Beugungsmaßzahl

Die Beugungsmaßzahl[1] ist eine Größe, die einen Laserstrahl charakterisiert.

Inhaltsverzeichnis

Definition

Abweichen des Strahlverlauf eines realen Laserstrahles von einem theoretischen Gaußstrahl

Die Beugungsmaßzahl M2 gibt den Divergenzwinkel eines Laserstrahls im Vergleich zur Divergenz eines idealen Gaußstrahls mit gleichem Durchmesser an der Strahltaille an. M2 ist eine dimensionslose Zahl und ist bei realen Laserstrahlen immer größer als eins. Je größer M2 ist, umso schlechter ist der Strahl zu fokussieren, das heißt, umso größer ist der kleinste mögliche Fokusdurchmesser. Ein Gaußstrahl hat die Beugungsmaßzahl M2 = 1, ein typischer Wert für die Beugungsmaßzahl eines Singlemode-Lasers beträgt M2 = 1,1.

Die Beugungsmaßzahl wird oft salopp als „Strahlqualität“ bezeichnet. Dies trifft physikalisch allerdings nicht wirklich zu. Eigentlich ist die Entropie der Strahlung ein Maß für die Qualität eines Strahlungsfeldes. Anstatt der Beugungsmaßzahl werden allerdings auch manchmal zwei andere Größen verwendet:

M^2 = \frac{1}{K} = \frac{\pi\cdot SPP}{\lambda}

Typische Werte und Praxisbezug

Typische M2-Werte bei Hochleistungslasern sind 1,0–1,2 für Singlemode-Faserlaser, ca. 1,1–1,5 für Kohlendioxidlaser und ein weiter Bereich von ca. 1,5–20 für die Festkörperlaser. Diodenlaser haben noch weit größere M2-Werte. Beim Vergleich der Fokussierbarkeit dieser Laser ist allerdings noch die unterschiedliche Wellenlänge zu berücksichtigen.

Insbesondere in der Lasermaterialbearbeitung beim Laserschneiden, Laserschweißen oder Lasermarkieren hat die Beugungsmaßzahl einen großen Einfluss auf das Arbeitsergebnis. Ein hoher M2-Wert führt beim Laserschweißen zu einer breiteren und weniger tiefen Schweißnaht und beim Lasermarkieren zu einem unschärferen Bild.

Literatur

  • Jürgen Eichler, Lothar Dünkel, Bernd Eppich: Die Strahlqualität von Lasern – Wie bestimmt man Beugungsmaßzahl und Strahldurchmesser in der Praxis?. In: Laser Technik Journal. 1, Nr. 2, 2004, S. 63-66, doi:10.1002/latj.200790019 (PDF, abgerufen am 28. Januar 2011).

Fußnoten

  1. DIN EN ISO 11146 - Teil 1 (April 2005): Laser und Laseranlagen – Prüfverfahren für Laserstrahlabmessungen, Divergenzwinkel und Beugungsmaßzahlen – Teil 1: Stigmatische und einfach astigmatische Strahlen (ISO 11146-1:2005); Deutsche Fassung EN ISO 11146-1:2005. S. 9–10.

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Strahlpropagationsfaktor — Die Beugungsmaßzahl (veraltete Bezeichnung: Strahlpropagationsfaktor)[1] ist eine Größe, die einen Laserstrahl charakterisiert. Die Beugungsmaßzahl M2 gibt an, wievielfach der Strahl beugungsbegrenzt ist. Ein Gaußstrahl hat die Beugungsmaßzahl M2 …   Deutsch Wikipedia

  • Strahlparameterprodukt — Das Strahlparameterprodukt (SPP) ist eine physikalische Kenngröße, mit der sich die Strahlqualität und mithin die Fokussierbarkeit eines Laserstrahls beschreiben lässt. Die englische Abkürzung für SPP lautet BPP (engl. beam parameter product).… …   Deutsch Wikipedia

  • Gauß-Strahlen — Das optische Konzept der Gauß Strahlen (auch gaußsche Bündel genannt) verbindet Methoden der Strahlen und Wellenoptik zur Beschreibung der Lichtausbreitung. Er ist eine Lösung der paraxial genäherten Helmholtz Gleichung. Ein Gauß Strahl zeichnet… …   Deutsch Wikipedia

  • Gaußsches Bündel — Das optische Konzept der Gauß Strahlen (auch gaußsche Bündel genannt) verbindet Methoden der Strahlen und Wellenoptik zur Beschreibung der Lichtausbreitung. Er ist eine Lösung der paraxial genäherten Helmholtz Gleichung. Ein Gauß Strahl zeichnet… …   Deutsch Wikipedia

  • Gaußstrahl — Das optische Konzept der Gauß Strahlen (auch gaußsche Bündel genannt) verbindet Methoden der Strahlen und Wellenoptik zur Beschreibung der Lichtausbreitung. Er ist eine Lösung der paraxial genäherten Helmholtz Gleichung. Ein Gauß Strahl zeichnet… …   Deutsch Wikipedia

  • Gaußstrahlen — Das optische Konzept der Gauß Strahlen (auch gaußsche Bündel genannt) verbindet Methoden der Strahlen und Wellenoptik zur Beschreibung der Lichtausbreitung. Er ist eine Lösung der paraxial genäherten Helmholtz Gleichung. Ein Gauß Strahl zeichnet… …   Deutsch Wikipedia

  • M-2 — Die Abkürzungen M2, M 2 oder M 2 bezeichnen Wissenschaft: einen Kugelsternhaufen im Sternbild Wassermann, siehe Messier 2 Gesellschaft: einen finanzpolitischen Begriff, siehe Geldmenge #Geldmengendefinitionen eine US amerikanische Hedge Fonds… …   Deutsch Wikipedia

  • M 2 — Die Abkürzungen M2, M 2 oder M 2 bezeichnen Wissenschaft: einen Kugelsternhaufen im Sternbild Wassermann, siehe Messier 2 Gesellschaft: einen finanzpolitischen Begriff, siehe Geldmenge #Geldmengendefinitionen eine US amerikanische Hedge Fonds… …   Deutsch Wikipedia

  • Strahlqualität — Die Strahlqualität K, auch Strahlpropagationsfaktor, Strahlqualitätskennzahl oder K Faktor genannt, ist ein Merkmal der Güte von Laserstrahlung, die ein Laser erzeugt. Prinzipiell sagt die Strahlqualität etwas darüber aus, wie gut ein Laserstrahl …   Deutsch Wikipedia

  • Strahltaille — Das optische Konzept der Gauß Strahlen (auch gaußsche Bündel genannt) verbindet Methoden der Strahlen und Wellenoptik zur Beschreibung der Lichtausbreitung. Er ist eine Lösung der paraxial genäherten Helmholtz Gleichung. Ein Gauß Strahl zeichnet… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”