Um verstehen zu können, wie Lasermarkierer funktionieren, muss man zunächst wissen, wie Laserstrahlung entsteht:
Laserstrahlung
Laser steht für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“, was so viel bedeutet wie „Lichtverstärkung durch angeregte Emission von Strahlung“.
Voraussetzung für Laserstrahlung ist ein laseraktives Medium, das
- gasförmig (zum Beispiel Kohlendioxid (CO2)),
- fest (zum Beispiel Neodym (Nd) oder Yttrium (Y)) oder
- flüssig (zum Beispiel Fluoreszenzfarbstoff) sein kann.
Diesem Medium wird von außen Energie zugeführt. Das kann auf verschiedene Arten erfolgen. Meistens wird ein elektromagnetisches Strahlungsfeld unter Verwendung von Lichtwellen (Photonen) eingesetzt. Dieser Vorgang wird „Optisches Pumpen“ genannt. Das Pumpen regt die Atome bzw. Moleküle des laseraktiven Mediums energetisch an. Sie werden „gezwungen“, ihren Überschuss an Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung bzw. Photonen abzugeben.
Ein optischer Resonator schickt die erzeugte Laserstrahlung zum Beispiel mit Hilfe zweier einander gegenüberliegend angeordneter und hochgradig reflektierender Spiegel immer wieder phasenrichtig in das Lasermedium zurück und verstärkt es dadurch. Da einer der Spiegel teildurchlässig ist, wird ein Teil der erzeugten Strahlung ausgekoppelt und als Laserstrahlung genutzt. So wird Licht durch die Absorption und Abstrahlung von Energie derart verstärkt, dass es als Strahlung austritt.
Die Wellenzüge der von einem Laser abgegebenen Strahlung haben die gleiche Intensität, entstehen zur gleichen Zeit und bewegen sich in dieselbe Richtung fort. Sie sind somit zeitlich und räumlich kohärent. Fast alle Wellenzüge haben zudem die gleiche Wellenlänge. Daher ist Laserstrahlung einfarbig.
Lasermarkierer
Voraussetzung für die Lasermarkierung ist ein hohes Absorptionsvermögen der Laserstrahlung durch den zu markierenden Werkstoff. Die Strahlung darf nicht zu sehr reflektiert werden, weil sonst die „Wirkung“ verloren geht. Das Absorptionsvermögen ist stark abhängig von der Wellenlänge der Laserstrahlung.
Lasermarkierer arbeiten größtenteils gepulst. Das heißt, sie führen dem laseraktiven Medium gezielt Energie zu. Da die Pulsdauer somit variabel ist, kann die Intensität der Laserstrahlung reduziert oder (um ein Vielfaches) erhöht werden. Das kann besonders bei der Markierung von Metallen wichtig sein.
Markierverfahren
Für die Lasermarkierung selbst gibt es drei verschiedene Verfahren:
- Meistens kommt das sogenannte Vektorverfahren zum Einsatz. Hierbei setzt sich die Markierung aus einzelnen Vektoren (Linien) zusammen. Da der Laserstrahl mit Hilfe zweier hochgradig reflektierender Spiegel sehr präzise gelenkt wird, entsteht ein sehr scharfes Markierergebnis.
- Das Maskenverfahren wird vor allem zur Markierung von bewegten Objekten eingesetzt. Hier durchstrahlt der Laser eine Schablone, die den Markierinhalt enthält.
- Beim Rasterverfahren überfährt der Laser die Oberfläche rasterförmig, sodass Zeile für Zeile die gewünschte Markierung entsteht.
Folgendes Video veranschaulicht die Funktion von Lasermarkierern:
