Festkörperlaser

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Was ist ein Festkörperlaser?

Als Festkörperlaser werden Laser bezeichnet, deren aktives Medium aus einem Festkörper aus Glas oder Kristall besteht. Dieser glasartige oder kristalline Festkörper wird auch als Wirtsmaterial bezeichnet. Festkörperlaser können je nach Resonator Laserpulse, kontinuierliche Laserstrahlung und Laserpulse erzeugen. Mit einem Festkörperlaser können auch ultrakurze Femtosekunden-Pulse erzeugt werden.


Funktion und Aufbau

Bei dem aktiven Medium handelt es sich um eine Substanz, in der das Laserlicht entsteht oder verstärkt wird. Bei Festkörperlasern ist das aktive Medium ein dotierter Kristall oder ein dotiertes Glas. Um Laserlicht auszusenden, muss dem aktiven Medium Energie zugeführt werden. Dieser Vorgang heißt Pumpen. Die Energie kann elektronisch, optisch oder chemisch zugeführt werden. Festkörperlaser werden meist optisch angeregt. Das aktive Medium, also entweder ein Kristall oder Glas sind beim Festkörperlaser mit optisch aktiven Ionen dotiert.

Einige Funktionen und Eigenschaften eines Festkörperlaser im Überblick:

  • Festkörperlaser können auch im Dauerstichbetrieb (continuous-wave-Betrieb; cw-Betrieb) arbeiten. Im cw-Betrieb liefern die Laser Leistungen von einigen Kilowatt.
  • Gepulste Festkörperlaser liefern Pulse von bis zu einigen 100kW.
  • Die Grundwellenlänge kann verändert werden von 532nm (grün) in 355nm (ultraviolett).
  • Festkörperlaser besitzen eine kurze Grundwellenlänge von ca. 1µm.

Wirtsmaterialien

Als Wirtsmaterialien können unterschiedliche Arten von Kristallen und Gläsern zum Einsatz kommen.

  • Glas
  • Yttrium-Vandat
  • Sesquioxide
  • Fluoride (z. B.: YLF, BYF, KYF)
  • Saphir, Rubin
  • YAG-Kristall (Yttrium-Aluminium-Granat)

Dotierungsmaterialien

  • Neodym (Der Nd:YAG-Laser ist ein bekannter kommerzieller Festkörperlaser)
  • Ytterbium
  • Titan
  • Praseodym

Einsatz

Festköperlaser kommen in folgenden Lasern zum Einsatz:

Anwendungsgebiete

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Festkörperlaser werden hauptsächlich in der Industrie zur Materialbearbeitung verwendet. Folgende Liste stellt einige der Anwendungsmöglichkeiten dar:

  • Schneiden
  • Gravieren/Beschriften
  • Bohren
  • Schweißen
  • Härten
  • Mikrobearbeitung (wichtig in der Medizintechnik)

Hersteller

TRUMPF

Die Festköperlaser von der TRUMPF GmbH + Co. KG decken das Leistungsspektrum zwischen 20W und 16kW ab. Mit den Festköperlasern von TRUMPF kann sowohl im Pulsbetrieb als auch im Dauerstrichbetrieb gearbeitet werden.

Rofin

Rofin bietet in seiner Produktpalette von Festkörperlasern sowohl cw- und gütegeschaltete Laser als auch gepulste Stablaser an.

Foba

Foba bietet Laserbeschriftung mittels Festkörperlasern, aber auch UV-Laser und CO2-Laserbeschrifter an. Bei den Festkörperlaserbeschriftern kommen bei FOBA Faserlaser oder Kristalllaser (Nd:YAG- (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat) und Nd:YVO4- (Neodym-dotierter Yttrium Orthovanadat)-Laser) zum Einsatz. Je nach Markieranforderungen werden Wellenlänge, Laserleistung oder Pulsfrequenz gewählt.