Faserlaser

Ein Faserlaser ist eine spezielle Form des Festkörperlasers. Der dotierte Kern einer Glasfaser bildet bei einem Faserlaser das aktive Medium. Es handelt sich also um einen Glaslaser mit Lichtwellenleiter-Eigenschaften. Die Laserstrahlung, welche durch die laseraktive Faser geleitet wird, erfährt aufgrund der großen Länge eine sehr hohe Verstärkung.
Faserlaser werden im allgemeinen optisch gepumpt, indem parallel zum Faserkern in dessen Mantel die Strahlung eingekoppelt wird. Das häufigste Dotierungselement für den laseraktiven Faserkern ist Erbium gefolgt von Ytterbium und Neodym.
Faserlaser verfügen über einzigartige Eigenschaften, so z. B. elektrisch-optische Wirkungsgrade bis über 30 %, herausragende Strahlqualität  hohe Lebensdauer und einen kompakten, wartungsfreien und unempfindlichen Aufbau.
Ein Faserlaser besteht aus einer oder mehreren Pump-Laserdioden, einer Einkoppeloptik und einem Resonator.
Nach Austritt aus der aktiven Faser gelangt der Laserstrahl meist in eine Glasfaser oder in eine solche enthaltendes Lichtleitkabel, welche die Strahlung zum Beispiel zu einer Fokussieroptik einer Laser-Materialbearbeitungsmaschine fortleiten.
Ein Faserlasergerät enthält weiterhin die Stromversorgung und Kühlung für die Pump-Laserdioden.
Starke Faserlaser besitzen einen kleinen Faserlaser oder eine starke FBG-Laserdiode als Seedlaser zur Erzeugung der Eingangsleistung für einen nachgeschalteten Faserverstärker (optisch gepumpte aktive Faser). Die Trennung des Lasers in Seedlaser und Nachverstärkung hat den Vorteil, dass sich die Lasertätigkeit besser steuern lässt. Das betrifft die Wellenlängenstabilität, die Strahlqualität und die Leistungsstabilität bzw. Pulsbarkeit. 

Nd:YAG-Laser

Nd:YAG-Laser (kurz für Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) sind Festkörperlaser, die als aktives Medium einen Neodym-dotierten YAG-Kristall verwenden und infrarote Strahlung mit der Wellenlänge 1064 nm emittieren. Ein Vorteil gegenüber dem ebenfalls häufig eingesetzten CO2-Laser besteht darin, dass sich der Laserstrahl aufgrund seiner kleineren Wellenlänge sehr fein gebündelt leiten lässt. Es ist mit diesem Laser möglich, hohe mittlere Leistungen (bis zu 10 kW in Serienlasern) zu erreichen. Es ist sowohl kontinuierlicher (CW, für engl. continuous wave), wie auch ein gepulster Betrieb möglich.

Pulsbetrieb wird entweder durch gepulstes Pumpen (Blitzlampen), Güteschaltung oder Modenkopplung erzielt. Mit Güteschaltung werden Spitzenleistungen von einigen hundert Megawatt erreicht.

Bei lampengepumpten Systemen liegt der Wirkungsgrad bei ca. 3 bis 5 Prozent, da nur ein kleiner Teil des Strahlungsspektrums innerhalb der Pumpniveaus liegt. Beispielsweise erfordert ein Laser mit 3 kW optischer Leistung ca. 60 kW Eingangsleistung, davon müssen 57kW als Wärme wieder abgeführt werden. Die Anregung der Neodym-Ionen erfolgt meist mit Gasentladungslampen (Blitz- bzw. Bogenlampen mit Xenon- oder Krypton-Füllung).
Die mittlere Lebensdauer der angeregten Elektronen der Neodym-Ionen beträgt um 230 µs. Aufgrund dieser relativ langen Zeit ist es möglich, Energie im Kristall zu speichern, die dann in einem kurzen Puls (10 … 100 ns) abgerufen werden kann (Güteschaltung).