Strahlwerkzeug Laser

LASER ist ein Akronym für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, in freier Übersetzung etwa ‘Lichtverstärkung durch stimulierte Aussendung von Strahlung’. Das Wort ist also strenggenommen die Beschreibung eines physikalischen Vorgangs, hat sich aber für die Bezeichnung des Geräts, in dem dieser vonstatten geht, eingebürgert. Allerdings wird die Laserstrahlung mit ihren typischen Eigenschaften nicht immer im sichtbaren Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Wellen emittiert. Gerade die für die Materialbearbeitung wichtigen Lasertypen senden eine für das Auge unsichtbare Strahlung im Bereich des ultravioletten bzw. des infraroten Lichts aus. Bild 2-1 zeigt deren Wellenlängen innerhalb eines breiteren Spektrums elektromagnetischer Strahlung.

Für die Berechnung der auskoppelbaren Leistung waren die optischen Eigenschaften der Resonatorspiegel von Interesse gewesen. In einer realen Strahlquelle treffen indes nicht alle Voraussetzungen zu, die bei der Ableitung der Beziehungen im vorherigen Kapitel gemacht wurden. So sind insbesondere das laseraktive Medium wie auch die Resonatorspiegel in ihren Abmessungen senkrecht zur Resonatorachse begrenzt. Zudem sind die Spiegel (aus Gründen, die im folgenden deutlich werden) im allgemeinen nicht plan, sondern gekrümmt.

Seit der erstmaligen Realisierung des Laserprinzips 1960 wurden zahlreiche im Laufe der Zeit entwickelte Lasertypen auch auf dem Gebiet der Materialbearbeitung eingesetzt. Einhergehend damit begannen Untersuchungen zu grundlegenden Fragen der Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Werkstoff wie auch zu möglichen industriellen Anwendungen, und es entstand eine Fülle wissenschaftlicher Abhandlungen. Eine umfassende lehrbuchartige Darstellung der Erkenntnisse existiert nicht oder nur ansatzweise. Sie müßte wohl auch bruchstückhaft bleiben, da zum einen zahlreiche fundamentale Mechanismen noch nicht verstanden sind und zum anderen der’ stand’ der Technik einer raschen Veränderung unterworfen ist. Der Intention dieses Buches als einer Einführung folgend sind die Schwerpunkte des Kapitels auf eine allgemeine Diskussion der Energieeinkopplung und einiger Verfahren gelegt. Beleuchtet werden insbesondere die Auswirkungen der verschiedenen Eigenschaften des Laserstrahls.