Wpływ czasu trwania impulsu lasera ER:YAG na ablację werniksów

• Autorzy: Ostrowski R. , Marczak J. , Rycyk A.

Warianty tytułu

EN

Influence of ER:YAG laser pulse duration on varnish ablation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano porównanie procesu usuwania werniksu za pomocą długich i krótkich impulsów laserowych. W tym celu opracowano i uruchomiono system laserowy Er:YAG, z aktywną modulacją dobroci za pomocą komórki Pockels'a wykonanej z kryształu LiNbO3. W reżimie Q-modulacji osiągnięto impulsy o energii 11 mJ, czasie trwania 120 ns i częstotliwości repetycji 2 Hz. Długie impulsy laserowe, o czasie trwania powyżej 80 µs, otrzymane były w reżimie generacji swobodnej. Przeprowadzone eksperymenty pokazały, że długie oddziaływanie promieniowania laserowego z werniksem prowadzi do stopienia usuwanego materiału i dalej, do typowych szkodliwych efektów termicznych, takich jak zwęglenie, czy wypalenie. Krótkie oddziaływanie, prowadzi natomiast do czystej ablacji materiału, bez żadnych efektów ubocznych.

EN

Comparative studies of varnish ablation with long and short pulses of Er:YAG laser system operated in three regimes are presented. In Q-switched mode, pulses of about 11 mJ in energy and duration of 120 ns at 2 Hz repetition rate were achieved. With Pockels cell switched off, in short and long free-running mode, pulses up to 21 mJ and 80 mJ respectively and durations in the range of 30-60 µs and 80-120 µs respectively, were obtained. Performed experiments have shown, that long interaction results in detrimental thermal effects, whereas short interaction results in clean ablation without any side effects.

Słowa kluczowe

PL

werniks; ablacja laserowa; laser Er:YAG; generacja swobodna; modulacja dobroci; impuls zawężony

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2008
• Tom: Z. 234
• Strony: 69--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Ostrowski R.

autor

Marczak J.

autor

Rycyk A.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna 00-908 Warszawa, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2,

Bibliografia

• 1. Bracco P., Lanterna G., Metteini M., Nakahara K., Sartiani O., deCruz A., Wolbarsht M.L., Adamkiewicz E., Colomibini M.P., Er:YAG laser: an innovative tool for control cleaning of old paintings: testing and evaluation, J. Cult. Heritage 4, 202s-208s, 2003.
• 2. Colombini M.P., Andreotti A., Lanterna G., Rizzi M., A novel approach for high selective micro-sampling of organic painting materials by Er:YAG laser ablation, J. Cult. Heritage 4, 355s-361s, 2003.
• 3. deCruz A., Wolbarsht M.L., Hauger S.A., Laser removal of contaminants from painted surfaces, J. Cult. Heritage 1, S173-S180, 2000.
• 4. Dinerman B.J., P.F. Moulton, 3-µm CW laser operation in erbium doped YSGG, GGG, and YAG, Opt. Lett., vol. 19, 1143-1145, 1994.
• 5. H.J. Eichler, Liu B., Kayser M., Khomenko S.I., Er:YAG-laser at 2.94 µm Q-switched by a FTIR-shutter with silicon output coupler and polarizer, Opt. Mater. 5, 295-265, 1996.
• 6. Georgescu S., Lupei V., Q-Switch Regime of 3 µm Er:YAG Lasers, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 34, No. 6, 1031-1040, 1998.
• 7. Georgescu S., Toma O., Toia H., Intrinsic Limits of the Efficiency of Erbium 3-µm Lasers, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 39, No. 6, 722-732, 2003.
• 8. Högele A., Hörbe G., Lubatschowski H., Welling H. Ertmer W., 2.70 µm CrEr:YSGG laser with high output energy and FTIR-Q-switch, Opt. Commun. 125, 90-94, 1996.
• 9. Lupei V., Georgescu S., Florea V., On the Dynamics of Population Inversion for 3 µm Er3+ Lasers, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 29, No. 2, 426-434, 1993.
• 10. Majaron B., Rupnik T., Lukač M., Temperature and Gain Dynamics in Flashlamp-Pumped Er:YAG, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 32, No. 9, 1636-1644, 1996.
• 11. Margheri F., Modi S., Masotti L., Mazzinghi P., Pini R., Siano S., Salimbeni R., SMART CLEAN: a new laser system with improved emission characteristics and transmission through long optical fibers, J. Cult. Heritage 1, S119-S123, 2000.
• 12. Momma C., Chichkov B., Nolte S., von Alvensleben F, Tünnermann A., Welling H, Wellegehausen B., Short-pulse ablation of solid targets, Opt. Commun. 129, 134-142, 1996.
• 13. Papagiakoumou E., Papadopoulos D.N., Khabbaz M.G., Makropoulou M.I., Serafetinides A.A., The influence of the Q-switched and free-running Er:YAG laser beam characteristics on the ablation of root canal dentine, Appl. Surface Sci. 233, 234-243, 2004.
• 14. Pollnau M., Analysis of Heat Generation and Thermal Lensing in Erbium 3-µm Lasers, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 39, No. 2, 350-35, 2003.
• 15. Scheerer S., Abraham M., Madden O., Study of the effects of laser radiation on epoxy resins and epoxy systems on stone, ceramic, and glass surfaces, J. Cult. Heritage 4, 223s-229s, 2003.
• 16. Shori R.K., Walston A.A., Stafsudd O.M., Fried D., Walsh J.T., Quantification and Modeling of the Dynamic Changes in the Absorption Coefficient of Water at A = 2.94 µm, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 7, No. 6, 959-970, 2001.
• 17. Wüthrich S., W. Lüthy, Weber H.P., Comparison of YAG: Er and YAlO3: Er laser crystals emitting near 2.9 µm, J. Appl. Phys., vol. 68, 5467-5471, 1990.
• 18. Vodopyanov K.L., Bleaching of water by intense light at the maximum of the lambda = 3 µm absorption band, Sov. Phys. JETP, Vol. 70, pp. 114-121, 1990.