 | Newsletter – Nr 2
GaAs – ein Material feiert sein Comeback
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Bei den meisten Roboteranwendungen kommen kontinuierlich strahlende CO2-Laser mit CW-Leistungen von 2 betragen (zum Vergleich: typische Multikilowatt Hochleistungslaser-Analgen bringen es nur auf ca. 1 kW/cm2!) die auf der Fokussierlinse anliegen!
Hier kann ein anderes Linsenmaterial u.U. Abhilfe schaffen: Galliumarsenid (GaAs). GaAs war lange Zeit ein gängiges Substratmaterial für transmissive Laseroptiken, wurde dann aber – hauptsächlich wegen Verfügbarkeit, Preis und besserer Absorptionseigenschaften – von Zinkselenid (ZnSe) verdrängt. GaAs absorbiert zwar stärker (und ist deswegen nur bedingt für Hochleistungsanwendungen verwendbar), aber dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit wird eine Linse aus GaAs sehr gut mit hohen Leistungsdichten (im Bereich von Multikilowatt pro cm2) fertig. Eine gute Wärmeankopplung an die Linsenhalterung ist dafür Voraussetzung. Besonders gut eignet sich dieses Material daher für Eingangslinsen in Strahlaufweitungsteleskopen, wie man sie bei Laser-Robotern findet um den Strahl besser zu kollimieren.
Ferner eignet sich GaAs auch bei Laseranlagen mittlerer Leistung (≤2 kW) als Schneidlinse, wenn die Lasermaschine in stark verunreinigter Umgebung (Staub, Rauch, Dämpfe, Partikel) betrieben wird. Der im Vergleich zum ZnSe höhere Brechungsindex des GaAs hat außerdem – bei Verwendung als Schneidlinse – einen positiven Effekt: der Brennpunkt-Durchmesser verkleinert sich (s. Abbildung). Die dadurch erreichte höhere Leistungsdichte im Fokus ermöglicht somit verbesserte Schneidparameter. |
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Die Härte des GaAs-Materials in Verbindung mit hohem E-Modul und sehr guter Wärmeleitfähigkeit ist in rauer Industrie-Umgebung von Vorteil, da es sich unter solchen Bedingungen viel "gutmütiger" verhält als das relativ weiche, thermisch träge Zinkselenid.
Diamant wäre natürlich ein noch besseres Material... |
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| Martin Benzing (Tel.: +49-6151-8806-23, E-mail: mbenzing@ii-vi.de). |
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