eriyebilen her metal için kullanılabilir. Düzgün kesme kenarları elde edilir. İş parçası üstündeki sıcaklık etkisi ve kesme kenarı alanındaki sıcaklık tesiri çok küçüktür (minimal). Kesme kenarında oksitlenme olmaz. Bu nedenle parça daha sonra yapılacak olan işlemler öncesinde (Örneğin; Boyama, Kaynak vb. işlemler) tekrar bir bitirme işlemine gerek duyulmaz.

Sublimleşme kesimi Bu kesim tekniğinde malzeme kesme hattında buharlaştırılır.         Gerekli olan enerji yoğunluğu laser radyasyonunun uygun ayarlanması ve odaklamanın düzgün yapılması ile gerçekleştirilir. Kesme hattının oksitlenmemesi için kesim sırasında argon veya nitrojen kullanılır.         Sublimleşme kesim teknolojisi ile ahşap, kâğıt, plastik türleri ve seramik gibi sıvı fazı olmayan malzemeler işlenir.

Buharlaştırarak Kesme Süblimasyon kesme için yüksek lazer yoğunluğu gerekir. Metallerin yüksek buharlaşma enerjisinden dolayı, kesme hızı bağlı olarak yavaştır. Metaller için maksimum malzeme kalınlığı 1mm’den az olmalıdır.

Laser Işını İle Ergiterek Kesme Laser ışınının yoğun enerjisi ile malzeme ergitilir ve oluşan erginti ve curuf, bölgeye püskürtülen bir gaz akışı ile kesme ağzından dışarı atılır veya buharlaştırılır. Yanabilir malzemelerin kesilmesinde ve metallerin paslanmaksızın kesilebilmesinde inert veya reaksöyona girmeyen bir koruyucu gaz kullanılır.

Eriterek Kesme: Fusion Cutting Malzemede buharlaşmaya ihtiyaç duyulmadığından süblimasyon kesmeden daha hızlı kesme işlemi yapılır. Yakarak kesme işlemi ile karşılaştırıldığında ulaşılan kesme hızı daha düşüktür. Kesme kenarlarında oksitlenmeden kaçınılmalıdır. Örneğin; Uygun kesme gazı kullanılarak metaller kesilmelidir.

Yüksek Basınçlı Lazer Kesme Kesme kenarları oksitlenmeden uzaktır. Paslanmaz çelikte kesme kenarları çukur oluşumundan uzaktır. 3mm kalınlığın üzerindeki Alüminyum alaşımlarında çukur oluşumu minimumdur. Parça işlendikten sonra ek olarak temizleme işlemine gerek yoktur. Yüksek gaz tüketimi olur. Kesme hızı yakarak kesme işleminden daha düşüktür. Yardımcı gaz ile delip geçmeye engel olunur (malzemeye bağlı olarak Oksijen delici gaz olarak tercih edilebilir.) Odak noktası saç kalınlığı ile değişir.

Yakarak Kesme: Flame Cutting Lazer yakarak kesme ile eriterek veya süblimasyon kesmeden daha kalın malzemeler işelenebilir. Lazer yakarak kesme ile burada bahsedilen diğer kesme metotlarından daha yüksek kesme hızlarına ulaşılabilir (Eriterek kesmenin iki veya üç katı)

Laser Işını İle Yakarak Kesme Metalik malzeme, laser enerjisi ile yanma sıcaklığına kadar ısıtılır ve bölgeye püskürtülen oksijen ile yakılır. (Oksijen teknik arıklıktadır) Yanma sonucu oluşan ince ve akıcı curuf oksijen hüzmesi ile kesme ağzından dışarı süpürülür. Exotemik reaksiyon ilave bir enerjinin açığa çıkmasına neden olur ki, kesme hızı bu nedenle daha da yükselir. Okside olan malzemelerde kesme hızının bu nedenle 10 misli yükseldiği görülür. Otojen yöntemi ile kesmede olduğu gibi burada da kesme ağızlarının paralelliği kesme ışını ile sağlanır.

Yakarak Kesme: Flame Cutting Kesme gazı olarak oksijen kullanıldığından dolayı kesme kenarların oksit katmanları oluşur. Paslanmaz çelikte, bu durum kesme boyunca paslanmayla sonuçlanabilir. Bir oksit katmanı genellikle çeliklerin kaplanması için engel teşkil eder. Eğer oksit katmanı kesme kenarından kaldırılmaz ise Krom-Nikel tabakalar kaynatılamaz. Sonuç olarak kaynak gözenekli olur.

Kesme Gazlarına Genel Bakış Endüstriyel lazerlerin birçoğunda, lazer ışınının oluşabilmesi için özel gazların kullanılması gereklidir. Gazın kalitesi ve seçimi, lazerin güvenilirliğini ve işlemin verimliliğini doğrudan etkiler. Oksijen ve Nitrojen günlük operasyonlarda kesme gazı olarak kullanılırlar.

Kesilen Malzemeler Yumuşak çelik Takım çeliği Paslanmaz çelik (CrNi çelik) Alüminyum ve Alüminyum alaşımlar Silicon çelikler, yay çelikleri, titanyum ve titanyum alaşımlar Lazer ışını aynı zamanda metal olmayan malzemeler içinde kullanılır. Karton , tahta, deri, kağıt, cam, seramikler, plastikler (polietilen, poliyamid, poliüretan vb.)

Malzeme Maksimum Kesme Kalınlığı (mm) DKP-HRP 20 PASLANMAZ 12 GALVANiZ 12 ALÜMiNYUM 8 PiRiNÇ 3

Neodmium YAG LAZER Nd: YAG lazerlerin aktif maddesi bir yapay tek-kristaldir. Yttrium-Aluminium-Garnet (YAG)’da, neodymium iyonları yttrium iyonlarının küçük bir bölümünün yerine geçmektedir. YAG kristalinde Nd iyonlarının derişimi yaklaşık olarak %1 ile % 1.5 arasındadır.

Neodmium YAG LAZER

Nd:YAG Lazer Kavitesi

Karşılaştırma Nd:YAG lazerler ve CO2 lazerler

KAYNAK (WELDING) Lazer Kaynağı, endüstriyel gaz (Karbondioksit) ve Nd:YAG (katı hal lazeri ) şeklinde sanayide son yıllarda hızla gelişen bir uygulama sahasına sahiptir. Bir dolgu maddesi gerekmeden işlem kendi kendine (otojen olarak) tamamlanır. Kaynak kalitesini ve kaynak banyosunu (ergimiş metali oksitlenmeden) korumak için koruyucu gazlar (shielding gas) kullanılır

Kaynak Çeşitleri thermal conduction welding penetration welding

Koruyucu Gazlar (Shield gas) Kaynağı atmosfer ortamından korumak ve metal buharlaşma plazması oluşurken çok kalın (yoğun) olmasını engellemek koruyucu gazların görevidir. Helyum Argon Nitrojen Karbondioksit

Lazer Kaynağının Avantajları Kaynaklama işleminde iş parçası ile temas olmaz Aşırı derecede dar kaynak yerlerinde büyük derinlik/genişlik oranlarında birleştirilebilir. Bitişik malzemeler üstüne sıcaklık tesir alanının sınırlandırılması ile minimum termal etki olur. Sonuç olarak, biçim bozulması minimum’a indirilmektedir.

Lazer Kaynağının Avantajları Yüksek kaynaklama hızları mümkündür. Mekanik gerilim bölgeleri oluşturmadan iş parçalarını kaynatmak lazer kaynağıyla mümkündür. Lazer ışını kolaylıkla kontrol edilebilir, kaynatma işlemini uzatmak otomatik olarak yapılabilir. Çok küçük bitirme işlemi gereksinimlerinde ince ve aynı düzgünlükte birleştirme işlemleri yapılabilir.

Uygulama Yapılan Malzemeler Yumuşak çelik Tavlanmış çelik Paslanmaz çelik (CrNi çelik) Alüminyum ve Alüminyum alaşımlar kaynatılabilir. Bununla birlikte silicon çelikler, titanyum ve titanyum alaşımlarda kaynatılabilir.

DELME, (DRILLING) Lazer kesmede olduğu gibi, lazer delme işleminde de parçayla bir bağlantı olmaz. Delme işlemi şiddetli çarpma işlemi ile yapılır. Çarparak delme için en çok sık kullanılan Nd:YAG lazerlerdir. Çarparak delme işlemi Delik çapı 1.27mm den az ve 2.54mm arasındaki kesit kalınlardaki küçük deliklerle bağlantılı yerleştirme işlemleri için kullanılır. Delik çapı 1mm daha büyük olduğu durumlarda genellikle (trepanning) delme tezgahları ile yapılır. Trepanning delmede genellikle delik çapı Sx0.4 = delik çapı

Lazerlerin delme kapasitesi: Tamlık, tekrarlanabilir küçük delikler Her metal veya alaşım Her seramik Çarparak delme ile maksimum derinlik 1mm Daha ince malzemelerde daha iyi Delmede iki tip metot kullanılır. Trepan ve percussion Derinlik:Çap=10:1 oranı, sadece çarparak delik delme işleminde kullanılır. Minimum delik çapı= 20 mikrondur, çarparak delme (percussion) Maksimum delik çapı = sınırsız, trepanning delmeden dolayı

SURFACE MODIFICATION (YÜZEY DEĞİŞİKLİĞİ): Yüzeyin kimyasal değişimi parçada istenilen özelliklere uygun yapılar üretmek için yapılır. Yüzey işlemini sıcaklık davranışı, kaplama, yüzeyleme, sırlama ve çizme olarak kategorize edebiliriz.

SCRIBING AND MARKING (YAZI YAZMA VE MARKALAMA) CO2 lazerlerin ışınının uzun dalga boyuna sahip olması, özellikle seramik işlenmesinde iyi sonuç vermesi en çok tercih edilmesini sağlamaktadır. Çizilmiş seramik devre kartları gelişen ve yüksek hacimli telekomünikasyon ve otomotiv endüstrisi gibi pazarlarda kullanılmaktadır.

LAZERLE ÜRETİMİN FAYDALARI Lazer ışığı üretim tekniği, geleneksel tek parça üretim tekniği ile rekabet etmektedir. 2. Lazer ışığı hiç aşınmaya uğramayan, kırılmayan, yedeklenmesi gerekmeyen çok yönlü kesme işlemidir. 3. İşlenen malzeme ile direkt temas olmadığından kırılma ve yıpranma gibi olaylar olmaz

LAZERLE ÜRETİMİN FAYDALARI 3. İşlenen malzemeye kuvvet uygulanmadığından malzemenin sağlam bir şekilde bağlanmasına gerek yoktur 4. Lazer ışığının dalga boyundaki bir noktada, işlem yapmak mümkündür. 5. Lazer ışığını bir noktaya odaklayarak, eriyebilen ve patlayabilen maddelerin yakınında lehimleme ve kaynak yapılabilir.

LAZERLE ÜRETİMİN FAYDALARI 6. Lazer ışığı aynalarla uzak yerlere kolaylıkla taşınıp kullanılabilir. 7. Lazer, havada veya su sızdırmayan kapalı kap gibi ortamlarda kullanılabilir. 8. Elmas gibi çok sert, seramik gibi kırılgan maddeler lazerle kolaylıkla işlenebilir. 9. Lazer kesme işleminin kolaylıkla kumanda edilebilmesine ve son derece karışık şekillerin işlenmesine imkan vermektedir

LAZERLE ÜRETİMİN FAYDALARI 10. Lazerle kesilmiş yüzeyler temiz, düzgün ve çapaksız olmakta ve pürüzlülük 0.01mm ile 0.05mm arasındadır. 11. Lazerle kesme işlemi ısıya bağlı bir işlem olmasına rağmen kesilen yüzeylerde doku ve şekil değişimi olmamaktadır. Bunun nedeni, lazer ışığındaki yüksek seviyedeki enerji yoğunluğu ve hemen hemen işlenen tüm malzemelerin aniden ve içten buharlaşmasıdır. 12. Yüksek basınçlı lazer sistemi sayesinde yüksek vasıflı çelikler ve demir olmayan malzemeler talaşsız ve oksitsiz olarak kesilebilmektedir.

Örnek Lazer Uygulamaları YAG LAZERLE ELMAS İŞLEME 5X5X0.3mm

2.54mm çapındaki paslanmaz tüp Karakter yüksekliği 0.7mm Paslanmaz çelik kalın 125micron Delik çapı 50micron   Silikon kalınlığı 125mikron ve Delik çapı 3mm

Teşekkürler

Laserin çalışma prensibi: Optik bakımdan saydam, bir ucunda tam sırlı ve yansıtıcı, diğer ucunda yarı sırlı kısmen yansıtıcı iki ayna bulunan bir tüp alınır. Buna gaz, sıvı ve katı bir madde doldurulur. Dışarıdan ışık verme, elektrik akımı geçirmek suretiyle veya kimyasal bir yolla elde edilen enerji, ortamdaki atomlara ulaşır. Bunların bazıları bu enerjiyi emerler.

Fazla enerji, atomları kararsız hale getirir Fazla enerji, atomları kararsız hale getirir. Kendisine bir foton çarpan, uyarılmış ve kararsız atom, fazla enerjiyi foton neşrederek verir. Fotonlar, benzer şekilde diğer fotonların neşrini sağlar. Uçlara ulaşan fotonlar, aynalardan yansıyarak geri dönerler ve olay devam eder. Uyarma ve tahriklerde ortamdaki fotonlar artar.

Atomların hemen hemen hepsi, foton yaymaya başlayınca kuvvetlenen ışık, yarı sırlı uçtan dışarı çıkar. Bu, lazer ışınıdır. Lazer dalgalarını, uygun adım giden aynı üniforma ve şekle sahip askerlere, normal ışığı ise rastgele karakteri bozuk bir orduya benzetmişlerdir.

Normal ışıkta dalgalar, birbirini zayıflatıcı karakterde olmasına rağmen, lazerde birbirini kuvvetlendirici olurlar. Lazer ışınları yüksek frekanslı olduklarından güneş ışını özelliklerine sahiptir. Ancak laser ışınları tek frekanslı olduğu için kayıpları azdır.

Ayrıca laser ışınları aynı fazda yapılan ışık dalgaları olduğu için şiddeti büyük olur. Bu yüzden laser ışınlarının şiddeti güneş ışınlarının şiddetinin bir milyon katıdır.