Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = Lichtverstärkung durch angeregte Aussendung von Strahlung

Die Geschichte des Lasers geht zurück auf Albert Einstein, der 1917 die physikalischen Prinzipien von Absorption und Emission von Strahlung durch Atome bzw. Moleküle aufdeckte. Allerdings ist es erst 1960 gelungen, erste „Lichtverstärker“ in Form von Rubinlasern zu bauen. Heutzutage ist der Laser aus vielen Anwendungen in unterschiedlichsten Bereichen nicht mehr wegzudenken.

Genutzt wird beim Laser der Effekt der stimulierten Emission von Strahlung: Ein Photon (Lichtquant) der Energie h(ny)=E2-E1 stimuliert ein Atom (in unserem Fall Neodym) im durch Energiezufuhr angeregten Zustand, den Übergang von E2 nach E1 zu machen und ein zweites Photon zu erzeugen. Dieses zweite Photon ist identisch in Richtung, Frequenz, Phase und Polarisation (also kohärent) des erzeugenden Photons. Als aktives Medium für die Laseranregung setzt man in der industriellen Anwendung sehr häufig künstlich hergestellte Nd:YAG (Neodym dotiertes Yttrium Aluminium Granat) Kristalle ein.

Bringt man nun ein solches aktives Medium in einen Resonator bestehend aus zwei Spiegeln, kommt es zu einem lawinenartigen Effekt, denn jedes durch stimulierte Emission erzeugte Photon erzeugt weitere Photonen die ständig zwischen den beiden Spiegeln hin und her wandern. Der so entstandene Laserstrahl verlässt den Resonator durch den teildurchlässigen Spiegel.

Die Anregung des Nd:YAG-Kristalls erfolgt je nach Ausführung entweder durch Bogenentladungslampen oder Dioden wobei die Dioden einen höheren Wirkungsgrad aufweisen, die Lampen jedoch eine höhere Ausgangsleistung zur Verfügung stellen.

Für Anwendungen im Bereich der Laserbeschriftung werden heute fast ausschließlich diodenendgepumpte Laserstrahlquellen eingesetzt. Diese Systeme sind kompakt, wartungsfrei und benötigen keine zusätzliche Wasserkühlung sondern sind komplett luftgekühlt. Durch die Anordnung der Pumpdioden im Steuerteil kann die staubempfindliche Lasereinheit selbst im Austauschfall in der Anlage verbleiben. Dies minimiert die Stillstandszeit und reduziert die Kosten.

Im Bereich der Lasertiefengravur werden nach wie vor vorrangig lampengepumte Laserstrahlquellen eingesetzt. Diese bieten genügend Laserleistung und entsprechend Energie und garantieren hervorragende Bearbeitungsergebnisse.

Laserbearbeitungssystem:

Ein Laserbearbeitungssystem besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

- Laserstrahlquelle
- Steuerung/Netzteil
- Strahlablenkung
- Fokussieroptik (F-Theta Objektiv)
- Laserschutzgehäuse u. U. mit zusätzlichen mechanischen Achsen

Die Ablenkung des Laserstrahls erfolgt über zwei motorisch angetriebene Spiegel in X- und in Y-Richtung. Anschließend wird der Laserstrahl durch ein Planfeldobjektiv, eine sogenannten F-Theta-Optik, auf das Werkstück fokussiert. Die Erstellung des jeweiligen Beschriftungs- oder Gravurlayouts erfolgt über die PC-gesteuerte Lasersoftware AC-LASER. Mit Hilfe dieses vollgrafischen Softwarepakets lassen sich Seriennummern, Logos, Barcodes, Data Matrix Codes beschriften oder zwei bis dreidimensionale Gravuren erstellen und bearbeiten.