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Um die Vorteile eines hochrepetierenden Ultrakurzpulslasers zur Strukturierung von dünnen Metallschichten nutzten zu können, sind Kenntnisse über den Einfluss der verschiedenen Parameter notwendig. Deshalb wurden der Einfluss des Pulsabstands, der Frequenz und des Linienabstands, auf das Ablationsverhalten von dünnen Metallschichten untersucht. Es wurden die Schichtmaterialien Chrom, Aluminium, Kupfer und Titan aus-gewählt, deren Schichtdicken sich in einem Bereich von 0,02 μm bis 0,5 μm bewegen. Die Untersuchungen der Einflussnahme des Pulsabstandes wurden bei einer Frequenz von 32 kHz durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Spurbreite bei kleiner werdendem Pulsabstand, bei fast allen Schichtmaterialien vergrößerte. Belegt wurde dabei, dass bei dieser Frequenz nicht bei allen Schichten ein sauberer Abtrag, bis auf das Substrat, realisiert werden konnte. Dazu wurde als nächstes die Frequenz variiert. Es konnte festgestellt werden, dass bei Erhöhung der Frequenz, die Spurbreite nur bei Aluminium und Kupfer, merklich zunahm. Dabei zeigte sich, dass bei Chrom, mit höheren Frequenzen als 200 kHz, sich Risse im Substrat bilden. Anschließend wurden mit geeigneten Pa-rametern die Auswirkungen des Linienabstandes untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass der Abstand zwischen zwei Linien sich nicht auf die Breite der Einzellinie auswirkt. Die Flächenabtragsrate war bei Titan am größten, was auf die sehr geringe Schichtdicke und der geringen Wärmeleitung von Titan zurückzuführen ist.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem selektiven rückseitigen Abtrag von dünnen Aluminiumschichten (10 – 50 nm) auf Quarzglas mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung der Wellenlänge von 1028 nm und Pulsdauern von 0,2 – 10 ps. Die Einflüsse von Prozess- und Probenparametern auf die Abtragsschwellen und Inkubationskoeffizienten werden bestimmt. Ebenso wird ein Vergleich von Schwellfluenz und Inkubationskoeffizienten zwischen vorder- und rückseitigem
Abtrag gegeben. Hierfür werden die Werte des vorderseitigen Abtrag aus vorhergehenden Untersuchungen verwendet. Neben experimentellen Untersuchungen werden Berechnungen zur Bestimmung der theoretischen Schwellfluenzen durchgeführt. Mithilfe dieser Untersuchungen soll die Qualität der Strukturierung von Aluminiumschichten verbessert werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Vermessung räumlich lateraler Unterschiede der Dispersion räumlich ausgedehnter ultrakurzer Laserpulse. Die Zielstellung ist etwaige Unterschiede zu charakterisieren. Hierfür wir die Methode der fouriertransformierten spektralen Interferometrie evaluiert, angepasst und experimentell angewendet. Anhand von gemessenen Versuchsaufbauten wird gezeigt, dass die Methodik sinnvoll auf die Problemstellung angewendet werden kann.
Das Ziel der vorliegenden Abschlussarbeit ist die Untersuchung der Absorptionsmechanismen ultrakurz gepulster Laserstrahlung auf organischen Materialien, am Beispiel eines PMMA-Dielektrikums. Zu dessen Nachweis muss ein Pump-Probe-Aufbau so erweitert werden, dass in Kombination mit einem abstimmbaren Laser zeitlich, räumlich und spektral aufgelöste Reflektometrie sowie Ellipsometrie realisierbar ist. Dabei soll zum einen der Einfluss linearer (direkte Elektronenionisation und molekulare Resonanzanregung) als auch nichtlinearer Prozesse (Tunnel- und Multiphotonenionisation) nachgewiesen werden. Durch die Ergebnisse wird schließlich eine Realisierbarkeit Resonant-Infraroter Modifikation bzw. Ablation an organischen Materialien, durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung im mid-IR-Spektrum, überprüft.
Die folgende Arbeit befasst sich mit der Strukturierung von Stahl mit ultrakurzen Laserpulsen im Burstmodus. Dabei wird untersucht inwiefern sich die Bearbeitungsparameter Fluenz, Pulsdauer und Laserpulse pro Burst hinsichtlich der erreichbaren Abtrageffizienz, Oberflächenrauheit und dem abgetragenen Materialvolumen auswirken.
In Zusammenarbeit mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida und gefördert im InnoTeam Programm der Sächsischen Aufbaubank wurde der Einfluss der Pulsdauer und des Burstmodus auf die Effizienz und Oberflächenqualität bei der Gravur von Werkzeugmaterialien mittels ultrakurzer Laserpulse erforscht und optimale Bearbeitungsregime gefunden. Die Kombination geeigneter Gravur- und Glättungsparameter sowie die Verwendung des Burstmodus im optimalen Fluenzbereich ermöglicht einen hochproduktiven Materialabtrag bei minimaler Anlagerung von Debris und minimaler Rauheit des Gravurbodens. Ebenfalls wurden Untersuchungen zu den bei der Ultrakurzpulslaserbearbeitung emittierten Röntgenstrahlung durchgeführt. Daraus resultiert eine gesteigerte Verantwortung für die Betreiber von Laseranlagen mit Ultrakurzpulslaser und den
Lasermaschinenbau.
In dieser Arbeit wird der Einfluss des Doppelpuls-Zeitdelays ultrakurz gepulster Laserstrahlung auf die Ablation von dünnen Edelstahlschichten mithilfe von fluenzabhängigen Abtragsuntersuchungen evaluiert. Anhand der Messergebnisse konnten Abhängigkeiten in Bezug auf den Abtragsdurchmesser, die Abtragstiefe und die Schwellfluenz ermittelt werden, weshalb mittels orts- und zeitaufgelöster, vorder- und rückseitiger Pump-Probe Reflektometriemessungen anschließend die Ursachen für diese Abhängigkeiten grundlegend untersucht und die Ergebnisse diskutiert werden. Zur weiteren Auswertung und Diskussion der Messergebnisse dient der simulierte orts- und zeitaufgelöste Verlauf der Elektronen- und Phononentemperatur entlang der Schichtdicke.