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Energiedeposition von ultrakurz gepulster Laserstrahlung in Gläsern

ISBN: 978-3-86359-713-9

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Kurzübersicht

In dieser Dissertation werden Zusammenhänge der Energiedeposition von ultrakurz gepulster Laserstrahlung im Volumen von Gläsern mit der räumlichen und zeitlichen Intensitätsverteilung erarbeitet, um eine vergrößerte Energiedeposition bei maximaler räumlicher Lokalisierung zu realisieren. Mit dem erarbeiteten Verständnis wird die Energiedeposition im Glasvolumen ge-zielt eingestellt und ein Trennprozess für Gläser demonstriert.

Energiedeposition von ultrakurz gepulster Laserstrahlung in Gläsern

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Details

Die Bearbeitung von Gläsern ist für fokussierte, ultrakurz gepulste Laserstrahlung durch hinreichend große Intensitäten für Wellenlängen möglich, für die das Glas intrinsisch transparent ist. Durch nicht-lineare Ionisationsmechanismen wird eine Absorption der Laserstrahlung realisiert, sodass bei einer entsprechend großen Energiedeposition eine Materialmodifikation resultiert.
Im Rahmen dieser Dissertation werden Zusammenhänge der Energiedeposition von ultrakurz gepulster Laserstrahlung im Volumen von Gläsern mit der räumlichen und zeitlichen Intensitätsverteilung erarbeitet, um eine vergrößerte Energiedeposition bei einer maximalen räumlichen Lokalisierung zu realisieren.
Zunächst wird ein grundlegendes Verständnis des Zusammenhangs der zeitlichen Intensitätsverteilung mit den Ionisations- und Wechselwirkungsmechanismen erarbeitet. Dabei werden Intensitätsregime ermittelt, für die die Erzeugung einer freien Elektronendichte primär durch Photo- bzw. Avalanche-Ionisation stattfindet. Die Ionisationsmechanismen wirken sich maßgeblich auf die Puls-Plasma-Wechselwirkung aus, die ein zentrales Maß für die Energiedeposition darstellt. Im nächsten Schritt wird die Energiedeposition im Glasvolumen für ein Gauß-Profil erfasst, indem die Dynamik einer erzeugten freien Elektronendichte zeitaufgelöst analysiert wird. Zur Quantifizierung der Energiedeposition werden die sogenannte Amplitude und Lokalisierung der Energiedeposition eingeführt. Die Amplitude entspricht dabei der räumlich integrierten freien Elektronendichte und die Lokalisierung der Ausdehnung der freien Elektronendichte in Bezug auf die räumliche Intensitätsverteilung. Eine Vergrößerung der Amplitude der Energiedeposition durch die Verwendung höherer Intensitäten der Laserstrahlung bedingt dabei für ein Gauß-Profil stets eine Verkleinerung der Lokalisierung. Für ein näherungsweise unabhängiges Einstellen von Amplitude und Lokalisierung wird durch räumliche Strahlformung ein Bessel-Profil erzeugt. In Abhängigkeit der Ausprägung der Puls-Plasma-Wechselwirkung werden charakteristische Intensitätsregime der Energiedeposition identifiziert.
Durch ein Anpassen der Puls-Plasma-Wechselwirkung wird eine homogene Energiedeposition mit transversaler Ausdehnung im Bereich 1 µm und longitudinaler Ausdehnung im Bereich 700 µm demonstriert. Durch eine gezielt eingestellte homogene Energiedeposition wird ein Trenn-prozess für Gläser realisiert, mit dem Schnittgeschwindigkeiten in der Größenordnung 10 mm/s möglich sind.

Zusatzinformation

Autor Kalupka, Christian
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-713-9
Gewicht 0.248 kg
Erscheinungsdatum 13.05.2019
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