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Laserbearbeitungstechnik (Subject) / Grundlagen Lasertechnik (Lesson)
Kapitel 2
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- 1. wofür steht das Wort Laser wörtlich? Laser Amplification by Stimulated Emission Radiation
- 2. wo kommt Laser Licht in der Natur vor? » kommt nicht in der Natur vor » das Licht einer natürlichen Lichtquelle setzt sich aus verschiedene Wellenlänge unterschiedlicher Frequenzen zusammen » vollig regellos von Quelle ausgesandt
- 3. warum kommt Laserlicht nicht in der Natur vor? » siehe 2)
- 4. welche physikalische Eigenschaften unterscheiden Laserlicht von natürlichem Licht? i) hohe Fokussierbarkeit ii) hoch monochromatisch iii) große zeitliche und räumliche Kohärenz iv) hohe spektrale Energiedichte v) Erzeugung sehr kurzer Lichtimpulse
- 5. erläutern Sie den Begriff Kohärenz von Laserlicht » ?????
- 6. welche Eigenschaften zeichnen das Laserlicht für die Materialbearbeitung aus? » hohe Energiedichte, hohe Fokussierbarkeit
- 7. warum Laserlicht ist hoch monochromatisch? warum ist dies für die Materialbearbeitung wichtig? » ????
- 8. welche technischen Vorteile bietet das Laserlicht der nicht auf der hohen Kohärenz des Laserlichts beruht? » ?????
- 9. differenzieren Sie zw. einer spontane Emission und einer stimulierten Emission eines Lichtquants. » bei spontaner Emission emittiert angeregtes Ion ohne Ursache ein Photon ⇒ unterschiedliche Aurbreitungsrichtung, Polarisation und Phase » bei stimulierter Emission wird die Emission eines Photons durch eine äußere Ursache angeregt. ⇒ stimmen die Aurbreitungsrichtung, Polarisation, und Phase des anregenden und emittierten Photons überein
- 10. welche Anregungsarten kennen Sie die zur Erzeugung von Laserlicht genutzt werden? nennen Sie jeweils einen Lasertyp der die Anregungsart verwendet. i) Elektronenstoß : He-Ne Laser ii) Stoßanregung : CO2 Laser iii) opt. Pumpen : Nd:YAG Laser, Faserlaser, Scheibenlaser iv) Stromdurchgang in einem pn-Übergang : GaAs Laser
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- 11. erklären Sie den Begriff der Besetzunginversion » Schaffen einer stärkeren Besetzung des oberen Laserniveaus durch Zuführen/Pumpen von Energie
- 12. warum muss das Laser aktive Medium in der Regel gekühlt werden? ?????
- 13. warum haben die verschiedenen Laser aktiven Medien unterschiedliche Wirkungsgrate? ?????
- 15. erklären Sie die beiden Laserbedingungen » 1. Laserbedingung ⇒ durch Pumpen eines aktiven Mediums muss eine Besetzungsinversion erzeugt werden. » 2. Laserbedingung ⇒ die Anschwingbedingung , opt. Gewinn größer bzw. gleich der Summe aller Verluste im Resonator, muss erfüllt sein.
- 17. welche Bedingung muss erfüllt sein damit ein stabiler Resonator vorliegt? » stabiler Resonator ⇒ 0 ≤ gS1*gS2 ≤ 1 »instabiler Resonator ⇒ gS1*gS2 > 1 oder gS1*gS2 < 0 ∴ gS1 = 1 - L/a1 ; gS2 = 1 - L/a2 ∴ L : Resonatorlänge ; ai : Krümmungsradius des Spiegels
- 20. nennen Sie die beiden wichtigsten Laserbetriebsarten. wie werden Sie abgekürzt? i) kontinuerlicher Bertieb / continous wave (cw) ii) Pulsbetrieb / pulse wave (pw)
- 21. warum wird ein "Q-Switch" in einem Laser verwendet? » zur Erzeugung eines schlagartigen Lasers (Puls)
- 22. erklären Sie die Funktionsweise "Q-Switch" » der Q-Switch erhöht die Resonatorverluste -> der Laser schwingt nicht an. »das aktive Medium wird gepumpt, die Verstärkung erreicht ein Maximum. » schlagartige Erhöhung der Güte Q (Erniedrigung der Verluste), der Laser schwingt an, die gesamte gespeicherte Energie wird in einem stark überhöhten Impuls ausgekoppelt.
- 23. welche prinzipiellen Möglichkeiten zur Erzeugung von Laserimpulsen kennen Sie? i) rotierende Blende ii) Drehspiegel / -prisma iii) elektrooptischer Schalter iv) akustooptischer Schalter v) sättigbarer Absorber
- 24. erklären Sie die Funktionsweise eines elektrooptischen Schalters » durch Anlegen eines elektrischen Feldes ändern sich die doppelbrechenden Eigenschaften der Pockels- bzw. Kerr-Zelle. » d.h. die Brechungsindizes für den parallelen und senkrechten polarisierten Strahlungsanteil werden verschieden