Oberflächenstrukturieren mit ultrakurzen Laserpulsen
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3.2 Eingesetzte Lasersysteme 43<br />
Typ Spectra-<br />
Physics Hurricane<br />
Laseraktives<br />
Medium<br />
Coherent<br />
RegA 9000<br />
Versuchsmuster<br />
Lambda Physik<br />
Starline<br />
Haas<br />
Vectormark<br />
Ti:Saphir Ti:Saphir Nd:YVO4 Nd:YAG Nd:YAG<br />
Pulsdauer 120 fs – 7 ps 200 fs 10 ps 15 ns 150 ns<br />
Wellenlänge 800 nm 800 nm 1064 nm 1064 nm 1064 nm<br />
Maximale<br />
Pulsfolgefrequenz<br />
Maximale<br />
Pulsenergie<br />
1.000 Hz 250.000 Hz 20.000 Hz 2.000 Hz 60.000 Hz<br />
1 mJ 5 µJ 0,5 mJ 3,5 mJ 4 mJ<br />
Tabelle 3.1: Wichtige Parameter der eingesetzten Lasersysteme.<br />
Der größte Teil der Versuche wurde <strong>mit</strong> dem im vorhergehenden Kapitel beschriebenen<br />
Femtosekunden-Lasersystem durchgeführt. Bei diesem Lasersystem handelt es<br />
sich um eine kommerziell erhältliche Strahlquelle, die die Möglichkeit bietet, die<br />
Pulsdauer bei annähernd konstanten Strahlparametern im Bereich von etwa 120 fs bis<br />
7 ps zu variieren. Dies wird durch eine variable Komprimierung der über CPA-<br />
Technik verstärkten Pulse erreicht. Da<strong>mit</strong> ist es möglich, den Einfluss der Pulsdauer in<br />
diesem physikalisch wichtigen Bereich zu untersuchen. Die Strahlquelle hat eine maximale<br />
Pulsenergie von 1 mJ bei einer Repetitionsrate von 1 kHz. Im Rahmen der Untersuchungen<br />
stellte sich heraus, dass für eine gute Bearbeitungsqualität eine um 1-2<br />
Größenordnungen geringere Pulsenergie ausreichend ist. Im Gegenzug war von Interesse,<br />
ob eine effektivere Bearbeitung durch eine wesentlich höhere Repetitionsrate<br />
erreicht werden kann. Für weiterführende Versuche wurden deshalb Strahlquellen <strong>mit</strong><br />
höherer Repetitionsrate bei geringerer Pulsenergie herangezogen. Weiterhin konnte<br />
herausgefunden werden, dass beim Strukturieren der untersuchten Metalle unterhalb<br />
einer Pulsdauer von wenigen Pikosekunden nur noch eine geringe Verbesserung der<br />
Bearbeitungsqualität erzielbar ist. Um das Potential der Bearbeitung in diesem Pulsdauerbereich<br />
abzuschätzen, wurde alternativ ein Lasersystem <strong>mit</strong> einer Pulsdauer im<br />
Pikosekundenbereich eingesetzt.<br />
Pulsdauern im Piko- und Femtosekundenbereich lassen sich nur <strong>mit</strong> aufwändiger<br />
Technik erzeugen, die schnell an die physikalischen Grenzen stößt. Im Bezug auf die<br />
Repetitionsrate sind Pockelszellen meist das li<strong>mit</strong>ierende Element. Neueste Entwicklungen<br />
lassen Repetitionsraten in der Größenordnung von 50 kHz realistisch erschei-
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