💡 Nd:YAG-Laser vs. Faserlaser | André von AUXXOS erklärt die Grundlagen der Lasertechnik - Teil 2

Summary

In diesem Video von AUXXOS Lasertechnik erläutert André Le Guin die Grundlagen der Lasertechnik, insbesondere beim lampengepumpten Nd:YAG-Laser. Er diskutiert Verlustleistung durch breitbandige Emission und thermische Linseneffekte. Die Vorteile von Laserdioden werden hervorgehoben, die eine effizientere Pumpung ermöglichen. Es werden verschiedene Laserbetriebsarten verglichen, wobei der Faserlaser aufgrund seiner Stabilität, Reinigungsresistenz und Energieeffizienz hervorsteht. Die moderne Faserlasertechnologie bietet eine kompakte Bauweise und verlängerte Komponentenlebensdauer, was AUXXOS für ihre Anwendungen bevorzugt.

Takeaways

• 🔬 Die Grundlagen der Lasertechnik werden in der Videoreihe von AUXXOS Lasertechnik erläutert.
• 💡 Lampengepumpte Nd:YAG-Laser erzeugen viel Verlustleistung durch breitbandige Emission und thermische Linseneffekte.
• 🔥 Die Blitzlampe emittiert ein breites Spektrum, wobei nur ein kleiner Teil für die optische Pumpe genutzt wird.
• 🌡 Die Umwandlung von ungenutzter Strahlung in Wärme erfordert eine effiziente Kühleinheit, oft über Wasserkühlung.
• 💧 Die Kühlung des laseraktiven Materials ist schwierig, da Temperaturgradienten zu Verzügen und thermischen Linsen führen können.
• 🌟 Der Einsatz von Laserdioden zur optischen Pumpe verbessert die Effizienz und vereinfacht die Kühlung.
• 🚀 Moderne Faserlaser eliminieren die Notwendigkeit von Luft-Licht-Wechsel und reduzieren dadurch die Komplexität des Systems.
• 🛡️ Faserlaser sind robuster gegenüber Dejustierung und Verschmutzung, da die Strahlung nicht durch Luft bewegt wird.
• 🔗 Die Transportfaser des Faserlasers ist einfach an den Resonator anzuschließen, was zu einer monolithischen, stabilen Konstruktion führt.
• 🔄 Die Lebensdauer von Pumpdioden ist hoch, was zu weniger Service und Wartungsbedarf führt.
• 🌿 Die Energieeffizienz moderner Faserlasersysteme liegt bei 30-35%, im Gegensatz zu klassischen Nd:YAG-Laser mit 3-5%.
• 📦 Moderne Laserquellen sind aufgrund ihrer hohen Effizienz und Kompaktheit in kompakter Bauweise erhältlich, oft im 19-Zoll-Einschubformat.

Q & A

Was ist der Hauptunterschied zwischen einem lampengepumpten Nd:YAG-Laser und einem modernen Faserlaser?

Der Hauptunterschied liegt in der Pumpmethode und der Effizienz. Ein lampengepumpter Nd:YAG-Laser erzeugt viel Verlustleistung durch breitbandige Strahlung der Blitzlampe und thermische Linseneffekte, während ein Faserlaser mit Laserdioden gepumpt wird, was zu einer deutlich höheren Effizienz und weniger Kühlbedarf führt.

Was ist die Bedeutung von 'Verlustleistung' im Zusammenhang mit lampengepumpten Nd:YAG-Lasern?

Verlustleistung bezieht sich auf die Energie, die nicht in Laserstrahlung umgewandelt werden kann und stattdessen in Wärme umgewandelt wird, was zu Kühlproblemen führen kann.

Wie wird die Strahlung in einem lampengepumpten Nd:YAG-Laser generiert?

In einem lampengepumpten Nd:YAG-Laser wird ein Plasma in der Blitzlampe gezündet, was ein breites Spektrum an Strahlung emittiert, die dann das laseraktive Material optisch pumpt.

Was sind die Hauptprobleme, die mit der Verwendung einer Blitzlampe in Verbindung stehen?

Die Verwendung einer Blitzlampe führt zu einem hohen Anteil an ungenutzter Strahlung, die in Wärme umgewandelt wird, was zu erhöhten Kühlanforderungen und thermischen Linseneffekten führen kann.

Was ist ein 'thermischer Linseneffekt' und wie entsteht er?

Ein thermischer Linseneffekt entsteht, wenn Temperaturgradienten im laseraktiven Material zu einer Verformung führen, die wie eine Linse wirkt und die Strahlqualität verschlechtert.

Wie wird die Kühlung in einem Faserlaser realisiert?

Im Gegensatz zu einem lampengepumpten Nd:YAG-Laser, der eine komplexe Kühlung benötigt, ist die Kühlung in einem Faserlaser wesentlich einfacher, da die Pumpstrahlungserzeugung in der Laserdiode sehr effizient ist.

Was sind die Vorteile des optischen Pumpens mit Laserdioden gegenüber der Pumpung mit einer Blitzlampe?

Laserdioden sind effizienter und emittieren ein schmales Spektrum an Licht, das nahezu vollständig genutzt werden kann, um Laserstrahlung zu erzeugen. Dies vereinfacht die Kühlung und erhöht die Systemeffizienz.

Welche Arten der Laserstrahlungsumleitung wurden im Video erwähnt?

Im Video wurden Direktstrahlbetrieb und die Verwendung eines Lichtleiters zur Strahlungsumleitung auf einem Bearbeitungskopf erwähnt.

Was sind die Hauptvorteile eines Faserlasers im Vergleich zu einem lampengepumpten Stablaser?

Faserlasers bieten Vorteile wie eine höhere Systemstabilität, da sie nicht dejustieren können, eine geringere Anfälligkeit für Schmutz, eine einfachere und effizientere Kühlung und eine höhere Lebensdauer der Komponenten.

Welche Rolle spielen die Endspiegel und Auskoppelspiegel bei einem Faserlaser?

Beim Faserlaser werden die Endspiegel und Auskoppelspiegel auf faseroptischer Ebene umgesetzt, was bedeutet, dass die Strahlung nie durch Luft bewegt wird, sondern immer in der Faser enthalten bleibt.

Was ist der Wirkungsgrad eines klassischen Nd:YAG-Lasers und wie unterscheidet er sich von dem eines modernen Faserlasers?

Der Wirkungsgrad eines klassischen Nd:YAG-Lasers liegt zwischen 3 und 5%, während modernen Faserlasersysteme einen Wirkungsgrad von 30 - 35% oder höher aufweisen, was auf ihre höhere Effizienz und geringeren Kühlbedarf zurückzuführen ist.