Mit diesem Artikel möchten wir eine Monographie über die Laserablationstechnologie beginnen, wie wir sie aus unseren täglichen Herausforderungen und Erfahrungen kennen. Auf diese Weise werden wir versuchen, den LASER für Sie zu "entzaubern".
Wir arbeiten seit langem mit der Laserbearbeitungstechnologie, die eine selektive Reinigung oder Oberflächenvorbereitung ermöglicht. In unseren technologischen Prozessen haben wir täglich mit komplexen Problemen im Bereich der Oberflächentechnik zu tun. Warum haben wir also beschlossen, unserem Artikel diesen teils märchenhaften Titel zu geben? Wir werden versuchen, Sie in Themen einzuführen, deren Verständnis dazu beitragen wird, diese Technologie zu "entzaubern". Denn Laser sind nicht nur zum Reinigen, Schneiden oder Schweißen da. Laser erhöhen vor allem die Produktivität, Präzision und Qualität der Bearbeitung.
Lassen Sie uns mit den Grundlagen beginnen. Laser oder Generatoren elektromagnetischer Strahlung sind Geräte, die das Phänomen der erzwungenen Emission von Strahlung nutzen. Ihre Funktionsweise besteht in der Anregung eines aktiven Mediums durch Pumpen verschiedener Art: elektrisch, optisch, chemisch oder durch Elektronenkollisionen. Das angeregte Medium emittiert Energie in Form eines Quants kohärenter Strahlung.
Nach der Art des aktiven Mediums werden Laser in gasförmige, flüssige, organische und anorganische, Festkörper- und Halbleiterlaser unterteilt. Die Laserstrahlung zeichnet sich durch Monochromatizität, hohe Kohärenz - zeitlich und räumlich - und Gerichtetheit der Strahlausbreitung aus. Darüber hinaus können Laserstrahlen durch optische Systeme bis zu einem Durchmesser von einigen Mikrometern fokussiert werden, wodurch sehr hohe Leistungsdichten erreicht werden können.
Der Einsatz von Lasern ist weit verbreitet. In der Militärtechnik findet man sie in Visierungen, Entfernungsmessern, Geschoss- und Raketenleitsystemen, Zielverfolgungssystemen und Bombenzündern. Laser werden in der Vermessung, bei Entfernungsmessungen, bei der geometrischen Strukturanalyse der Oberflächenschicht, bei luftgestützten Aufklärungssystemen und beim Navigieren eingesetzt. Sie werden erfolgreich in der Medizin und Kosmetik, im Umweltschutz oder in der Telekommunikation verwendet.
Am häufigsten findet die Lasertechnik jedoch in der Industrie für eine Vielzahl von Verfahren Anwendung, bei denen Metalle und Verbundwerkstoffe bearbeitet werden - Schweißen, Schmelzen, Härten oder Schneiden. Sie wird auch zum Markieren, Bohren und Beschichten verwendet. Seit einigen Jahren werden Laser auch bei der Konservierung von Kunstwerken eingesetzt, um Verunreinigungen und Anhaftungen von Stein, Keramik, Metalldetails und Polychromie zu entfernen.
Die Quelle, also das Herzstück des LASERs
Eine Laserquelle wird gemeinhin als aktives Medium bezeichnet, in dem die Lasertätigkeit stattfindet. Um es nicht mit einer zu detaillierten Beschreibung und Differenzierung in einzelne Arten von aktiven Medien zu übertreiben, werden wir uns vorrangig auf Faserlaser konzentrieren.
Das aktive Element von Faserlasern ist ein Lichtwellenleiter, der Ionen von Metallen der Seltenen Erden wie Erbium, Ytterbium oder Neodym enthält. Diese Quellen zeichnen sich durch hohe Effizienz und hervorragende Strahlqualität aus. Die Strahlung wird direkt im Lichtwellenleiterkern erzeugt und über den Lichtwellenleiter direkt und verlustfrei an den Bearbeitungskopf übertragen. Damit entfallen unzuverlässige und komplizierte Systeme zur Steuerung des Strahlengangs und das Risiko einer Strahlschwächung durch falsch ausgerichtete oder verschmutzte Spiegel oder Linsen. Ein Lasersystem, das auf einer faseroptischen Quelle basiert, ist außerdem resistent gegen Temperaturschwankungen und verschiedene Arten von Stößen. Ein weiterer unbestreitbarer Vorteil ist die lange Lebensdauer dieser Quellen von mindestens 100.000 Stunden.