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Die Mikrostrukturierung mittels Fluorlaser ermöglicht die Herstellung von Mikrooptiken in Gläsern und anderen Materialien mit großer Energiebandlücke. Für die Strukturierung von Mikrolinsen haben wir eine neue Herstellungsmethode und den dafür benötigen Experimentaufbau entwickelt. Der Prozess basiert auf dem Maskenprojektionsverfahren und nutzt eine Vielzahl unterschiedlicher Kreismasken, die nacheinander im Laserstrahlengang platziert werden, um einen ringförmigen Ablationsbereich zu formen. Durch die Verwendung eines
entsprechend konzipierten Maskensatzes ist es möglich, eine Oberfläche mit einer definierten sphärischen Form herzustellen. Es werden der gesamte Prozess, der Experimentaufbau sowie die Ergebnisse vorgestellt
In dieser Arbeit wird ein Verfahren auf Basis der sequentiellen Maskenprojektion zur Herstellung von Mikrolinsen mittels Fluorlasermikrostrukturierung vorgestellt. Der verwendete Versuchsaufbau wird beschrieben, getestet und für eine bestmögliche Formgenauigkeit der Mikrostrukturen optimiert. Nachfolgend werden mittels der Simulation des Strukturierungsprozesses und unter Vorgabe eines Sollkrümmungsradius geeignete Parametersätze berechnet. Der Krümmungsradius der entsprechend strukturierten Mikrolinsen kann somit gezielt eingestellt werden.
In dieser Arbeit wird die Herstellung definiert geneigter Spiegelflächen für mikrooptische Anwendungen mittels Fluorlasermikrostrukturierung im Maskenprojektionsverfahren vor-gestellt. Im Rahmen dessen wurde die zuvor entwickelte Bewegungseinrichtung, die eine Verschiebung der Masken in Nanometerbereich ermöglicht, optimiert. Durch Variation dieser Maskenverschiebung zwischen zwei Abträgen sowie der Laserpulsfluenz kann der Neigungswinkel der Spiegelfläche frei eingestellt werden. Bedingt durch die Intensitäts-verteilung im Laserstrahl ergibt sich eine Ebenheitsabweichung der Struktur, für die ein Korrekturalgorithmus vorgestellt wird. Abhängig vom Soll-Neigungswinkel weisen die Spiegelflächen eine Winkelabweichung von ±0,5° und eine Oberflächenrauheit im Bereich weniger Nanometer auf.
Das Ziel der Arbeit besteht in der Untersuchung eines laserbasierten Verfahrens zur ablativen 3D – Mikrostrukturierung unter Verwendung von gepulster Laserstrahlung. Die laterale Strukturabmessung des generierten Abtrages soll wenige Mikrometer betragen. Eine weitere Bedingung ist, dass plane Flächen mit Seitenausdehnungen von mehreren Millimetern bearbeitet werden können (dargestellt in Abbildung 1). Ein zusätzliches Ziel besteht in einer hohen Flexibilität, sodass innerhalb kürzester Zeit von einer Struktur auf eine Andere umgestellt werden kann. Dies soll ohne einen direkten Eingriff in die Anlage bzw. den Aufbau erfolgen, sowie nach jedem Puls des Lasers (insofern erforderlich) möglich sein. Die thermische Belastung des Werkstücks ist dabei so gering wie möglich zu halten.
Eine vorhandene UKP – Laseranlage soll durch optische und elektronische Komponenten so ergänzt werden, dass eine abtragende Strukturierung möglich wird, wobei die Anzahl der verwendeten optischen Bauelemente auf einem Minimum gehalten werden soll.
Im Anschluss soll mit diesem Aufbau die Mikrostrukturierung von verschiedenen Festkörpermaterialien unter Verwendung unterschiedlicher Prozessparamter durchgeführt werden, um die Möglichkeiten des Aufbaus, sowie des Verfahrens genauer zu untersuchen.