Laserarten/Strahlquellen

Nöchsten karteikarten nur fragen zu co2 laser weiter gucken

• liegt im fernen Infrarot und beträgt 10,6 Mikrometer.

• großer Leistungsbereich, von unter 10 Watt bis über 20 000 Watt

• hohe Strahlqualitäten, M2 von 1,1 bis 5,0 (K-Werte von 0,9 bis 0,2; Strahlparameterprodukt von 4 bis 17 Millimeter Milliradiant)

• Betriebsart wählbar: Dauerstrichbetrieb oder gepulst

• helium und stickstoff

• durch gasentladung enstehen freie elektronen (durch anlegen einer spannung)

  • regen stickstoff molekühle an durch stößen

• über stöße gibt stickstoff die energie zum C02 moleküh rüber

  • hebt es in höheren grundzustand (obere Laerniveau)

• beim übergang in untere Laserniveau emittiert das Co2 molekühl Laserlicht mit weenlänge 10,6 um

• danach von untere Laseriveau imn den Grundzustand (Wärme wird frei)

  • hierbei bescheunigt das Helium die entleerung des unteren Laserivaus durch Stöße mit den Co2 Molekühlen (nimmt Wärme auf und leitet sie ab )

    
    

• Kreisförmige Querschnitt und hohe Strahlqualität

• Es assen sich grundmode ring mode und multimoden realisieren

• durch magnetgelagertes Turboradialgebläse

  • umwälzen von Laergas

• gas wird abgesaugt und durchläuft wwärmetauscher

• kurze Gaswege zwischen Kühlung und Resonator

• keine Dejustage bei Erwärmung

• Robustheit: ungestörter Betrieb auch bei Erschüt-

  terungen oder Vibrationen

• verschleiß- und wartungsfreies Turboradialgebläse

  mit Magnetlagerung, das berührungslos läuft

• verschleißfreie Elektroden und hoher Wirkungsgrad

  beim Einkoppeln der Anregungsenergie

vom Hochgeschwindigkeitsschneiden bis zur Oberflächenbearbeitung

• es werden Länge und Durchmesser der Entladungsstrecken variiert.

• gibt Wärme über resonatorwände ab

• Abstand zwischen den Resonatorwänden möglichst gering und die Wandfläche möglichst groß sein

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• Leistungen im Kilowattbereich und trotzdem kompakt aufgebaut

• Resonator besteht aus zwei ineinander ge- steckten, koaxial angeordneten Metallrohren

  • Metallrohre sind wassergekühl

  • Rohrwände dienen als Hochfrequenz-Elektroden und Kühlelemente zugleich

  • raum zwischen den rohren ist die entladungsstrecke

• ausgekoppelte Laserstrahl hat den Quer- schnitt eines Kreissegmentes

• Rohstrahl lässt sich noch nicht so führen und fokussieren

• wird in der Strahlquelle zu einem runden Strahl geformt, mit Hilfe mehrerer, zylindrisch gewölbter Spiegel.

• hohe Strahlqualität von M2 gleich 1,1

• wenn Kompaktheit im mittleren Leistungsbereich bei hoher Strahlqualität gefragt ist

• Lasergas ist bereits fertig gemischt

• Menge ist so klein, dass das Gas in der Gasflasche für 1,5 bis 2 Jahre ausreich

• Hohe Frequenzen sind nötig, damit zwischen den Elektroden Strom fließt.

  • die Elektroden, mit denen wir die Energie in das Lasergas einkoppeln, können außerhalb der Entladungsrohre sitzen und verschleißen dadurch nicht

• Der Stromfluss steigt mit zunehmender Frequenz.

  
  

• mit schnellen Lastwechseln umgehen können

• Er muss pulsbar sein

• Er muss sich über die Lasersteuerung ansprechen lassen

jetzt gehts um festkörperlaser

• kurze Grundwellenlängen von etwa 1 Mikrometer

• Die Grundwellenlänge lässt sich verändern:

  Es gibt auch grüne und ultraviolette Laser.

• Es gibt gepulste Festkörperlaser und cw-Laser, die im Dauerstrichbetrieb und im Pulsbetrieb arbeiten können.

• Festkörperlaser decken ein großes Leistungsspektrum ab. cw-Laser liefern Leistungen von einigen Kilowatt. Puls- laser erzeugen Pulse von bis zu einigen 100 Kilowatt.

• Die Strahlqualität variiert stark von Lasertyp zu Lasertyp. Sie reicht von mittel bis sehr hoch: M2 von 1,2 bis 74 (K-Werte von 0,8 bis 0,01; Strahlparameterprodukt von 0,4 bis 25 Millimeter Milliradiant)

• Schweißen löten bohren härten beschriften

• füher werkzeug auch für feinwerkktechnik z.B Uhr

• lässt sich in glasfasern einkoppeln und in laserlichtkabeln transportieren

  • verliert dabei nciht an qualität

• Lasergerät und arbeitsstation sind unabhängig

• durch Strahteiler und strahlweichen kann man laserstrahl über verschiedene Laserlichtkabel an mehrere Arbeitsstationen zu schicken

• fluoreszierenden Fremdionen, die in geringen Mengen in einen Wirtskristall oder in Gläser eingebunden sind.

  • Neodym-ionen

  • Ytterbium-ionen

    
    

• neodym konzentration bei 1 %

  • die neodyionen machen aus dem durchsichtigen Yttrium-Alu- minium-Granat (YAG) einen rötlich schimmernden Kristall.

  • untere aserniveau deutlich über gurndzustand

    • Deshalb ist es im Grundzustand des Kristalls nicht besetzt. Vorteil: Die Besetzungsinversion lässt sich leicht erreichen.

• Mit Licht aus Bogenlampen oder Diodenlasern werden die Elektronen der Neodym-Ionen in ein hohes Energieniveau angeregt.

• Von dort in das obere Laserniveau über.

  • Dabei geben sie Energie in Form von Wärme an den Wirtskristall ab.

  • Anschließend folgt der Laserübergang in das untere Laser- niveau, bei dem Laserlicht mit 1,06 Mikrometer Wellenlänge entsteht.

  • Vom unteren Laserniveau gelangen die Elektronen in den Grundzustand zurück und geben Wärme ab.

• ytterbium konzentrationbei 10%

  • dadurch höhere Laserleistung pro Voumen des akitivevn mediums

• in scheibelasern oder faserlasern eingesetzt

• im gegensatz nu ND:YAG liegt untere Laserniveau nah am Grundzustand

  • Quasi 3 Niveau system

  • es genügt geringe Erwärmung damit das untere laserniveau besetzt wird

  • daher muss aktive medium gut gekühlt werden um laserleistung konstant zu halten

Stab., Faser-, und scheibenlaser

• Je länger der Stab ist, desto höher kann die Maximalleistung der Strahlquelle sein

• besteht aus ND:YAG

• Resonator aus zwei spiegel

• Bogenlampen regen das aktive medium an

  • verlieren anch und nach leistung und müssen ausgetauscht werden

• Stab umhüllt von Kavität

  • Damit möglichst viel Anregungslicht in den Kristallstab gelangt,

• Bogenlampen

• Diodenlaser

  • für höhere strahlqualitäten bei hohen eistungen

  • Vorteil: Anregungswelenlänge entspricht der Energiedifferenz zwischen Grundzustandn und Pumpniveau

  • Gesamtwirkungsgrad wird eröht 4-5 fach

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Stablaser können sowohl für den Pulsbetrieb als auch für den cw-Betrieb ausgelegt werden. Um höhere Laserleistungen zu erzeugen, werden mehrere Kavitäten hintereinander gekoppelt.

• Strahlqualität bei zunehmender Leistung sinkt

  • mit zunhemende leistung erwärmt sich Stab

  • im Stabinneren temperatur höher als am rand

  • brechungsindex im inneren ändert sich

  • Laser bewegt sich im inneren langsamer als außen

    
    

• keine temeperaturunterschiede mehr

• benötigen diodenlaser as pumpquele

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• muss nicht aufwendig gekühlt werden

  • da oberfläche zum Volumen groß ist

• Resonator dünne Quarzglasfaser mit spiegel

• Pumpquelle nur mir lichtquellen mit hohe leistungsdichten (diodenlaser)

  • pumplicht in transportfasern die mit endfläche von faser verbunden sind

  • viele tarnsportfaserbündel die nahtlos mündet in kernfaser

• teuer

• geringe laserleistung in nachrichtentechnik und grafische industrie

• wenig geeignet fpr materialbearbeitung

• dienen als rück und auskopplungsspielegel im faser

  • einstellen nterschiedlicher Wellenängen

  • rückspiegel hohe modulationstiefe sehr viele modulationen

    
    

• besitzt hauchdünne kristallscheibe aus Yb.YAG

• diodenlaser als pumpmittel

• pumplicht muss mehrmals die scheibe durchlaufen weil sie dünn ist

  • mithilfe von umlenkspoegeln und parabolspiege und rückspiegeel

• hohe strahlqualität

  • höhe als stabaser und leistungsunabhängig

  • keine thermische linse (Effekt)

    • weil thermische unterschied axial und nciht radial is wie in stablaser

      
      

• Pumpfleck zu vergrößern.

  • Dann werden mehr Ytterbium-Ionen in der Scheibe angeregt, mehr Photonen emittiert, und die Laserleistung steigt.

• mehrere Kavitäten zu koppeln

  • addiert sich die Leistung aller Scheiben im resultierenden Laserstrahl

  • werden in reihen gekoppet (gemeinsame resonator)

    • deshalb gute strahlqualität

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• höhere strahlqualität

• diodenlaser braucht keien hohe brillianz bzw. hohe strahlqualität aber hohe leistung

  • brillianz setzt die Strahlqualität eines Lasers in Beziehung zu seiner Leistung.

• etwa in CD- oder DVD-Laufwerken,

• pumpquellen

• in Laser- druckern und in Laserpointern

• Scannerkassen und Lichtschranken

• wandeln in der Informations- und Nachrichtentechnik digitale, elektronische Daten in Licht- signale um, die dann in Glasfaserkabeln um die Welt flitzen.

• Messtechnik macht ihr Laserlicht kilometergroße und mikroskopisch kleine Entfernungen in Zahlen erfassbar.

• in materialbearbetitung wenig

  • nur geringe strahlqualität

• es wird spannung an n-dotierten und p-dotierten halbleiter angelegt

  • dadurch findet eine rekombination zwischen vaenz und leitungsband statt

  • die energiebädner nähern sich an und die eektronen aus dem eitungsband des n hableiters rekombiniert mit den löchern aus dem valenzband des p halbleiters

  • dadurch fließt strom und lässt laserlicht entstehen

400nm (blau - bis 2000 nm )

man kann die wellenlängen variieren durch betriebstemperatur

• dioden zum breitstreifen vergrößern

• mehrere breitstreifen verwenden (barren)

• barren aufeinanderstapel (stapel)

• nur geringe kohärenz und parallelität

  • ausrichten mit mikrozylinderlinsen

vorteile: kompakt,

robust,

keine bewegliche teile,

gesamtwirkungsgrad hoch 65%,

direkte zusammenhang zwischen strom und leistung ,

können shcnell gepulst werden und lichsiganle im gigaherz erzeugen

Nachteile: geringe Strahlqualität bei hohe laserleistung,