Was ist eine Laser-Lichtquelle?
Eine Laser-Lichtquelle ist eine Lichtquelle, die Laserlicht aussendet.
Im Vergleich zu gewöhnlichem Licht haben Laser eine höhere Einzelwellenlänge und Richtwirkung sowie eine höhere Energiedichte. Es gibt verschiedene Arten von Laser-Lichtquellen, von Halbleiterlasern, die sich als Lichtquellen für Projektoren eignen, bis hin zu YAG-Lasern, CO2-Lasern, Excimer-Lasern und Argon-Lasern zum Schneiden und Bearbeiten von Objekten.
Laser lassen sich nach der Form des Materials, mit dem sie arbeiten, in Festkörperlaser (YAG), Halbleiterlaser und Gaslaser (CO2-Laser, Argonlaser, Excimerlaser und HeNe-Laser) unterteilen. HeNe-Laser sind rote Laser mit einer Wellenlänge von 632,8 nm und werden nicht nur zur Er kann auch als Führungslicht für Laser außerhalb des Wellenlängenbereichs verwendet werden. Obwohl Laser in hohem Maße monowellig sind, können sie im Prinzip auch mit Licht anderer Wellenlängen gemischt werden. Bei HeNe-Lasern gibt es zum Beispiel eine Satellitenstruktur aus schwachem Licht einer anderen Wellenlänge um 632,8 nm.
Um die Reinheit des Laserlichts zu erhöhen, können optische Elemente wie optische Filter verwendet werden, die nur die Laserwellenlänge durchlassen, oder dichroitische Spiegel, die nur Licht dieser Wellenlänge reflektieren. Viele der Wellenlängen-Designs der im Handel erhältlichen optischen Elemente sind auf die oben genannten Laser zugeschnitten.
Anwendungen von Laser-Lichtquellen
Laser-Lichtquellen werden für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt. Verschiedene Typen haben unterschiedliche Verwendungszwecke:
1. Halbleiterlaser
Aufgrund ihrer langen Lebensdauer und einfachen Handhabung können sie als Projektionslichtquellen für Projektoren verwendet werden.
2. YAG-Laser
YAG-Laser, übliche Festkörperlaser, werden für die Laserbearbeitung verwendet, typischerweise zum Schneiden und Bohren von Metallen und verschiedenen Materialien; aufgrund der leichten Natur von YAG-Lasern sind sie nicht für die Bearbeitung transparenter Materialien geeignet.
3. CO2-Laser
Können die längsten Wellenlängen des Laserlichts projizieren; im Gegensatz zu YAG-Lasern eignen sie sich für die Bearbeitung transparenter Materialien, jedoch nicht für die Bearbeitung von Metallen.
Funktionsweise der Laser-Lichtquellen
Laser-Lichtquellen nutzen als Lichtquelle Licht, das durch Energiezufuhr zu den Molekülen des Lasermediums angeregt wird. Wenn der Laser-Lichtquelle eine starke Energie zugeführt wird, tritt eine bestimmte Anzahl von Atomen im Lasermedium in einen angeregten Zustand ein.
- Pumping
Eine Erhöhung der Anzahl der Atome in einem angeregten Zustand. - Umgekehrter Verteilungszustand
Ein Zustand, in dem die Anzahl der Atome im angeregten Zustand die Anzahl der Atome in den anderen Zuständen aufgrund des Pumpens übersteigt. - Optische Verstärkung
Wenn ein Atom mit Licht derselben Wellenlänge wie das angeregte Licht im umgekehrten Verteilungszustand bestrahlt wird, sendet das Atom, das das Licht empfängt, Licht derselben Wellenlänge in dieselbe Richtung wie das Licht aus und regt andere Atome an.
Laser-Lichtquellen sind so konstruiert, dass sie auf der Seite, auf der die Lichtquelle installiert ist, einen Spiegel zur Lichtverstärkung haben und auf der Seite, auf der das Laserlicht abgestrahlt wird, einen teilreflektierenden Spiegel. Das durch die optische Verstärkung angeregte Licht wird vom Teilreflexionsspiegel reflektiert und reflektiert weiter durch die Laser-Lichtquelle, während es die optische Verstärkung viele Male wiederholt, um schließlich als hochenergetischer Laserstrahl den Transmissionsbereich des Teilreflexionsspiegels zu durchlaufen.
Merkmale von Laser-Lichtquellen
Neben der Richtwirkung, der Monochromatizität und der Energiedichte haben Laser-Lichtquellen die Eigenschaft, in Phase zu sein (Wellenform des Lichts), was sie beim Auftreffen auf ein Objekt anfällig für Interferenzen macht. Diese Eigenschaft wird in Instrumenten zur Entfernungsmessung wie Laserinterferometern genutzt. Gewöhnliches Licht ist eine Mischung aus verschiedenen Lichtarten und hat unterschiedliche Phasen, was Interferenzen grundsätzlich erschwert.
Sonstige Informationen über Laser-Lichtquellen
Wellenlängen von Laser-Lichtquellen
Es gibt viele verschiedene Laser-Lichtquellen, die jeweils nach ihrer Wellenlänge klassifiziert werden können. Excimer-Laser haben unterschiedliche Wellenlängen, die von 150 bis 308 nm reichen, Argon-Laser ab 488 nm, Rubin-Laser ab 694,3 nm, YAG-Laser ab 1064 nm und CO2-Laser ab 10 600 nm. Der Unterschied in der Wellenlänge führt zu einer unterschiedlichen Absorptionsrate bei der Bestrahlung des Objekts. Unterschiedliche Absorptionsraten führen zu unterschiedlichen Temperaturen.
Die Wellenlängenkonversion kann durch die Verwendung nichtlinearer optischer Kristalle für die Grundwellen der oben genannten Laser erreicht werden. So beträgt beispielsweise die Grundwellenlänge eines YAG-Lasers 1 064 nm, die durch einen nichtlinearen optischen Kristall geleitet werden kann, um Licht mit den Wellenlängen 532 nm (zweite Harmonische), 355 nm (dritte Harmonische) und 266 nm (vierte Harmonische) zu erhalten. Es ist auch möglich, parametrische Oszillatoren mit abstimmbaren Wellenlängen zu schaffen.