Laser in der Fertigung: Grundlagen der Strahlquellen, by Helmut Hügel, Thomas Graf

By Helmut Hügel, Thomas Graf

Dieses Lehrbuch führt zum einen in die Lasertechnik und die Erzeugung von Laserstrahlung ein, legt jedoch den Schwerpunkt deutlich auf die Anwendung von Laserstrahlung in der Fertigungstechnik. Ausgehend von den Eigenschaften des Laserlichtes und den verschiedenen Strahlquellen, Lasertypen und Systemen werden einzelne Fertigungsverfahren wie Schneiden, Bohren, Schweißen, Löten, Härten oder auch Legieren unter dem Blickwinkel betrachtet, wie dabei Laserstrahlung als technologisches Fertigungswerkzeug eingesetzt werden kann. Für die zweite Auflage wurde das Buch basierend auf Forschung und Entwicklung der letzten 15 Jahre neu bearbeitet und erweitert. Neben zahlreichen Ergänzungen finden sich neue Kapitel, z.B. zu den physikalischen Grundlagen, der Betriebsweise, den Fertigungsverfahren oder auch zum kostengünstigen Einsatz und zu Konstruktionsaspekten beim Lasereinsatz in der Fertigung.

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23 dargestellte Prozess ist die Absorption von Strahlung (Licht). Die Strahlungsabsorption kann eintreten, wenn das elektromagnetische Feld eines Lichtstrahls (bzw. einer Mode) mit den Elektronen eines Teilchens im unteren Energiezustand wechselwirkt. h. die Frequenz der Strahlung muss die Bedingung Q = 'E/h erfüllen, damit die Energiequanten des Strahlungsfeldes die zum Übergang passende Energie hQ = 'E aufweisen. Das betroffene Teilchen kann dann dem elektromagnetischen Strahlungsfeld die Energie hQ = 'E entziehen und dabei in den oberen (angeregten) Energiezustand mit der Energie Eo = Eu + 'E übergehen.

Zu beschreiben [2]. Als physikalisches Modell für diese so genannten Schwarzkörperstrahler 5 dient gewöhnlich ein kleines Loch in einem Hohlraum mit absorbierenden Wänden. Bei tiefen Temperaturen tritt hauptsächlich unsichtbare Infrarotstrahlung aus der Öffnung. Mit zunehmender Temperatur wird durch die Öffnung ein rotes Glühen und dann ein weißes Leuchten erkennbar. In jedem Fall erstreckt sich die Strahlungsemission über das ganze elektromagnetische Spektrum, aber mit einer von der Temperatur abhängigen Verteilung, wobei sich das Maximum der spektralen Leistungsdichte mit zunehmender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen verlagert (Wiens Verschiebungsgesetz [2]).

Wegen der endlichen Lebensdauer W eines jeden Teilchenzustandes nehmen die Besetzungsdichten ohne äußere Einwirkung nach kurzer Zeit wieder die Boltzmannverteilung ein. Will man die Besetzungsinversion zwischen zwei Energieniveaux aufrechterhalten, muss ständig Energie zugeführt werden, um Teilchen aus einem tiefer liegenden Zustand in das obere Energieniveau zu befördern. 25 dargestellt. Sobald die Energiezufuhr über das Pumpen eingestellt wird, strebt die Besetzung no durch die Spontanemission mit der durch die 50 2 Das Werkzeug Lebensdauer Wo definierten Zerfallsrate wieder dem durch die Boltzmannverteilung bestimmten Wert zu.

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