Werbeartikel Lexikon - Multigate G.m.b.H.

Lasertechnik

Faszination Lasertechnik
Die industrielle Lasertechnik hat in den letzten 30 Jahren eine äußerst dynamische Entwicklung erfah-ren. Ein wesentlicher Grund für den Siegeszug dieser Technologie ist das breite Anwendungsspektrum, das bis heute noch nicht ausgeschöpft ist.
Laser sind in der Telekommunikation über Glasfasernetze und in der Unterhaltungselektronik (CD-/DVD-Player) nicht mehr wegzudenken. In der Materialbearbeitung lassen sich mittels Laser unterschiedlichste Werkstoffe schneiden, bohren, schweißen, härten, markieren, reinigen, beschichten, sintern, rekristallisieren, glätten usw. Darüber hinaus gibt es etliche laserinduzierte chemische Prozesse wie Ätzen, Mikrostrukturieren oder Abscheiden von Material aus der Gasphase, die verstärkt genutzt werden. Für medizinische Anwendungen im Bereich der Ophthalmologie (Augenheilkunde) und der Dermatologie (Heilung von Hautkrankheiten) bzw. Kosmetik sind Laser seit Jahren etabliert - neue Anwendungen befinden sich in der Entwicklung (z.B. Gefäßchirurgie, selektive Zerstörung von karzinogenem Gewebe).
Immer wieder werden neue Anwendungen vorgestellt: So wurde 1997 der Nobelpreis für Physik an eine Forschergruppe verliehen, die mittels Laser Materie sehr nahe an den absoluten Nullpunkt (-273,1 oC) gekühlt hatte ("Laser-Cooling").
Die Lasertechnik hat in den unterschiedlichsten Bereichen von Wissenschaft und Technik Einzug gehalten.
In der Industrie ist die Lasertechnik zur Querschnitts- und Schlüsseltechnologie geworden. Anwendungen finden sich im Maschinenbau, der Halbleiter-, Lebensmittel-, Elektro-, Druck-, Verpackungs-, Rüstungs- und Automobilindustrie. So kommen z.B. in jedem Serien-Pkw eine Reihe von Laserbearbeitungsprozessen zur Anwendung: Schweißen der Karosseriebleche, Beschriften im "Tag- und Nacht-Design", Markieren von Motorteilen oder Mikrostrukturieren der Zylinderlaufbahnen (zur Verringerung von Verschleiß und Ölverbrauch) sind dafür nur einige Beispiele. Auch in der gewerblichen Wirtschaft steigen zunehmend Verbreitung und Akzeptanz für den Einsatz von Lasern. In einigen Segmenten ist diese neue Technologie vollständig etabliert.
Die folgenden Ausführungen sollen einen ersten Überblick über die Lasertechnik, deren Anwendungen und ihre spezifischen Vorteile geben. Vorbestellt werden der elementare Aufbau und das Funktionsprinzip sowie der Einsatz der Lasertechnologie.

Bedeutung der Lasertechnik für den Werbeartikelmarkt
Von steigender Relevanz sind Laser für den Werbeartikelmarkt zum Individualisieren und Veredeln unterschiedlichster Oberflächen. Wurden in der Vergangenheit vorzugsweise metallische Werkstücke (z.B. Messerklingen, Schreibwaren des gehobenen Preissegmentes) mittels Lasergravur individu-alisiert, kommt der Laser heute auch bei anderen Werkstoffen zum Einsatz. Durch sinkende Investitionskosten für Laserbeschriftungsanlagen und geringe laufende Kosten wird wirtschaftliche Beschriftung auch von günstigeren (nichtmetallischen) Werbeartikeln möglich. So wird z.B. auch die Holzbürste als Werbeträger oder der Schirmgriff per Laser individualisiert - selbst das Lasern von z.B. Äpfeln ist ohne negativen Einfluss auf Geschmack und Haltbarkeit möglich. Des Weiteren können auch auf Werbeartikel aus Plastik (z.B. Feuerzeuge, Kugelschreiber), Texte und kleine Grafiken (z.B. Firmenlogos) mit hoher Geschwindigkeit aufgebracht werden.

Geschichte und wirtschaftliche Bedeutung
Laser-Grundlagenforschung wurde in den 50er und 60er Jahren in den USA und der damaligen UdSSR durchgeführt. Den ersten im sichtbaren Spektrum emittierenden Laser - einen Rubinlaser - realisierte 1960 Theodore Maiman (Hughes Research Labs, USA). Unverzichtbare theoretische Vorarbeit wurde schon mehr als 40 Jahre davor von Albert Einstein geleistet, der 1917 den Effekt der "stimulierten Emission" postulierte.
Bedingt durch diese Historie waren die USA lange Zeit bei Forschung und Anwendung führend. Nach wie vor werden in der US-Industrie die meisten Laser eingesetzt. Europa hat jedoch in den 80er Jahren durch verstärkte Investitionen in Forschung und Entwicklung die Vorreiterrolle im Bereich det industriellen Hochleistungslasertechnologie übernommen. Besonders in Deutschland haben sich namhafte "klassische" Maschinenbauer zu Herstellern und Technologieführern von Hochleistungslasern und lasergeschützte Bearbeitungsmaschinen entwickelt. Bei der Produktion von C02-Lasern im unteren Leistungsbereich bis etwa 200 Watt sind aber weiterhin die USA dominant. Diese Laser werden in großen Stückzahlen vor allem in Beschriftungs- und Gravieranlagen eingesetzt.

Grundlagen der Lasertechnik
Ganz allgemein formuliert sind Laser Maschinen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, die teilweise kohärent ist und im Vergleich zu anderen Strahlungsquellen sehr schmalbandig emittiert wird. Für das menschliche Auge sichtbare elektromagnetische Strahlung (Wellenlängen zwischen etwa 400 nm bis 750 nm) ist bekannt unter dem Begriff "Licht".
Kommerziell erhältliche Laser emittieren in einem Wellenlängenbereich von 157 nm (F2-Laser, sog. "Vakuum-Ultraviolett" oder auch "UV-C") bis über 10 µm (z.B. C02-Laser, 10,6 µm, sog. "Infrarot C").
Das Akronym "LASER" steht für "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", zu Deutsch "Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission". Damit beschreibt dieser Begriff einerseits das zugrunde liegende physikalische Prinzip, andererseits steht er für ein Gerät, das dieses Prinzip nutzt, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
Jeder Laser besteht aus drei Komponenten (Grafik 2): 1. einer Energiequelle, 2. einem laseraktiven Medium und 3. einem Resonator. Eine geeignete Energiequelle versorgt ("pumpt") das laseraktive Medium, das ab einer gewissen Schwellintensität zu strahlen beginnt. Mittels der stimulierten Emission und des Resonators wird die Strahlung verstärkt und gerichtet.
Der Resonator besteht aus zwei Spiegeln, wobei einer - oft als "End-", manchmal als "Rückspiegel" bezeichnet - idealerweise zu 100% reflektiert. Der andere Spiegel - als "Auskoppelspiegel" bezeichnet - hat zwischen etwa i% bis 50%Transmission ("optischer Durchlass"). Dieses transmittierte Licht bildet den Laserstrahl. Das Licht wird also zwischen beiden Spiegeln hin- und hergeworfen und teilweise ausgekoppelt. Im dazwischen liegenden laseraktiven von Medium wird es bei jedem Durchlauf verstärkt.
Die Wellenlänge eines Laserstrahls hängt vom Lasermedium ab, das in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen kann. Laser werden fast immer nach ihrem jeweiligen laseraktiven Medium benannt. Die in der Industrie am weitesten verbreiteten Laser sind der C02-Laser (Kohlendioxid als aktives Medium), und der Nd:YAG-Laser (sprich: "Neodüm JAG", Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall als Medium). Für die Herstellung von Mikrochips (z.B. Pentium IV) sind sogenannte Excimer-Laser im Einsatz, zumeist KrF (Kryptonfluorid) und ArF (Argonfluorid). Diese Laser, die ein Gasgemisch als aktives Medium haben, emittieren im UV-Bereich.
Für die in Haushalten verwendeten Laser (z.B. Laserpointer, CD-/DVD- Player und Laserdrucker) kommen Halbleiterlaser mit Leistungen im Milli- watt-Bereich zum Einsatz, deren Herstellungskosten heute unter einem Euro liegen

Das Besondere der Laserstrahlung
Im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen hat der Laser eine weitaus größere Kohärenz und damit verbundene geringe Spektralbreite (Farbreinheit). Kohärenz gibt an, wie lange (zeitlich und räumlich) eine reale Welle mit einer mathematisch idealen Welle beschrieben werden kann. Es gibt also die zeit-liche Kohärenz, die die Abstrahlungsdauer des idealen Wellenzuges angibt, und die räumliche Kohärenz, die angibt, wie lange dieser Wellenzug ist (Grafik 1).
Diese Kohärenzlänge beträgt für thermische Strahler (z.B. Glühbirne, Sonne, Feuer etc.) etwa nur einen Mikrometer, d.h. einen tausendstel Millimeter. Niederdruck-Gasentladungslampen (z.B. Natriumdampflampe, Neonröhre usw.) haben Kohärenzlängen bis zu 0,3 m, während Laser Kohärenzlängen bis zu einigen Kilometern haben können. Das bedeutet, dass herkömmliche Strahler viele kurze Wellenpakete unterschiedlicher Wellenlänge und Amplitude ("Stärke" bzw. Höhe der Wellenberge) abstrahlen, während Laser lange Wellenzüge mit nahezu gleicher Wellenlänge emittieren.
Aus der Kohärenz ergibt sich physikalisch zwingend, dass der Strahler sehr farbrein, d.h. schmalbandig emittiert. Je größer die Kohärenzzeit bzw. -länge, desto schmaler wird das Emissionsspektrum.
Eine Glühlampe emittiert alle Farben des Regenbogens, aber auch Strahlung größerer Wellenlänge (Infrarot), die als Wärme wahrnehmbar ist. Die Kombination aller Farben des Regenbogens wird vom Auge als weißes Licht erfasst. Der Laser hingegen emittiert nur in einem kleinen Wellenlängenbereich um die durch das laseraktive Medium vorgegebene Wellenlänge.
Diese Eigenschaft wird z.B. ganz gezielt in der Medizin eingesetzt, wo durch die Wahl der Wellenlänge bzw. des Lasertyps bestimmt werden kann, welcher Bestandteil des menschlichen Körpers (z.B. Horn- oder Netzhaut) die Strahlung absorbiert.
Aus der Kohärenz und der damit verbundenen Farbreinheit der Laserstrahlung ergeben sich weitere wichtige Eigenschaften:

Geringe Divergenz
Die Aufweitung des Strahldurchmessers mit zunehmender Entfernung heißt Divergenz. Im Vergleich zu allen anderen Strahlungsquellen ist diese bei einem Laserstrahl am geringsten. Da der Laserstrahl nahezu parallel ist, kann er im Vergleich zu der Strahlung anderer Quellen über weitaus größere Distanz geführt werden. Aufgrund der Wellennatur des Lichts ist die Erzeugung eines perfekt parallelen Strahles aber prinzipiell nicht möglich.

Hohe Fokussierbarkeit
Für die meisten Bearbeitungsprozesse ist eine hohe Intensität im Brennpunkt, d.h. der Wechselwirkungszone der Laser-Materie, erforderlich. So beträgt z.B. die Spitzenintensität bei Laserschneidanlagen einige Millionen Watt pro Quadratzentimeter. Diese hohe Intensität ist u.a. deswegen erreichbar, weil schmalbandiges Licht sich besser fokussieren lässt als breitbandiges. Über Intensität und die Wechselwirkungszeit kann kontrolliert werden, ob ein Material erwärmt (z.B. für Anlassmarkierung auf Metallen), geschmolzen (z.B. Rekristallisierung einer dünnen Siliziumschicht bei TFT-Bildschirmen) oder verdampft (z.b. schneiden, bohren) werden soll.

Interferenzfähigkeit von Laserlicht
Eine weitere Eigenschaft des Laserlichts ist die ausgeprägte Interferenzfähigkeit. Überlagern sich zwei kohärente Wellenzüge gleicher Amplitude so, dass ein Minimum ("Wellental") auf ein Maximum ("Wellenberg") trifft, so löschen die Wellen einander aus (sogenannte "destruktive Interferenz") - trifft jedoch ein Maximum auf ein Maximum, verdoppelt sich die Amplitude (sogenannte "konstruktive Interferenz"). Dieses Phänomen wird z.B. zur genauen Längenmessung genutzt.

Aufbau und Funktion von Laserquellen
Ein Laser besteht, wie oben bereits ausgeführt, aus zwei Spiegeln: dem möglichst zu 100% reflektierenden Endspiegel und dem teildurchlässigen Auskoppelspiegel, einem dazwischenliegenden laseraktiven Medium und einer Energiequelle, die das Medium pumpt, d.h. mit Energie versorgt (Grafik 2). Oft ist noch eine Kühlung erforderlich, die Verlustwärme vom laseraktiven Medium abführt.
Normalerweise schwächt Materie elektromagnetische Strahlung beim Durchgang mehr oder weniger stark. Dabei ist die Absorption (Schwächung) vom Material selbst und von dessen Dicke abhängig. Licht wird z.B. durch Fensterglas weniger stark absorbiert als durch Rauchglas gleicher Dicke. Wird aber nun Materie mit genügend hoher Pumpleistung versorgt, so kommt es aufgrund der von Einstein vorhergesagten "stimulierten Emission" zur Verstärkung einer einfallenden elektromagnetischen Welle. Die Verstärkung ist vom Material des laseraktiven Mediums, dessen Dicke und der Pumpleistung abhängig.
Anregung von Materie: Wird Materie mit Energie versorgt, so bleibt diese für meist nur kurze Zeit in Form von "angeregten Zuständen" von Atomen oder Molekülen gespeichert. Die angeregten Zustände geben die aufgenommene Energie rasch als elektromagnetische Welle z.B. in Form von Wärme oder Licht wieder ab. Dieser Prozess ist jedem z.B. bei den Leuchtziffern einer Armbanduhr bekannt. Diese sogenannte "Phosphoreszenz" - also das Nachleuchten einer zuvor bestrahlten Probe - findet aber im Unterschied zur Anregung bei Lasern auf viel größeren Zeitskalen statt und ist deswegen leicht zu beobachten. Das Bestrahlen der Ziffernblätter entspricht dem Pumpen beim Laser.
Stimulierte Emission: Wird angeregte Materie, die also die zugeführte Energie noch nicht abgeben konnte, weiter mit Energie (einer elektromagnetischen Welle) versorgt, so "löst" die einfallende Welle die gespeicherte Energie kohärent aus der Materie. D.h., die einfallende Welle hat angeregte Materie zur Abgabe der in ihr gespeicherten Energie stimuliert. Einfallende und stimulierte Welle sind kohärent ("im Gleichschritt") zueinander, d.h. sie haben auch gleiche Wellenlänge und Amplitude. Darüber hinaus interferieren sie konstruktiv - die Amplitude ("Intensität") der einfallenden Welle wird also verdoppelt (Grafik 3). Das ist das 1917 von Einstein vorhergesagte Prinzip der "stimulierten Emission".
Resonator: Bei jedem Durchgang einer elektromagnetischen Welle durch das angeregte laseraktive Medium erfolgt also eine Verstärkung. Falls der Endspiegel zu 100% reflektiert, ist die Anzahl der Durchläufe ausschließlich durch den Transmissionsgrad des Auskoppelspiegels festgelegt: Je mehr ausgekoppelt wird, desto geringer ist die Anzahl der Durchläufe der verbleibenden reflektierten Welle und desto geringer ist auch die Strahlqualität des ausgekoppelten Laserstrahls. Der ausgekoppelte Strahl ist parallel zur Hauptachse des Resonators, die zwischen den beiden Spiegeln verläuft.

Wichtige industrielle Lasertypen
Der C02-Laser, ein 1964 erstmals realisierter (Bell Labs, USA) Gaslaser, bildet das Rückgrat der industriellen Lasertechnik. Aufgrund der hohen Stückzahlen, langer Entwicklungszeit und damit verbundenen Verbesserungen, des vergleichsweise hohen Wirkungsgrades von bis zu 20% und gewaltiger Dauerleistungen bis etwa 50 kW ist dieser Lasertyp zu großer Verbreitung gelangt. Der Nd:YAG-Laser, ein ebenfalls von den Bell Labs (USA) 1964 erstmals realisierter Festkörperlaser, ist aber im Begriff, den C02-Laser von seiner marktbeherrschenden Stellung abzulösen. Ein wesentlicher Grund dafür ist eine heutzutage wirtschaftlich verfügbare und für YAG-Kristalle optimierbare Pumpquelle: LEDs (Leuchtdioden) bzw. Laserdioden. Verbesserte Produktionsmethoden des mit Neodym dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Kristalls und neue Resonatorgeometrien ("Scheibenlaser" und "Slab Läser") anstatt vorher verwendeter zylindrischer Kristallstäbe taten ein Übriges.
Sogenannte Excimer-Laser, seit Mitte der 70er Jahre verfügbar, sind spezielle im UV-Bereich emittierende Gaslaser, die zur Mikrobearbeitung oder auch zur Belichtung von integrierten Schaltungen (Photolithographie) in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Für den gewerblichen Bereich haben diese kostenintensiven Laser jedoch keine Bedeutung erlangt. Grafik 4 gibt einen Überblick über die in der Industrie am häufigsten eingesetzten Lasertypen.

Funktionsweise eines C02-Lasers
Der C02-Laser arbeitet mit einem Gasgemisch aus Stickstoff (N2), Kohlendioxid (C02) und Helium (He), die im Verhältnis von etwa 1:1:8 vorhanden sind. Dieses Gasgemisch befindet sich entweder in einer versiegelten Laserröhre (sogenannte "Sealed Off"-Laser) für Laserleistungen bis etwa 500 W, oder wird kontinuierlich mittels Pumpe umgewälzt (sogenannte "geströmte Laser"). Dies ist bei höheren Laserleistungen notwendig, um Verlustwärme abzuführen und damit auch chemische Reaktionen des Stickstoffes und des Kohlendioxides hintanzuhalten. Sealed Off-Laser haben keine bewegten Tei- lr, sie sind sehr kompakt und langlebig.
Das Lasermedium C02wird indirekt über Stickstoff angeregt. Nachdem ein angeregtes C02-Molekül durch stimulierte Emission "gelast" hat, verfügt es noch über Restenergie, die an Heliumatome abgegeben werden muss, damit neuerlicher Energietransfer durch ein N2-Molekül möglich ist.
Ein CO2-Laser wird mittels Gasentladung (in jeder Neonröhre findet Gasentladung statt) gepumpt. Eine an zwei innerhalb der Laserröhre befindliche Elektroden angelegte Hochspannung bewirkt, dass die N2-Moleküle (elektronisch induziert) zu vibrieren beginnen. Diese Vibrationsenergie übertragen sie durch Stöße vorzugsweise an die C02-Moleküle, die ebenfalls in Vibration versetzt werden. In diesem Zustand können die C02-Moleküle lasen, wobei sie hauptsächlich infrarotes Licht mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometern abgeben. Nachdem die vorher vibrierenden CO,-Moleküle durch Abstrahlung Energie abgegeben haben, besitzen sie noch Restenergie, die in einer Rotation des Moleküls gespeichert ist. Diese Energie geben sie bevorzugt an die Helium-Atome ab, die dadurch beschleunigt werden, d.h. kinetische Energie (Bewegungsenergie) erhalten. Schlussendlich geben die schnellen Helium-Atome ihre Energie beim Aufprall an die Innenwand der Laserröhre (bei Sealed Off-Lasern) oder an die Innenwand des Gaskreislaufes (bei geströmten Lasern) ab. Die daraus resultierende Wärme muss mit einer geeigneten Kühlung abgeführt werden. Der "Staffellauf" der Energietransfers sieht also kurz gefasst so aus:
Im Resonator werden als Auskoppelspiegel zumeist ein teildurchlässiger Zinkselenid-Spiegel und als Endspiegel ein vergoldeter Kupferspiegel oder ein Siliziumspiegel verwendet.

Aufbau eines Nd:YAG-Lasers
In der Realisierung eines Festkörpers als Lasermedium liegt meistens die größte technologische Herausforderung: Dieser Festkörper muss hochrein, aber gezielt dotiert und am besten einkristallin vorliegen. Außerdem soll er zugeführte Energie mit möglichst hoher Effizienz umsetzen und somit Verlustwärme minimieren. Ein Festkörperlaser kann sich bei hoher Pumpleistung durch die eigene Verstärkung zerstören. Daher muss das Lasermedium einer möglichst hohen Energiedichte standhalten können.
Die Schreibweise Nd:YAG bedeutet, dass in einem Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall (chemisch: Y3A15012) Yttrium- (chemisches Symbol: Y) Ionen durch Neodym- (chemisches Symbol: Nd) Ionen ersetzt wurden. Beim Nd:YAG-Laser liegt die Dotierung (der Ersetzungsgrad) zwischen 1 und 3%. Je höher der Dotierungsgrad, desto höher wird auch die Laserleistung, desto geringer wird aber die Strahlqualität.
Die Energiezufuhr erfolgt optisch, d.h. der Nd:YAG-Kristall wird beleuchtet. Dabei werden die Neodym-Ionen (Nd3+) elektronisch angeregt. Als Pumpquellen kommen Krypton-Bogenlampen, Halogenlampen, Xenon-Blitz-lampen, Leuchtdioden oder Laserdioden zum Einsatz.
Letztere sind, kurz gesagt, geeignete Leuchtdioden, deren Grenzflächen so verspiegelt wurden, dass sie einen Resonator bilden. Laserdioden sind also elektrisch gepumpte und extrem kompakte Halbleiterlaser (diese sind eine Untergruppe der Festkörperlaser). Der hohe Wirkungsgrad der Dioden (damit werden ab jetzt LEDs und Laserdioden bezeichnet) selbst, die exakte Ansteuermöglichkeit und die im Vergleich zu Lampen weitaus größere Lebensdauer haben die Verbreitung des Nd:YAG-Lasers stark forciert und die bisher verwendeten Lampen-Pumpquellen zumindest im unteren Leistungsbereich verdrängt.
Der optische Wirkungsgrad gibt das Verhältnis von abgestrahlter Laserleistung zu zugeführter Lichtleistung an. Während dieser für lampengepumpte YAG Laser nur etwa 2 bis 4% beträgt, erreichen diodengepumpte Systeme optische Wirkungsgrade zwischen 30 und 50%. Die geringere Verlustwärme der diodengepumpten Systeme erhöht die Lebensdauer des Kristalls und vermindert den Kühlungsaufwand. Darüber hinaus ermöglichen sie im Pulsbetrieb höhere Repetitionsraten (Anzahl der Pulse pro Sekunde) und Pulsspitzenleistungen.
Neue scheibenförmige Resonatorgeometrien ("Disc"- oder "Scheibenlaser und "Slab Laser") verdrängen zunehmend "klassische" zylindrische Nd:YAG Stäbe ("laser rods"), wobei der Durchmesser des Zylinders viel kleiner als die Länge ist. Daher haben diese Stäbe eine weit geringere Oberfläche als eine Scheibe (d.h. der Durchmesser ist viel größer als die Dicke) gleichen Volumens. Zylinderförmige Resonatorstäbe sind daher viel schwerer zu kühlen. Da bei Scheibenlasern die Wärme wesentlich effizienter als bei Rod-Lasern abgeführt werden kann, sind auch höhere Pumpleistungen, die letztlich zu höheren Laserleistungen führen, möglich. Derzeit stehen Festkörperlaser mit einer kontinuierlichen Ausgangsleistung von bis zu 8 kW im industriellen Einsatz.
Die Wellenlänge des Nd:YAG-Lasers ist fast genau 10-mal geringer als die des C02-Lasers (1,064 Mikrometer im Vergleich zu 10,6 Mikrometern). Die kürzere Wellenlänge erlaubt wesentlich kleinere Fokusse und damit höhere Intensitäten bei gleicher Leistung im Vergleich zu C02-Lasern. Für Metallbe-arbeitung ist dies und die von Metallen stärker absorbierte kürzere Wellenlänge vorteilhaft. Zudem kann das vom Nd:YAG-Laser abgestrahlte Licht in einer Glasfaser geführt werden, wodurch die Integration in viele Maschinen wie z.B. Schweißroboter erleichtert wird. Wirtschaftlich vorteilhaft ist darüber hinaus, dass kostengünstige optische Elemente aus Quarzglas verwendet werden können. Neben der Laserbeschriftung werden Nd:YAG-Laser hauptsächlich für das Laserschweißen und für Mikrobearbeitung eingesetzt.

Vorteile der Laserbeschriftung
Die enorme Wachstumsrate der Laserbeschriftung ist durch ihre Vorteile erklärbar:

• Schnelligkeit und Flexibilität des Verfahrens,
  
• hohe Qualität und sehr gute Abriebfestigkeit,
  
• Beschriftung von unterschiedlichsten Materialien,
  
• wirtschaftliches Verfahren schon bei Einzelstücken oder kleinen Serien,
  
• berührungsloses Beschriftungsverfahren und damit Verschleißfreiheit,
  
• kostengünstiges Verfahren bei geringen laufenden Betriebskosten,
  
• Möglichkeit einer fälschungssicheren Gravur (Plagiatschutz),
  
• kein Einsatz von Chemikalien.

Mittlerweile werden häufig Bauteile auch aus "Imagegründen" mit dem Laserbeschriftet, da die Qualität eines Produkts nicht zuletzt mit der Qualität der Beschriftung assoziiert wird. Besonders eindrucksvoll ist die weite Palette an Materialien - wie Metalle, Kunststoffe, Holz, Glas, Leder, beschichtete Aluminiumschilder und viele andere -, die, wie oben beschrieben, mittels Laser beschriftet werden können.

Es muss bei der Laserbeschriftung je nach Anwendung das richtige "Werkzeug Licht" gewählt werden. Der Unterschied zwischen C02- und Nd:YAG-Lasern im Wesentlichen in der Wellenlänge, weshalb z.B. blanke Metalle mit C02-Laser nicht gut beschriftet werden können. Andererseits kann Glas nicht mit einem Nd:YAG-Laser graviert werden, wohl aber sehr gut mit einem C02-Laser. Die Lasermaterialbearbeitung eröffnet bezüglich Prozessflexibilität, rationeller Fertigung, Variantenvielfalt der Beschriftung bzw. Erweiterung des Materialspektrums vollkommen neue Perspektiven. Für Schildermacher, Graveure und Werbeartikelproduzenten ist der Laserstrahl ein universelles Werkzeug dem unterschiedlichste Materialien beschriftet werden können.