Rissfreie Volumen-Markierungen in transparenten Materialien

  Mikrostruktur in Saphir - Markierung im Volumen von Saphir, Größe 1mm³ Urheberrecht: Fraunhofer ILT Mikrostruktur in Saphir - Markierung im Volumen von Saphir, Größe 1mm³

Zur fälschungsfreien Kennzeichnung von Produkten, zur Identifikation und zur Dekoration sind Markierungen in vielen Branchen und Anwendungsgebieten erforderlich. Mittels fokussierter Femtosekundenlaserstrahlung werden im Volumen von Gläsern, Kristallen und Kunststoffen dauerhafte, farbige Markierungen hergestellt.

Mikrostrukturierung von Markierungen
Zur Erzeugung mikrometerfeiner Markierungen wird ultrakurz gepulste Laserstrahlung ins Volumen transparenter Werkstoffe fokussiert. Dabei werden im Fokus Strahldurchmesser von 1µm erreicht, die eine präzise Strukturierung ermöglichen. Durch die Kombination eines Strahlablenkungssystems mit einer präzisen Positionieranlage ist eine sehr große Flexibilität beim Design der Markierungen in drei Dimensionen gegeben.

Parallele und zueinander senkrechte Linien werden mittels Laserstrahlung mit wenigen Mikrometern Abstand ins Volumen geschrieben. Je nach Art und Form der Markierung ergibt sich eine übergeordnete, zwei- oder dreidimensionale Struktur, die unter Lichteinfall farbig sichtbar ist. Der winkelabhängige Farbeindruck wird im Auge des Betrachters durch Beugung und Interferenzeffekte hervorgerufen.

  Farbige Markierung in Glas - Farbige Volumen-Markierungen in einem Objektträger, Größe jeweils 9.6mm² Urheberrecht: Fraunhofer ILT Farbige Markierung in Glas - Farbige Volumen-Markierungen in einem Objektträger, Größe jeweils 9.6mm²

Durch den Einsatz eines schnellen Scannersystems können Markierungen von ca. 1mm² Größe in wenigen Sekunden strukturiert werden. Dabei werden Verfahrgeschwindigkeiten von über 100mm/s erreicht, ohne die Präzision im Bereich von 100nm zu verringern.

An der Oberfläche werden Markierungen durch präzise einstellbaren Materialabtrag realisiert. Wie stark die Markierung für den Betrachter sichtbar ist, wird durch die Verfahrensparameter flexibel eingestellt.