Theoretische Methoden und experimentelle Verfahren zur Charakterisierung von Hochleistungslaserstrahlung

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Die Lasertechnologie hat sich in den letzten drei Jahrzehnten zu einer Schlüsseltechnologie mit einem breiten Anwendungsspektrum entwickelt. Die hohe Leistung von CO2-Lasern und Festkörperlasern hat den Laser in der Materialbearbeitung etabliert. Für die effiziente Kontrolle und Steuerung lasergestützter Prozesse ist eine praktikable optische Charakterisierung der Laserstrahlung unerlässlich. Die wellenoptischen Propagationseigenschaften von Laserstrahlung werden kritisch analysiert, um theoretisch konsistente und messtechnisch praktikable Charakterisierungsvorschriften abzuleiten. Nach einer Standortbestimmung innerhalb der Maxwellschen Elektrodynamik wird die Propagation von Laserstrahlung als quantenmechanisches Problem betrachtet. Der verfügbare formale und methodische Apparat wird genutzt, um eine reduzierte Propagationstheorie zu entwickeln, die den Einfluss von Aberrationen und Aperturen berücksichtigt. Auf dieser Basis wird ein messtechnisches Verfahren entwickelt, das die Bestimmung aller relevanten Strahlparameter auf Leistungsmessungen zurückführt. Ausführliche Parameterstudien und Messungen zeigen das Potenzial dieses Verfahrens auf. Der Inhalt umfasst die wellenoptische und algebraische Beschreibung der Laserstrahlpropagation, Strahlmomente, Strahlpropagationsfaktor, Lasermoden, Strahldegradation durch Aberrationen und Apertureinflüsse sowie die Berechnung und Messung von Strahlkennzahlen.