Theoretische Methoden Und Experimentelle Verfahren Zur Charakterisierung Von Hochleistungslaserstrahlung

ISBN-13: 9783519062271 / Niemiecki / Miękka / 1996 / 199 str.

Klaus-Jurgen Wittig

Opis

Seit der Entdeckung des Laserprinzips und den ersten Realisierungen funktionstuchtiger Laser im Laborstadium fand in den letzten Jahrzehnten ein geradezu rasanter technologischer Fortschritt auf dem Gebiet der Laserphysik statt, der den Laser aus dem rein akademischen Anwendungsbereich heraustreten und immer starker in den Brennpunkt technologischer Anwendungsmoglichkeiten rucken liess. Auf diese Weise hat sich neben der ursprunglichen Laserphysik schon lange die Lasertechnik als eigenstandige Disziplin etabliert. Die Anwen dungsgebiete des Lasers sind mannigfach. So sind Laser heutzutage unentbehrlicher Bestand teil optischer Prazisionsmesstechnik Sie finden aber auch direkt als Werkzeug Anwendung, so z. B. im Regime niedriger Leistungen als medizinisches Gerat oder im Regime hoher Leistungen zur Materialbearbeitung 1]. Es liegt auf der Hand, dass entsprechend des sich stetig erweiternden Anwendungspotentials und insbesondere des industriell anwendungs orientierten Charakters ganz neue Aspekte der Laseroptik an Bedeutung gewinnen, die durch die eher grundlagenorientierten laserphysikalischen Untersuchungen nicht erfasst werden. Die vorliegende Arbeit ist der Untersuchung von Fragestellungen gewidmet, die im Umfeld der Lasermaterialbearbeitung bedeutsam sind. Die hierbei relevanten Laserleistungen liegen im Kilowatt- bis Multikilowattbereich, und dementsprechend gewinnen neben den Strahlquel len als solchen auch die strahlruhrenden optischen Systeme an Bedeutung, da die Qualitat erzielbarer Bearbeitungsergebnisse sowie die erzielbaren Wirkungsgrade kritisch von der optischen Qualitat eines Laserstrahls abhangen. Eine grosse Bedeutung kommt hierbei zunachst einmal einer pragmatisch orientierten Quanti fizierung des Begriffs der Qualitat eines Laserstrahls zu, denn der industrielle Einsatz von Lasern im grossen Massstab setzt einen international anerkannten begrifflichen Konsens voraus, um eine konstruktive Markterschliessung zu gewahr

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Einordnung der paraxialen Wellenoptik in die Gesamttheorie.- 3 Die algebraische Beschreibung paraxialer optischer Systeme.- 4 Statistische Momente in der Laseroptik.- 5 Experimentelle Verfahren zur Bestimmung statistischer Momente.- 6 Der Einfluß von Phasenabemationen auf die Strahlpropagation.- 7 Numerische Umsetzung des algebraischen Fonnalismus der wellenoptischen Propagation.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.

Blurb

Die Lasertechnologie ist innerhalb der letzten drei Jahrzehnte zu einer Schlüsseltechnologie avanciert, die sich durch ein ungemein breites Anwendungsspektrum auszeichnet. Mit der Verfügbarkeit hoher Leistungen bei CO2-Lasern sowie zunehmend auch im Festkörperlaserbereich hat der Laser mittlerweile auch seinen festen Platz in der Materialbearbeitung gewonnen. Für eine effiziente Kontrolle und Steuerung lasergestützter Bearbeitungsprozesse ist hierbei eine praktikable optische Charakterisierung der Laserstrahlung unerläßlich. Hierauf basierend werden die wellenoptischen Propagationseigenschaften von Laserstrahlung einer kritischen Analyse unterzogen, um daraus theoretisch konsistente und meßtechnisch praktikable Charakterisierungsvorschriften abzuleiten. Nach einer Standortbestimmung innerhalb der Maxwellschen Elektrodynamik wird gezeigt, wie sich die Propagation von Laserstrahlung als quantenmechanische Problemstellung interpretieren lößt. Der damit verfügbare formale und methodische Apparat wird verwendet, um zu einer reduzierten, unter industriellen Bedingungen praktikablen Propagationstheorie zu kommen, welche insbesondere den Einfluß allgegenwärtiger Aberrationen und Aperturen berücksichtigt. Auf der Basis der theoretischen Vorgaben wird schließlich ein meßtechnisches Verfahren entwickelt, welches die Bestimmung aller für die Propagation relevanter Strahlparameter auf Leistungsmessungen zurückführt. Anhand ausführlicher Parameterstudien und Messungen wird das Potential dieses Verfahrens aufgezeigt. Aus dem Inhalt Wellenoptische und algebraische Beschreibung der Laserstrahlpropagation - Strahlmomente - Strahlpropagationsfaktor - Lasermoden - Strahldegradation durch Aberrations- und Apertureinflüsse - Berechnung und Propagation von Strahlkennzahlen - Messung von Strahlkennzahlen