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Argon-Ionen-Laser

Argon-Ionen-Laser (Ar + -Laser) sind Gaslaser, bei denen das Lasermedium aus dem ionisierten Edelgas Argon besteht.

Mit Argon-Ionenlasern lassen sich neben Kupferdampf-Lasern derzeit die höchsten Strahlungsleistungen direkt im sichtbaren Spektralbereich erzeugen.

Argon besitzt bis zu zehn Laserlinien im blauen, grünen und gelbgrünen Bereich des optischen Spektrums.

Typische Parameter

optische Ausgangsleistung: 10 mW bis 100 W (typisch 50 mW bis einige Watt)

Strahlqualität: sehr hoch, Single-Mode-Betrieb

Strahldurchmesser: um 1 mm

Kohärenzlänge: bis zu 100 m

Wirkungsgrad: 0,05 … 2,5 % (je nach Ausführung)

Lebensdauer einer Gasfüllung bis zur Regeneration: ca. 500–2000 h je nach Röhrentyp (Verschleiß durch Diffusion, Entweichung, Verunreinigung)

Abmessungen für 50 mW optische Leistung: Laserkopf: (150×150×300) mm³, Versorgungsteil: (350×350×150) mm³ (Anschlussleistung 1,5 kW)

Leistung typisch: 1 - 5 Watt, bis hoch zu 100W und mehr

Anwendungen

Argon-Ionen-Laser werden allgemein in der elektrooptischen Forschung eingesetzt, dort

dienen sie unter anderem als optische Pumpquelle für andere Laser.

Neben dem Einsatz in Forschung und Entwicklung werden Argon-Ionen-Laser auch in der Unterhaltung (z. B. bei Lasershows), zur strukturieren Fertigung von Objekten, meist in Hochgeschwindigkeitsdruckmaschinen, Fotoplottern oder Holografie, sowie in der Medizin (Dermatologie) verwendet.

Aufbau

Argon-Ionen-Laser bestehen aus einer mit Argon gefüllten, vakuumdicht verschweißten Plasmaröhre. Diese Röhre ist normalerweise eine aus BeO (Berylliumoxid) bestehende Keramikröhre. BeO-Keramik besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit, was erforderlich ist, um den enormen Temperaturen des in ihr brennenden Plasmas widerstehen und die dabei freiwerdende Wärme abführen zu können. Je nach Modell und Leistung fließen in dem Plasma 3...60 A bei Spannungen von bis zu 500 V. Während kleine Argonlaser nur ca. 1...2 kW an Wärme erzeugen, bringen es die Größeren auf mehr als 13 kW. Diese hohe Wärmeleistung wird im Inneren der Plasmaröhre erzeugt und muss von dieser abgeführt werden, wofür sich BeO als geeignetes Material erwiesen hat. Diesen hervorragenden Eigenschaften steht jedoch die extreme Giftigkeit des BeO gegenüber. Während kleinere Laser bis 1 W meist mit Luft gekühlt werden können, ist bei größeren Geräten eine Wasserkühlung erforderlich. Aufgrund des hohen Leistungsbedarfes werden Argonlaser heute in vielen Bereichen durch frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser (DPSS) ersetzt, welche zwar nur eine Wellenlänge abgeben können, jedoch bei gleicher optischer Ausgangsleistung weniger als ein Zehntel des Leistungsbedarfes haben.

Typischerweise emittieren Argonlaser nur im sichtbaren Spektralbereich. Die Leistungsangabe bezieht sich dabei normalerweise auf die Summenleistung der sechs stärksten Linien von 514,5 nm bis 457,9 nm. Die stärksten und am häufigsten verwendeten Laserlinien eines Argonlasers