Ultrakurzpulslaser mit Pulsdauern von wenigen Pikosekunden oder Femtosekunden besitzen hohes Einsatzpotenzial zur hochpräzisen Strukturierung verschiedener Materialien, insbesondere Metalle, Gläser, Halbleiter, biologische Gewebe.
Aufgrund der kurzen Energiedeposition in einem Zeitbereich, der unterhalb der thermischen Relaxationszeit liegt, lässt sich – bei geeigneten Parametern – ein Abtrag praktisch ohne mechanische oder thermische Schädigungen des Werkstücks erzielen („kalte“ Ablation). Damit werden kleinste Strukturen (Sub-µm bis 100 µm), die nur durch die optischen Eigenschaften des Laserstrahls definiert sind, erzeugt.
Die kurze Pulsdauer bei moderaten Pulsenergien bedeutet eine sehr hohe Laserintensität. Dies ermöglicht die Ausnutzung hochgradig nichtlinearer Absorptionsprozesse. Dadurch lassen sich praktisch alle Materialien, ob transparent oder opak, bearbeiten. Zudem sind gezielt dreidimensionale Strukturen im Volumen und Innenstrukturierung von Glas, Fasern und biologischem Gewebe realisierbar.
Die am Fraunhofer IOF entwickelten faserbasierten Ultrakurzpulslasersysteme bieten hohe Pulswiederholraten bei hoher Leistung und hervorragender Strahlqualität. Die vom Produktionsprozess geforderten kurzen Prozesszeiten lassen sich somit realisieren. Bearbeitungsgeschwindigkeit und -produktivität steigen.
Die Kompetenzen am Fraunhofer IOF umfassen:
- Umfangreiche Kenntnisse der Laser-Materie-Wechselwirkung zur Prozessoptimierung
- Oberflächenstrukturierung und -modifikation
- Bearbeitung von Dünnschichtsystemen, z.B. für Anwendungen in der Photovoltaik
- Präzisionsbohren bzw. Mikrobohrungen, z. B. Bohren von Löchern mit großem Aspektverhältnis
- Zwei-Photonen-Polymerisation
Anwendungen:
- Bearbeitung von Dünnschichtsystemen, z. B. für Anwendungen in der Photovoltaik
- Präzisionsbohren, z.B. Bohren von Löchern mit großem Aspektverhältnis (z. B. Einspritzdüsen)
- Fiber Bragg Gitter (FBG), Volumen Bragg Gitter (VBG)
- Wellenleiterstrukturen
- Ophthalmologie (speziell Augenchirurgie)
- Bonden/Schweißen transparenter Materialien