CO2 Laser

Sogenannte Kohlendioxidlaser, auch CO2 Laser genannt, sind die industriell am häufigsten eingesetzten Lasergeräte. Dabei sind sie trotz geringer Kosten sehr effizient und leistungsfähig. Vorrangig werden sie zu Bearbeitungszwecken (Materialbearbeitung, Formgebung, Schneiden, Schweißen usw.) eingesetzt.

Aufbau, Prinzip und Funktionsweise eines CO2 Lasers

Einfach gesagt, ist jeder Gas-Laser im Prinzip wie eine Gasentladungslampe aufgebaut. Baut sich eine elektrische Spannung auf, wird das Gas zum Leuchten gebracht. Innerhalb der Laserkammer wird ein Gasgemisch aus Kohlenstoffdioxid und Stickstoff zum Reagieren durch Schwingen angeregt. Kollidieren beide Gase entstehen Photonen (Träger des Lichts) die zu einem Strahl gebündelt werden, das Kohlenstoffdioxid wird anschließend durch Helium wieder in den Ausgangszustand gebracht.

Kohlendioxidlaser operieren mit Infarotlicht, spezielle Materialien zur Abschirmung sind daher beim Bau eines solchen Lasers notwendig. Die Spiegeloptik besteht häufig aus Silber oder Gold (bei stärkeren Lasern), während die Linsenoptik aus Zink(selenid) oder Silizium besteht. Für die leistungsfähigsten CO2 Laser kommen Diamanten zum Einsatz, was jedoch kostensintensiv ist. Da die Wellenlänge durch Verwendung von Infarotlicht mit 10.6 µm (Mikrometer) über dem Spektralbereich des für den Menschen sichtbaren Lichts liegt, können keine üblichen lichtleitenden Materialien (Glas, Kunststoff oder Fieberglas) eingesetzt werden. Daher sind Spiegel bei diesen Lasern das entscheidende Element zur Funktionalität. Sie filtern und lenken das ausgesendete Licht so, dass ein fokussierter Strahl abgegeben wird, der intensiv genug für Bearbeitungszwecke wie Schneiden oder Schweißen ist.

Anwendung von CO2 Lasern

CO2 Laser sind in vielen Einsatzgebieten verwendbar. Die Palette reicht von Gravuren, über Materialbearbeitung und Formgebung (Schmelzen), bis hin zum Schneiden und Schweißen oder gar zur Anwendung in der (plastischen) Chirugie (Augenkorrekturen) und der Wissenschaft (Optik, Quantenmechanik). Laser arbeiten mit hoher Präzision und verdrängen damit alte Methoden für industrielle Arbeiten (z.b. Kappsäge). Es gibt konstantstrahlende Laser und Pulslaser. Letztere werden zur Abtrennung von Materialien beim Herstellen von Halbleitern (Hybridschaltkreise aus Keramik und Halbleiterelementen) verwendet. CO2 Laser haben eine Leistung in Bereichen von 10 W bis über 10 kW, was sich vorwiegend nach dem Anwendungsgebiet richtet. Niedrige Leistungen werden bei leichten Arbeiten, wie Gravuren oder Polituren verwendet, Laser mit einer Leistung von 5 kW oder mehr kommen beim Schweißen, Schleifen oder Schmelzen zum Einsatz.