Strahlprofil Laser

Je nach Typ des eingesetzten Lasers kann das Strahlprofil des Lasers unterschiedliche aussehen. Auch können optische Elemente eingesetzt werden um das Strahlprofil zu verändern.

Normalerweise wird das Gauss'sche Strahlprofil als optimal angesehen. Es lässt sich am besten zu einem kleinen Spot fokussieren, wie es zum Beispiel zum Metall schneiden oder Markieren benötigt wird.
Für das Schweissen von Kunststoffen ist das Gauss'sche Strahlprofil aber nicht optimal. Wenn man entlang einer Schweissnaht fährt, wird mehr Energie in der Mitte des Schweissnaht aufgenommen als an den Rändern. Dies kann zu Verbrennungen in der Mitte der Schweissnaht führen oder schlecht definierten Rändern der Schweissnaht.

Die normalerweise eingesetzten Diodenlaser haben ein mehr oder weniger rechteckiges Strahlprofil. Die aufgenomme Energie in der Schweissnaht ist schon gleichmässiger über die Breite verteilt. Die Qualität der Schweissnaht ist besser respektive das Prozessfenster der Schweissparameter toleranter.

Das im Prinzip optimale Strahlprofil fürs Kunststoffschweissen ist ein ringförmiges Strahlprofil mit weniger Intensität in der Mitte als am Rand, das auch als M-förmig bezeichnet wird. Die Schweissnaht erhält über die ganze Breite die gleiche Energiedichte. 
Allerdings ist für das Formen eines M-förmigen Strahlprofil mindestens ein zusätzliches optisches Element notwendig (Linsen oder diffraktives optisches Element DOE).

Bei teilkristallinen Polymeren oder bei Kunststoffen mit lichtstreuenden Additiven wird das Strahlprofil im oberen Bauteil verändert. Es wird unscharf und nähert sich einer runden Form ähnlich dem Gauss'schen Strahlprofil an.
Spezielle Strahlformung macht daher nur bei amorphen Kunststoffen Sinn, die das Strahlprofil nicht verschlechtern.