Laserbeschriftungssysteme
Untertitel
Als LASER (Abkürzung aus dem Englischen: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) bezeichnet man ein System zur Erzeugung und Verstärkung von monochromatischem und kohärentem Licht. Dieses Licht hoher Qualität und Energiedichte besteht nahezu aus Lichtwellen einer einzigen Frequenz bzw. Wellenlänge und schwankt in seiner Phase nicht völlig ungeordnet wie gewöhnliches Licht, sondern weist feste Phasenbeziehungen zwischen allen Punkten des von ihm gebildeten Strahlungsfeldes auf.
Die Emission dieses Lichtes kommt durch Wechselwirkung geeigneter atomarer Systeme mit den Photonen (Lichtquanten) zustande: Befinden sich geeignete Atome, Ionen oder Moleküle, aber auch Festkörperkristalle u.a., in einem elektromagnetischen Strahlungsfeld, so können sie aus diesen Photonen absorbieren und aus einem Zustand z. B. der Energie E1 in einen energetisch höher liegenden Zustand der Energie E2 angeregt werden, wenn im Strahlungsfeld elektromagnetische Wellen der Frequenz n12 = (E2-E1)/h bzw. Photonen der Energie h n12 enthalten sind
(h = 6,26 . 10-34 Js = Plancksches Wirkungsquantum).
Sie kehren nach sehr kurzer Zeit vom Energiezustand E2 in den Energiezustand E1 zurück. Das Strahlungsfeld bewirkt jedoch zusätzliche "induzierte" Übergänge gleicher Art, verbunden mit einer sog. induzierten oder stimulierten Emission von Photonen der Energie n12. Die so entstehende Strahlung ist zeitlich und örtlich kohärent mit dem verursachenden Anteil des Strahlungsfeldes, während die auf den zufällig und ungeordnet erfolgenden spontanen Emissionen beruhende Strahlung völlig inkohärent ist.
Normalerweise befindet sich ein Medium, das eine große Zahl von derartig anregbaren atomaren Systemen enthält, im thermodynamischen Gleichgewicht, d. h., es gibt viel mehr Systeme, die sich im niedrigeren Energieniveau E1 befinden, als solche im Energieniveau E2.
Dadurch werden bei Einstrahlung mehr Photonen absorbiert als emittiert, d. h. das Strahlungsfeld wird geschwächt.
Wenn aber durch Einstrahlung von Photonen einer Energie n13 = (E3-E1)/h sehr viele Systeme in einen energetisch noch höher liegenden Zustand der Energie E3 angeregt werden. (sog. optisches Pumpen), aus dem sie laufend in den Zustand der Energie E2 übergehen, so wird dieses Energieniveau "überbesetzt". In einem derartigen "aktiven Medium" kann dann der Fall eintreten, daß die Anzahl der induzierten Emissionen größer ist als die Absorptionsrate: Es findet eine Vermehrung an Photonen der Energie hn12 statt.
Ein Laser hat folgenden grundsätzlichen Aufbau:
Zwischen zwei sich gegenüberstehenden planparallelen oder sphärischen Spiegeln, von denen wenigstens einer für die entstehende Lichtstrahlung eine gewisse Durchlässigkeit besitzt, ist das "aktive" Lasermedium mit den zur Emission von Photonen einer bestimmten Frequenz fähigen atomaren Systemen angeordnet. Nach Aktivierung des Mediums und verstärkter induzierter Emission von Photonen der Energie hn12 bewirken die Spiegelflächen eine fortwährende Rückkopplung der entstehenden Strahlung in das aktive Medium. Sobald die Erzeugung von Photonen mit Bewegungsrichtungen senkrecht zu den Spiegelflächen die Verluste der zwischen den Spiegeln hin- und herlaufenden Lichtwellen übersteigt, tritt eine Resonanzverstärkung des Lichtes auf. Die Auskopplung des äußerst kohärenten Lichtes erfolgt meist durch den etwas durchlässigen Spiegel. Die ausgesandte Strahlung ist nahezu monochromatisch und kohärent - sie läßt sich dadurch extrem gut in einen Brennfleck bündeln, um hohe Intensitäten zu erzielen.
Je nach Art des verwendeten aktiven Mediums unterscheidet man Festkörper-, Flüssigkeits- und Gaslaser sowie Halbleiterlaser, nach Betriebs- und Strahlungsweise Impulslaser (Emission von Lichtblitzen) und Dauerstrichlaser (kontinuierliche Emission).
Aus: https://www.baublys.de/german/laser/mehrueberlaser.php
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Die Nd:YAG-Festkörperlaser eignen sich zum Markieren einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien. Typische Anwendungen sind das Markieren von sämtlichen Stahlsorten, Nichteisen-Schwermetallen, keramischen Werkstoffen, Hartmetallen sowie synthetischen Materialien.
Die CO2 -Laser werden hauptsächlich zum Beschriften organischer Stoffe, wie z.B. Holz, Glas, Gummi, Keramiken sowie auch von Kunststoffe etc. eingesetzt.
Mittlerweile haben sich diese Lasermarkieranlagen in den unterschiedlichen Bereichen bewährt. Die Maschinen sind für Standalonezwecke, Integration in Transferstraßen sowie für Tiefbeschriftungsanwendungen bis zu einigen Millimetern Tiefe konzipiert.