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Erklärung
Erzeugung des Laserstrahls - CO2-Beschriftungslaser
Definition LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch angeregte Strahlungsemission)
Ein Laser ist ein stark gebündelter Lichtstrahl mit hoher Lichtintensität und homogener Wellenlänge.
Optischer Resonator (Laserröhre)
Zentraler Teil eines Beschriftungslasers ist der optische Resonator:
- Die geschlossene Laserröhre besteht aus einem zylindrischen
Grundkörper mit 2 sich gegenüberstehenden Spiegeln:
- auf der einen Seite ist ein 100% Licht-reflektierender
(mit Gold beschichteter) Spiegel
- auf der anderen Seite ist ein teildurchlässiger Spiegel
mit 70-98% Lichtreflektion
- auf der einen Seite ist ein 100% Licht-reflektierender
- In der Laserröhre wird der eigentliche Lichtstrahl (= Beam)
mit einer Wellenlänge von 10.6 µm erzeugt.
Schematische Darstellung des optischen Resonators
Aktivierbares CO2-Gasgemisch
Der Hohlraum ist mit einem „aktivierbarem" Gasgemisch (Lasermedium) befüllt:
- 15% N2 - Stickstoff dient als Aktivator für den Prozess
- 4% CO2 - Kohlendioxid ist der Ladungsträger im Gasgemisch
CO2 ist das einzige Gas im Gasgemisch, welches beim Prozess in sehr kleinen Mengen verbraucht wird.
- 81% He - Helium dient hauptsächlich zur Kühlung des Systems
Erzeugung des Lichtstrahls
Für die Erzeugung des Lichtstrahls (= Beam) werden
die N2-Moleküle mit R.F. Technologie (Radiofrequenz-Technologie) aktiviert.
- Die N2-Moleküle beginnen zu schwingen.
- Die Amplitude der Schwingungen steigert sich laufend,
wobei die N2-Moleküle - platzbedingt - irgendeinmal
auf CO2-Moleküle treffen.
Laserstrahl
- Beim Aufprall der N2-Moleküle auf die CO2-Moleküle emissionieren Photonen (Lichtquanten), welche sich nun zwischen den beiden Spiegeln beginnen hin und her zu bewegen.
Die Spiegelflächen bewirken eine fortwährende Rückkoppelung der entstehenden Strahlung in das aktive Medium, wobei dieses immer mehr beschleunigt wird.
- Wenn die Photonen ihre Endgeschwindigkeit erreicht haben, tritt die Strahlung beim teildurchlässigen Spiegel stark gebündelt und mit der homogener Wellenlänge von 10.6 µm aus der Laserröhre.
- Variante:
Wellenlänge 9.3 µm für die Beschriftung von z.B. PET-Flaschen
Optik mit veschiedenen Linsen
- Nach dem Austritt wird der Laserstrahl mit einer Optik,
bestehend aus verschiedenen Zn-Se (Zink-Selenium) Linsen,
auf den gewünschten Durchmesser gebracht.
- Der Laserstrahl ist bereit für die Laserbeschriftung.
Laser - Beschriftungssysteme
Wie funktioniert die Laserbeschriftung?