621.366 Laser, Lasertechnologie
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Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der schnellen Schaltung von hochenergetischer infraroter Laserstrahlung mittels eines oder mehrerer akustooptischer Modulatoren. Es wird das Schaltverhalten und die Beugungseffizienz bei verschiedenen Parametern untersucht. Das Ziel ist es eine hohe Beugungseffizienz und geringe Schaltzeit bei zufällig polarisierter Laserstrahlung zu erreichen. Zudem werden die Veränderungen des Strahlprofils durch die Modulatoren analysiert und Untersuchungen mit einer Thermokamera durchgeführt
Untersuchung der Ablationsdynamik dünner Metallschichten durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung
(2017)
In dieser Arbeit wird die Absorption von ultrakurz gepulster Laserstrahlung in Goldschichten und deren anschließende Wärmeausbreitung im Material untersucht. Dazu werden Simulationen mit COMSOL Multiphysics basierend auf dem Zwei-Temperatur-Modell durchgeführt, wobei die Modelle der mittleren Stoßzeit der Elektronen, die Wärmekapazität der Elektronen, die Wärmeleitfähigkeit der Elektronen sowie Ansätze zur Temperaturabhängigkeit der dielektrische Funktion verschiedener Autoren untereinander verglichen werden. Zum Vergleich der simulierten mit den experimentellen Ergebnissen wurde ein Pump-Probe Aufbau realisiert, welcher die Messung der zeitlichen Änderung des Reflexionsgrades durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung ermöglicht.
This thesis investigated the generation of laser induced periodic surface structures (LIPSS) using femtosecond laser irradiation at a central wavelength of 775 nm.
The metals stainless steel and copper as well as a semiconducting thin film, ITO on glass substrate were investigated. The impact of the processing parameters was studied for single and multiple pulse irradiation to determine the ablation threshold of the materials
and the different types of LIPSS. These observations allowed the optimisation of area structuring with regards to processing speed and LIPSS quality.
The feasibility of the LIPSS generation in dynamic, real time polarisation control was then explored. By using a fast response, liquid-crystal polarisation rotation device, the direction of the linear polarisation of the laser beam could be dynamically controlled and synchronised to the scanning during laser processing. As a result, a range of complex micro- and nano-scale patterns with orthogonal direction of LIPSS were created. The samples were analysed using optical and electron microscopy. The orientation of the LIPSS was determined also from detection of light diffracted by the LIPSS.
Finally, two applications of large area LIPSS patterning were demonstrated, information encoding on metals and periodic structuring of a thin film conducting oxide for solar cells.
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.
Das Thema der vorliegenden Masterarbeit ist die Herstellung von Fresnel-Zylinderlinsen mittels Fluorlasermikrostrukturierung im Maskenprojektionsverfahren. Anhand einer, nach den theoretischen Grundlagen berechneten, Fresnel-Linse erfolgt die Berechnung von Maskengeometrien auf Basis zweier unterschiedlicher Methoden.
Des Weiteren werden Möglichkeiten zur Optimierung der Maskengeometrie vorgestellt, mit denen die Funktion der Masken verbessert werden kann. Durch die Korrektur ist die Herstellung von Fresnel-Zylinderlinsen mit definiertem Krümmungsradius möglich.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Erstellung und Erprobung eines Konzeptes zur
Verbesserung der Spaltüberbrückbarkeit an schwankenden Spaltbreiten von
laserstrahlgeschweißten Magnesiumfeinblechen. Dazu soll überprüft werden,
inwieweit sich die Änderung verschiedener Prozessparameter auf die Spaltüberbrückbarkeit auswirken. Ebenso gilt es, mögliche Algorithmen für eine spätere
Prozessautomatisierung herauszufinden.