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Ultrakurzpulslaser – die Präzisions-Laser (UKP Laser)

Was ist ein Ultrakurzpulslaser

Als Ultrakurzpulslaser werden Laser bezeichnet, die gepulstes Laserlicht mit sehr kurzen Pulsdauern im Bereich von Piko- und Femtosekunden aussenden.

Ultrakurzpulslaser gehören zur Klasse der Pulslaser. Ein Pulslaser ist ein Laser, der das Licht – im Gegensatz zum Dauerstrichlaser (CW-Laser) – nicht kontinuierlich emittiert, sondern in Schüben, Pulsen abgibt.

Welche Laser gibt es als Ultrakurzpulslaser?

Farbstofflaser als UKP-Laser

Farbstofflaser waren die ersten Ultrakurzpulslaser. Ein Farbstofflaser ist eine wellenlängenabstimmbare Laserlichtquelle, die einen speziellen Fluoreszenzfarbstoff als optisch aktives Medium verwendet.

Diodenlaser als UKP-Laser

Im Laufe der Entwicklung verloren Farbstofflaser ihre Bedeutung als Ultrakurzpulslaser. Günstiger und einfacher zu handhaben sind Diodenlaser, die ebenfalls im Pulsbetrieb angesteuert werden können.

Titan:Saphir-Laser als UKP-Laser

Der Titan:Saphir-Laser (auch Ti3+:Al2O3-Laser) ist ein Festkörperlaser, der als optisch aktives Medium die Fluoreszenz von Titan-Ionen benutzt.
Titan:Saphir-Laser wurden zum ersten Mal 1986 produktiv genutzt. Dieser Laser ersetzte sehr schnell den Farbstofflaser für durchstimmbare Laser im Bereich ultrakurzer Laserimpulse.

Wo werden Ultrakurzpulslaser verwendet?

Titan:Saphir-Laser werden – dank ihrer extrem geringen Pulsdauer und dem großen Wellenbereich – zum Beispiel bei der Analyse chemischer Reaktionen oder biologischer Vorgänge eingesetzt. Die Halbleiterindustrie verwendet UKP-Laser im Rahmen der Qualitätssicherung zur Schichtdickenmessung.

Die Medizintechnik nutzt Ultrakurzpulslaser beispielsweise bei Korrekturen von Fehlsichtigkeiten in der Augenoptik.

Zunehmend kommen in der Materialbearbeitung Ti:Sa-Laser als Ultrakurzpulslaser zum Einsatz. Durch die kurze Lasereinwirkung wird Material verdampft, bevor die Energie in das tiefere Material eindringt und zu unerwünschten Materialreaktionen (z.B. Verfärbung, Carbonisierung, Deformation) führt.

Welche Wellenlängenerzeugen Ultrakurzpulslaser?

Im Bereich der UKP-Laser (Ultrakurzpulslaser) haben sich Titan:Saphir-Laser etabliert. Der Ti:Sa-Laser verfügt über eine sehr breite Fluoreszenzbande von 670–1070 nm, wobei das Maximum der Intensität bei 800 nm liegt.

Welche Materialien werden mit Ultrakurzpulslaser gelasert?

UKP-Laser (Titan:Saphir-Laser) eignen sich vor allem zum Lasern von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie

  • Metall,
  • Stahl,
  • Aluminium,
  • Messing,
  • Kupfer,
  • Edelmetalle.

Ausgezeichnet Laserschneiden lassen sich auch

  • Halbleiter,
  • Dielektrika,
  • Keramik,
  • Glas,
  • transparente Materialien,
  • Verbundwerkstoffe,
  • Kunststoffe (CFK).

Die laserbare Materialdicke ist – materialabhängig – maximal bis zu 2 mm.

Leistung von Ultrakurzpulslasers

Am Markt sind Ultrakurzpulslaser mit mehreren Hundert Watt bis über einem Kilowatt Leistung erhältlich.

Nachteil von Titan:Saphir- Ultrakurzpulslaser

Röntgenstrahlung wird erzeugt

Leistungsstarke Ultrakurzpulslaser Laser (egal auf welcher Basis) erzeugen dank verschiedener Wechselwirkungen Röntgenstrahlungen. Dieser Effekt bei der Materialbearbeitung mit Ultrakurzpuls-Lasern wurde bereits in den 1980er Jahren untersucht. Jetzt, wo UKP-Laser mittlerer Laserleistung zum „Alltag“ gehören, müssen entsprechende Sicherheitsmaßnahmen eingehalten werden.

Hoher Anschaffungspreis und geringe Produktivität

Ein weiterer Nachteil der UKP-Lasertechnik besteht in den relativ hohen Anschaffungskosten eines UKP-Lasers und der vergleichsweise geringen Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Abtrag. Klassische CO2 Laser, oder Diodenlaser, dominieren deshalb noch in vielen Bereichen.

Was kosten Ultrakurzpulslaser?