3D-Volumenstrukturierung

 

Mikrokomponenten, Mikrostrukturen und Modifikationen werden mittels fokussierter, ultrakurz gepulster Laserstrahlung in transparenten Materialien wie Gläsern, Kristallen und Kunststoffen hergestellt. Durch die gezielte Modifikation werden lokale Brechungsindexänderungen erzeugt, die für optische Komponenten wie Wellenleiter verwendet werden können. Farbechte Markierungen und Logos lassen sich ohne Mikrorisse unterhalb der Oberfläche einbringen. Durch das Verfahren des selektiven laser-induzierten Ätzens (SLE) werden Mikrokanäle und Mikrobauteile mit großer Präzision und Geschwindigkeit realisiert. Die Volumenmodifikation mit ausgedehnten Strahlformen wie beispielsweise Besselstrahlen ermöglicht die Separation transparenter Materialien entlang der modifizierten Kontur.
Zur präzisen 3D Volumenstrukturierung ist die lokale Energiedeposition der Laserstrahlung im Material von entscheidender Bedeutung. Aufgrund der nichtlinearen Absorptionsmechanismen im Volumen transparenter Materialien ist die Anwendung maßgeschneiderter Strahlformen notwendig. Diese wird über räumliche und zeitlich Strahlformung realisiert.

 

Aktuelle Forschungsthemen

Energiedeposition von UKP-Laserstrahlung im Glas

Im Rahmen des Forschungscampus Digital Photonic Production DPP werden am Lehrstuhl für Lasertechnik LLT die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen zwischen UKP-Laserstrahlung und transparenten Materialien analysiert. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz von Prozesssimulation über hochauflösende in situ-Diagnostik bis hin zu Beispielprozessen verfolgt. Ziel ist das bessere Verständnis kritischer Parameter auf das Absorptionsverhalten der UKP-Laserstrahlung. Darauf basierend wird die Energiedeposition durch räumliche und zeitliche Modulation der UKP-Laserstrahlung angepasst, sodass anwendungsspezifisch maßgeschneiderte Prozesse realisiert werden.

Beim Glasschneiden liegt der Schwerpunkt dabei auf der Kontrolle der Rissbildung. Ein Schlüsselparameter ist dabei die Verwendung so genannter Burstpulse. Diese führen zur verstärkten Ausbreitung von Spannungen. Diese müssen so ausgeprägt sein, dass diese entlang der Modifikationsrichtung, jedoch nicht quer zu dieser ausgerichtet sind, da ansonsten eine Schwächung des Bauteils und eine höhere Rissanfälligkeit bestehen würde. Hierzu wird die Energiedeposition auf Zeitskalen vom Femto- bis in den Nanosekundenbereich analysiert.

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Astrid Saßmannshausen, M.Sc.

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