Gauß-Profil für variierende Intesitäten

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Nailimixam
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Gauß-Profil für variierende Intesitäten

Beitrag von Nailimixam » Sa 15 Feb, 2014 10:24 pm

Hallo liebe Laser-Experten,

ich bin noch ein Neuling in der Welt des Lasers, der sich gerade in die Materia der Gauß-Strahlen einarbeitet. Diesbezüglich wende ich mich mit einer Frage an Sie: Verändert sich der Fokusdurchmesser eines fokussierten CO2-Lasers wenn man beispielsweise zwischen einer eingestellten Leistung von 20% und 100% variiert? Einfacher ausgedrückt: Wird der Strahldurchmesser mit steigender Laserleistung größer? Anbei ein Bild zur Verdeutlichung. Für Ihre Hilfe möchte ich mich sehr herzlich bedanken.

Vielen Dank!
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undineSpektrum
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Re: Gauß-Profil für variierende Intesitäten

Beitrag von undineSpektrum » So 16 Feb, 2014 2:10 pm

Hallo Nailimixam,

da Du neu angemeldet bist und nach eigenen Angaben Neuling im Fachgebiet bist erstmal ganz herzlich willkommen hier! :)
Kleine Frage vorweg: Womit beschäftigst Du Dich genauer? ( Studierst Du etwas im zusammenhang mit Lasern ?... ) Ich frage das um abschätzen zu können welches Vorwissen Du hast und ob z.B. meine Antworten und der gegebenen Form Sinn für Dich machen...

Zum Thema Deines Threads/ deiner Frage :

Grundsätzlich ist Deine Frage eine Frage nach der Veränderung von Strahlparametern bei zunehmender Leistung ... Dein hochgeladenes Bild zeigt ja, wie es in der Theorie aussieht - der Strahldurchmesser eines Gaslasers ( z.B. eines CO2-Lasers ) ist von der Strahlungsleistung unabhängig, was aus der Definition des Strahldurchmessers ( oder Fokusdurchmessers ) hervorgeht ... Der "Durchmesser" eines gaußförmig abfallenden Strahlprofils ist
ja nach verschiedenen Kriterien bestimmt ( Halbwertsbreite, Abfall auf 37% des Maximalwertes, oder 1/e² des Maximalwertes ) - wie eine steigende oder fallende Flanke eines Zeitsignals in der Elektronik. Also allgemein : Nein, der Strahlparameter ( hier : Strahldurchmesser ) bleibt unverändert wenn die Leistung des Lasers sich vergrößert.
Diese Situation ist bei Gaslasern - also dem CO2 -Laser - sehr gut erfüllt, weswegen dieser Laser auch immer noch gerne in der Materialbearbeitung benutzt wird. ( Also wenn das Gerät z.B. im TEM 00 - Modus modenselektiert arbeitet, was meistens der Fall ist und eine qualitative vernünftige Optik bei nicht allzugroßen Strahlungsleistungen benutzt wird )

In der Praxis hat das was ich oben schrieb - Strahlparameter unabhängig von der Strahlungleistung - aber seine Grenzen. Die Gründe sind vielfältig.
Eine Ursache ist die Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Material - bei der Materialberarbeitung ja am Werkstück gewollt - allerdings passiert das auch manchmal mit der Optik ... die erwärmt sich und die Materialeigenschaften ( Brechungsindex ) verändert sich im Bereich der Fokussierlinse des Bearbeitungskopfes .... es bildet sich eine sog. "Thermische Linse" die das Gaußprofil verzerrt. ( Sieht dann manchmal bei einer TEM00-Mode aus wie ein weiches Rechteckprofil ... )
Andere Ursachen im Laser können sein - keine Modenselektion (Multimoden-Betrieb / transversale und longitudinale Modensprünge usw... ) , schlecht eingestellte Optiken, Lochbrenneffekte im aktiven Material, usw... der Gaslaser hat ja ein breites, spektrales Verstärkungsprofil ... :)

Kannst Du mit meiner Antwort etwas anfangen?
Ansonsten noch viel Spaß hier beim Mitlesen, Stöbern, Fragen stellen, diskutieren etc.... :)

Grüße,

Undine

Nailimixam
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Re: Gauß-Profil für variierende Intesitäten

Beitrag von Nailimixam » Do 20 Feb, 2014 11:44 am

Hallo Undine,

vielen Dank für Dein Feedback, hat mir super geholfen. Ich selbst bin Ingenieur (Chemieingenieur), weshalb Strahlquellen noch "Neuland" für mich sind. Ich bin aber schon froh, dass mein Schaubild zumindest für die Theorie korrekt ist :-)

Nochmals vielen Dank und beste Grüße!

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