Strahlformung ultrakurzer Laserpulse mittels akustooptischer Deflektion und Refraktion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278658739

Ultrakurzpulslaser mit Repetitionsraten von mehreren MHz und Ausgangsleistungen jenseits 50 W stehen zur Verfügung und ermöglichen prinzipiell eine Erhöhung der Abtragsrate bei der Mikrostrukturierung. Die momentanen Einschränkungen der Abtrags- bzw. Erfassungsrate werden durch zur Verfügung stehende Strahlführungs- und -formungstechnologien bedingt. Nach dem Stand der Technik ist es nicht möglich, die zur Verfügung stehende Pulsenergie bzw. Repetitionsrate effektiv in der Mikroproduktionstechnik umzusetzen.Übergeordnetes Ziel des beantragten Projekts ist die Ermittlung, analytische Beschreibung und experimentelle Untersuchung von neuartigen Möglichkeiten zur Strahlführung und -formung ultrakurzer Laserpulse mittels akustooptischer Deflektion und Refraktion. Im Ergebnis sollen durch Strahlführung und -formung bedingte Begrenzungen bezüglich Mikrostrukturierung nachhaltig erweitert werden.Eigene Voruntersuchungen zeigen, dass die Synchronisierung des Steuersignals der akustooptischen Deflektoren mit der Emission einzelner ultrakurzer Laserpulse sowohl eine schnelle, zylinderlinsenfreie Strahlablenkung als auch eine grundlegende Wellenfrontformung ermöglichen. Auf Grundlage dieser Voruntersuchungen werden im beantragten Projekt solche Steuersignale verwendet, dass Strahlführung, -formung und -teilung in diffraktiver Wirkungsweise realisiert werden. Einzelne Teilstrahlen können dabei weitgehend unabhängig voneinander und puls-zu-puls-weise abgelenkt und geformt werden. Des Weiteren werden Steuerfrequenzverläufe untersucht, welche eine refraktive statt diffraktive Wirkungsweise der akustooptischen Deflektoren hervorrufen. D.h. ein Leistungsverlust aufgrund von Beugung ist ausgeschlossen.Eine analytische Modellbildung wird durchgeführt und ein Versuchsaufbau parallel konzipiert, realisiert und charakterisiert. Exemplarische Untersuchungen bezüglich Mikrostrukturierung werden Problemstellungen bei der Überführung der neuartigen Technologie in die Applikation aufzeigen und des Weiteren den Innovationsgehalt demonstrativ belegen. Voraussichtlich können Strukturgeometrien mit weniger Einzelpulsen und höherer Repetitionsrate, also mit höherer Abtragsrate, erzeugt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen