 | Newsletter – Nr 6
Polarisation beißt nicht – Teil II
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In der letzten Ausgabe von „Auf den Punkt gebracht“ haben wir die „Polarisation“ als wichtige Eigenschaft des Lichts und speziell des Lasers kennen gelernt. Wir haben uns dabei über ein Gedankenexperiment verdeutlicht was es heißt, linear polarisiertes Licht zu haben und was S-Polarisation bzw. P-Polarisation bedeutet.
Allerdings sind diese beiden linearen Polarisationen kaum geeignet, um Materialien (z.B. Metalle) optimal zu schneiden oder zu schweißen. Hier kommt es auf die Richtungs- Unabhängigkeit der Bearbeitung an. Wie bereits in einem früheren Artikel ausgeführt, ist diese aber im Fall linearer Polarisation nicht gegeben. Man hat es vielmehr mit einer Vorzugsrichtung zu tun, bei der der Schnitt besonders gut ist, wenn man in Richtung der Polarisation schneidet. Ist die Polarisation senkrecht zur Schnittrichtung, wird das Schneidergebnis dagegen (besonders im Dickblechbereich) schlecht.
Man kann sich dies vorstellen, als würde man eine Scheibe Brot mit einem Messer schneiden, das die Richtung nicht verändern kann. Will man einen Kreis aus dem Brot schneiden und die Klinge zeigt in Schnittrichtung, ist der Schnitt sauber. Sobald man aber dem Umfang des Kreises weiter folgt, ohne die Ausrichtung der Klinge zu verändern, wird der Schnitt immer schlechter, bis schließlich nach einem viertel Kreis die Klinge das Brot nur noch reißt.
Um dies zu vermeiden, könnte man die Klinge beim Kreisschnitt mitführen. Dies funktioniert beim Frühstück recht einfach, für Laser ist es jedoch relativ aufwendig (aber möglich!). |
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Abb. 1 Eine linear polarisierte Wolke wird durch einen 90°-Phasenschieberspiegel in 2 gleich große, senkrecht aufeinander stehende Komponeneten aufgespalten (oben) und dann um 90° zueinander verschoben
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Für Laserstrahlung geht man daher meist einen anderen Weg. Man polarisiert das Licht zirkular statt linear. Zirkular polarisiert ist ein Laser dann, wenn die s-polarisierte Komponente und die p-polarisierte Komponente eine 90°-Phasenverschiebung zueinander aufweisen. Sind die Amplituden für die S- und P-Komponente gleich groß, dreht sich die Polarisation schraubenförmig um die Ausbreitungsrichtung des Lichts. Schaut man (theoretisch, nicht in der Praxis!!) in den Strahl hinein, rotiert die Polarisation auf einer Kreisbahn (daher zirkular). Bleibt man beim Analogon des Kreisschnittes in einer Brotscheibe, so verwendet man mit zirkular polarisierter Strahlung einen dünnen Draht anstelle des Messers. Die Schneidergebnisse sind dann unabhängig von der Schneidrichtung.
Sind die Amplituden des Lasers nicht exakt gleich oder liefert der Phasenschieberspiegel keine 90°-Phasenverschiebung, erhält man an Stelle der zirkularen Polarisation eine elliptische Polarisation. Schaut man in den Laserstrahl, erkennt man eine elliptische Bahn der Polarisation. Der Laserschnitt hat in diesem Fall wieder eine Vorzugsrichtung und ist nicht optimal. |
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Abb. 2 S- und P-Polarisation
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Um zirkular polarisiertes Licht zu erzeugen, verwendet man im allgemeinen sogenannte 90°-Phasenschieberspiegel (RPR). Bei diesen ist die exakte Ausrichtung im Laserstrahl von enormer Bedeutung. Schon kleinste Winkel- Abweichungen führen zu elliptischen Polarisationen und daher zu nicht optimalen Schneidergebnissen.
Schlimmer noch ist eine mangelnde Qualität des RPR-Spiegels. Weist dieser eine von 90° abweichende Phasenverschiebung auf, erhält man wieder eine elliptische Polarisation des Strahls, die allerdings nicht durch Justieren korrigiert werden kann! II-VI stellt diese Spiegel seit vielen Jahren mit geringsten mechanischen und optischen Toleranzen her. Fragen Sie einfach einmal nach. |
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| Ihr Ansprechpartner: |
| Martin Benzing (Tel.: +49-6151-8806-23, E-mail: mbenzing@ii-vi.de). |
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