Hoe werkt een laser?

Een laserstraal bestaat uit infrarood licht met een golflengte tussen 9600 en 10640 nanometer. Licht met een dergelijke golflengte is onzichtbaar. Maar desondanks zijn er veel toepassingen met laserlicht mogelijk. Een geconcentreerde bundel laserlicht heeft zoveel energie dat u hiermee gemakkelijk door allerlei materialen snijdt. Om die reden wordt de lasertechniek toegepast in snij- en graveermachines. Zo maken de freesmachines in de metaalindustrie plaats voor lasermachines. Die werken namelijk sneller, schoner, stiller en nauwkeuriger. Maar hoe werken lasers van een laser machine eigenlijk?

Het opwekken van een laserstraal

Wanneer u thuis de lichtschakelaar indrukt of omdraait, gaan er één of meer lampen branden. Om zichtbaar licht te creëren, hoeft er alleen maar stroom door een gloeidraad te lopen. Het opwekken van een laserstraal werkt iets minder eenvoudig.
Om een laserstraal te produceren moet er eerst energie worden opgewerkt. Het laserlicht ontstaat wanneer elektronen in atomen en moleculen van een energierijke toestand terugvallen in een lagere energietoestand. Bij zijn terugval naar de lagere energietoestand zendt het elektron een zogenoemde foton uit.
Wanneer veel elektronen terugvallen en op die manier samen veel fotonen uitzenden, ontstaat er licht in het infrarode spectrum.

Elektronen vallen terug na een botsing met een foton van een elektron met een vergelijkbaar energieniveau. Dit zichzelf versterkende proces van terugvallende en fotonen uitzendende elektronen wordt gestimuleerde emissie genoemd. Door dit proces te versterken met spiegels wordt het infrarode licht zo geconcentreerd dat er een lichtbundel ontstaat die we laserlicht of laserstraal noemen. De spiegels kaatsen het licht als het ware heen en weer door het lasergas en versterken hierbij de uitzending van het licht.

Hoe werkt een gaslaser?

De meeste lasermachines zijn gaslasers. In de laserbuis van een gaslaser zit meestal een mengsel van koolzuurgas (CO2), stikstofgas en heliumgas. Bij een
CO2-laser worden eerst stikstofmoleculen in de ontladingsbuis met behulp van een elektrische stroom in beweging gebracht. Die gaan hierdoor trillen. Maar stikstof is een molecuul dat zijn energie niet kwijt kan door fotonen af te geven. De stikstofmoleculen raken hun energie wel kwijt door de koolstofdioxidemoleculen in de ontladingsbuis aan te slaan. Die gaan vervolgens ook trillen en scheiden hierbij – na terugval op een lager energieniveau – wél fotonen af. Deze fotonen zijn de lichtdeeltjes die het infrarode licht produceren.
Behalve koolzuurgas en stikstofgas zit er ook heliumgas in de ontladingsbuis van een CO2-laser. Het helium draagt bij aan de gasvorming in reactie op de hitte die door de elektrische ontlading ontstaat. Ook helpt het helium de CO2-moleculen na hun trilling te laten terugkeren naar hun lagere energieniveau. Dit niveau is de basistoestand van de elektronen in de CO2-moleculen voordat die door de stikstofmoleculen werden aangeslagen.
De elektrische ontlading in de ontladingsbuis ontstaat door een stroom door deze buis te voeren. Dit kan door elektroden in de buis te plaatsen en daar een gelijkstroom door te laten lopen. Een andere methode werkt via uitwendige elektroden (condensatorplaten) waarop een wisselspanning wordt gezet.

Hoe werkt een fiberlaser?

Behalve gaslasers zoals CO2-lasers zijn er ook vaste stoffenlasers op de markt. In een vaste stoffenlaser wordt er geen gas als lasermedium gebruikt, maar een vaste stof. Het bekendste voorbeeld hiervan is fiber (glasvezel).
Een laserstraal die wordt opgewekt in een glasvezel heeft in vergelijking met een CO2-laserstraal een hoge straalkwaliteit, een kleine focusspot en grote puls mogelijkheden. Hierdoor kunt u met een fiberlaser op een snelle en efficiënte manier nauwkeurige markeringen in uiteenlopende materialen maken. De fiberlaser graveermachines van BRM Lasers kenmerken zich door een hoge betrouwbaarheid, lange levensduur en laag energieverbruik.

Met dank aan de tien keer zo kleine golflengte dan die van een CO2-laserstraal komt een fiberlaserstraal gemakkelijk door harde materialen zoals (edel)metaal. Wanneer u met een CO2-lasermachine iets op metaal wilt graveren, moet u het te bewerken materiaal eerst voorbehandelen met een spray. Bij een fiberlasermachine is dat niet nodig. De hoge straalkwaliteit en kleine focusspot van een fiberlaserstraal garanderen een fijne en nauwkeurige snede waarmee u zowel snel als zorgvuldig kunt werken. En dat zonder vervorming van het oppervlak. Want de hoogenergetische pulsen van een fiberlaser zorgen ervoor dat de aangestraalde moleculen direct overgaan in de gasfase. Een fiberlaser slaat de smeltfase over. Omdat smeltend materiaal vervormt, is dat een groot voordeel van de fiberlasertechniek.

Hoe maakt een lasermachine een laserstraal waarmee u kunt snijden?

Een laserstraal moet een heel smalle focus en een heel sterke concentratie hebben om ermee in een materiaal zoals metaal te kunnen snijden of graveren. Dat is dus een sterke, maar tegelijkertijd heel dunne lichtbundel. De diameter van de laserstraal van een lasersnij- of laser graveermachine bedraagt maar enkele fracties van een millimeter. Zo’n laserstraal wordt gemaakt door energie te blijven toevoeren in het lasermedium (de gasontladingsbuis met daarin het koolzuurgas) en de lichtdeeltjes in dat medium te blijven terugkaatsen. Hierdoor wordt de laserstraal steeds sterker en geconcentreerder. De twee parallelle spiegels waartussen de gasontladingsbuis is geplaatst zorgen voor de voortdurende weerkaatsing van het licht. De lichtbundel ontstaat door één van beide spiegels doorlatend te maken.

Meer weten?

Wilt u een demonstratie aanvragen voor een van onze BRM lasermachines? Gebruik dan de onderstaande knop. Vraag demonstratie Al overtuigd van de kracht van onze BRM Lasermachines? Vraag dan vrijblijvend een offerte aan. Wilt u meer weten over de lasermachines van BRM, download dan een van onze brochures.

BRM Lasersmachines

Original

CO2 lasers snijden en graveren met grote precisie en hoge snelheid vele soorten materialen van dik acrylaat tot papier.

BEKIJKEN

Portaal

BRM portaallasers zijn uiterst geschikt voor groter plaatwerk en komen in twee verschillende formaten.

BEKIJKEN

Metaal

De BRM metaallasers zijn uiterst geschikt voor het graveren en lasersnijden van allerlei metaalsoorten.

BEKIJKEN

Fiberlaser

De BRM Fiberlasers zijn geschikt voor snel graveren van afbeeldingen of teksten op metaal en kunstof..

BEKIJKEN