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Laserführung

Laserstrahl

LASER ist die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation oder Amplifikation von Licht durch die stimulierte Emission von Strahlung.

Der Begriff bezieht sich sowohl auf das physikalische Prinzip als auch auf das technologische Gerät, das durch Ausnutzung dieses Phänomens in verschiedenen industriellen Bereichen Anwendung findet.

Was ist der LASER?

Das physikalische Prinzip, auf dem der Laser arbeitet, ist die Erzeugung eines Lichtstrahls mit ganz besonderen Eigenschaften. Tatsächlich hat ein Laserlichtstrahl die folgenden Eigenschaften:
  • Monochromatisch: bestehend aus einer einzigen Frequenz und damit Farbe;
  • Kohärent: alle Photonen in der Emission haben die gleiche Phase;
  • Unidirektional: Im Gegensatz zu den verschiedenen herkömmlichen elektromagnetischen Strahlungen ist die Emission des Laserstrahls in eine einzige Richtung ausgerichtet;
  • Kollimiert: Der Laserlichtstrahl wird auf einen bestimmten und engen Punkt gerichtet;
  • Strahlung: Die abgegebene Energiemenge ist extrem höher als bei herkömmlichen Quellen.

Diese Eigenschaften machen es zu einem unersetzlichen Element in der industriellen Produktion, wissenschaftlichen Forschung, Telekommunikation oder Medizin.

Operation of the LASER Bedienung des LASER

Eine Lasermaschine besteht im Wesentlichen aus 3 Teilen:

Ein aktives Medium, d. h. ein Material, das Licht emittiert und das entweder gasförmig (Kohlendioxid oder eine Mischung aus Helium und Neon), flüssig (Methanol, Ethanol usw.) oder fest (Rubin, Neodym oder Halbleiter) sein kann;

Ein Pumpsystem, das Energie auf das Wirkmedium überträgt. In diesem Fall spricht man von optischem Pumpen, elektronischen Schocks, Penning-Effekt oder resonanter Energieübertragung;

Ein optischer Resonator, der das Licht einfängt, auch dank der Positionierung von zwei Spiegeln, von denen einer halbreflektierend ist.

Die vom aktiven Medium erzeugten Strahlungen werden durch das Pumpsystem auf einen optischen Hohlraum oder Resonator gerichtet und dann auf den Austrittsbereich gerichtet, der den Laserstrahl mit den oben definierten Eigenschaften emittiert und die zuvor von denen, die die Maschine bedienen, festgelegt wurden.

Eine Lasermaschine besteht im Wesentlichen aus 3 Teilen:

Ein aktives Medium, d. h. ein Material, das Licht emittiert und das entweder gasförmig (Kohlendioxid oder eine Mischung aus Helium und Neon), flüssig (Methanol, Ethanol usw.) oder fest (Rubin, Neodym oder Halbleiter) sein kann;

Ein Pumpsystem, das Energie auf das Wirkmedium überträgt. In diesem Fall spricht man von optischem Pumpen, elektronischen Schocks, Penning-Effekt oder resonanter Energieübertragung;

Ein optischer Resonator, der das Licht einfängt, auch dank der Positionierung von zwei Spiegeln, von denen einer halbreflektierend ist.

Die vom aktiven Medium erzeugten Strahlungen werden durch das Pumpsystem auf einen optischen Hohlraum oder Resonator gerichtet und dann auf den Austrittsbereich gerichtet, der den Laserstrahl mit den oben definierten Eigenschaften emittiert und die zuvor von denen, die die Maschine bedienen, festgelegt wurden.

Wer hat es erfunden

Am Ursprung der Lasermaschinen steht die 1917 von Albert Einstein entwickelte Theorie zum Phänomen der stimulierten Strahlungsemission, die der Funktionsweise aller Laserstrahlen zugrunde liegt.

Ein ähnlicher Apparat, bekannt als MASER, wurde 1953 von Charles Hard Townes, J. P. Gordon und H. J. Zeiger von der Columbia University gebaut.

Die drei Forscher gingen dann in die Geschichte ein, als sie 1964 den Nobelpreis für Physik für ihre Beiträge zur Quantenelektronik erhielten, aber der erste funktionierende Laser wurde am 16. Mai 1960 von dem halb unbekannten Forscher Theodore H. Maiman betrieben. bei Hughes Research Labore in Malibu, Kalifornien.

1963 schuf Kumar Patel von AT&T Bell Labs den ersten Kohlendioxid-(CO2)-Laser und die verbesserte Effizienz und die geringen Kosten dieser Erfindung haben den industriellen CO2-Laser zum am weitesten verbreiteten und am meisten verwendeten der letzten 50 Jahre gemacht.

1971 schuf Bell Laboratories dann den ersten Halbleiterlaser, auch bekannt als Laserdiode, während das Patent für den optischen Pumplaser aus dem Jahr 1979 stammt.

Die jüngste Innovation sind faseroptische Laserquellen, die heute erfolgreich zum Markieren, Schneiden und Gravieren von Metallen und Kunststoffen eingesetzt werden.

Welche Materialien werden mit LASERstrahlen bearbeitet

Es gibt unendlich viele Lasertypen. Anhand des verwendeten aktiven Mediums wird die Wellenlänge des Strahls und damit die Wechselwirkung mit den verschiedenen Materialien bestimmt.

Die verschiedenen Typen sind die beste Wahl für eine bestimmte Anwendung oder für den Einsatz auf einem bestimmten Material.

Der Laserstrahl erwärmt das Material, auf das er gerichtet ist, so dass es graviert, markiert oder geschnitten werden kann, sowie zum Schweißen, Mikroperforieren und Mikrobearbeiten verschiedenster Objekte.

Für die Laserbearbeitung geeignete Materialien sind sowohl nichtmetallische wie Keramiken, Kunststoffe / Polymere und Verbundwerkstoffe, als auch verschiedene Metalle wie Aluminium, Stahl, Eisen und Titan.

Durch den Einsatz des Lasers kann die Form oder das Aussehen dieser Materialien sehr einfach verändert werden.

Die Wechselwirkung mit dem Material hängt sowohl von der Wellenlänge und Leistung des Lasers als auch von den Eigenschaften des Materials auf chemischer Ebene und der Absorptionskapazität des Strahls ab.

Der Strahl bewirkt das Abtragen des Materials oder das Entfernen von Teilen davon nur oberflächlich und punktuell oder vollständig.

Die Laserablation wird daher zum Schneiden, Gravieren und Perforieren verschiedener Gegenstände und Materialien verwendet.

Rotlichteffekt von Laserstrahlen

Anwendungsbereiche

Die Laserbearbeitung betrifft heute viele Wirtschaftsbereiche und wir berichten im Folgenden nur einige Beispiele:
  • Automobilbereich, in dem Industrielaser in praktisch jeder Phase des Produktionsprozesses eines Autos eingesetzt werden können, vor allem aber um die verschiedenen Komponenten zu markieren und deren Rückverfolgbarkeit sicherzustellen;
  • Elektronik, hier werden die Lasersysteme zum Gravieren und Markieren von Teilen wie Halbleitern und zur Bearbeitung von gedruckten Schaltungen eingesetzt;
  • Luft- und Raumfahrt, Laser-Mikrobearbeitungsarbeiten an winzigen Bauteilen sind in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet;
  • Medizin, Lasertechnologie wird mit großem Erfolg in verschiedenen medizinischen Bereichen eingesetzt, von der Augenheilkunde und refraktiven Chirurgie über die Physiotherapie bis hin zur Ablation zur Korrektur von Haut- und Gefäßläsionen;
  • Pharma, der Laserstrahl wird zur Kennzeichnung der verschiedenen Arten von pharmazeutischen Verpackungen verwendet;
  • Schmuck und Uhren, in diesem Fall die extreme Präzision der Lasertechnologie, ermöglicht es Ihnen, ganz einfach Gravuren, Schnitte oder Schweißnähte vorzunehmen und so qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen.

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