Fasern für die Materialbearbeitung

Einsatzgebiete von Lasern in der Materialbearbeitung umfassen das Schneiden, Schweißen oder Beschriften. Wie gut ein Material eine bestimmte Energie absorbiert, wird von dem wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten des Materials beschrieben. Die Wellenlänge des Lasers kann so gewählt werden, dass sie im hohen Absorptionsbereich des zu bearbeitenden Materials liegt. Faserlaser bestehen aus einer aktiven Faser , die das Pumplicht in Laserlicht umwandelt.

Um Licht von der Laserquelle zum gewünschten Arbeitspunkt zu leiten, muss ein optischer Pfad erzeugt werden. Dieser Pfad besteht aus einer Lichtleitfaser , Linsen, Prismen, Spiegeln, Fenstern oder einer Kombination dieser optischen Komponenten . Das verwendete Material hängt von der Wellenlänge des Lasers ab. Für Laser im sichtbaren Spektralbereich, z. B. YAG-Laser bei 532 nm, ist Quarzglas das optimale Material. Insbesondere bei Lasern mit höherer Energie verringert der niedrige Absorptionskoeffizient von Quarzglas die Gefahr einer lokalen Wärmeentwicklung, durch die das optische Bauteil verzerrt oder zerstört werden kann. In diesen Fällen und auch für Anwendungen im UV- und tieferen UV-Bereich (DUV) sind neben der geringen Absorption eine höhere Temperaturstabilität und hohe Widerstandsfähigkeit wichtige Faktoren beim Einsatz von Quarzglas für Laser.
Weitere Informationen zu den Eigenschaften von Quarzglas

Optische Fasern, die das Laserlicht vom Laser zu der fokussierenden Optik leiten, besitzen meist einen großen Kerndurchmesser. Dadurch wird die Leistungsdichte im Glas verringert, wodurch sich wiederum das Risiko lichtinduzierter Schäden reduziert. Darüber hinaus sind bestimmte Quarzglassorten gegen laserinduzierte Schäden weniger anfällig als andere.

Bei der Bearbeitung des Werkstücks kann der Laserkopf, der die optischen Bauteile enthält, mit Dämpfen und Spritzer von geschmolzenem Material in Kontakt kommen, die durch die hohe Temperatur der Bearbeitung entstehen. Daher verwenden viele Optiken in der Laserbearbeitung Fenster mit Antireflexionsbeschichtung als Abdeckplatten oder Schutzgläser . Diese kleinen Scheiben sind ein Verbrauchsmaterial, aber ihre Eigenschaften üben erheblichen Einfluss auf die Leistung des Gesamtsystems aus.

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