Oberflächenstrukturieren mit ultrakurzen Laserpulsen

3.3 Strahlführung und Strahlformung 45
Zur Einstellung der Laserleistung wurde ein externer Abschwächer eingesetzt, dessen
Funktionsprinzip in Bild 3.5 skizziert wird. Dieser Abschwächer besteht aus einem
Glassubstrat, das mit einer winkelabhängig transmittierenden Beschichtung versehen
ist. Mit zunehmendem Einfallswinkel nimmt die Transmission ab und gleichzeitig die
Reflexion zu. Hinter dem eigentlichen Abschwächer wird ein zweites Plättchen identischer
Stärke angeordnet, um den Strahlversatz aufgrund der Lichtbrechung auszugleichen.
Beide Plättchen sind auf ineinander greifende Zahnräder montiert, somit ist für
beide Plättchen derselbe Einfallswinkel gewährleistet. Die vom Abschwächer reflektierte
Strahlung wird an der Innenseite des Gehäuses absorbiert. Aufgrund des relativ
großen Strahldurchmessers von mehr als 10 mm und der geringen mittleren Leistung
erfolgt keine spürbare Erwärmung des Gehäuses.
variabler Abschwächer Ausgleichsplatte
Gehäuse
Bild 3.5: Variabler Abschwächer: Prinzipskizze.
Für eine präzise Materialbearbeitung ist ein genügend kleiner Strahldurchmesser im
Fokus wünschenswert. Der theoretisch erreichbare Fokusdurchmesser hängt über
d f
4 ⋅ λ f
= ⋅
π D
⋅
2 ( M )
( 3.5)
neben der Wellenlänge λ und der Fokuslänge f auch vom Strahldurchmesser D auf der
fokussierenden Optik ab [41]. Der Quotient
f
F = ( 3.6)
D
wird auch als F-Zahl oder Fokussierzahl bezeichnet. Um einen möglichst kleinen Fokusdurchmesser
zu erhalten, können nun entweder Wellenlänge bzw. Fokuslänge reduziert,
oder aber der Strahldurchmesser auf der Fokussieroptik vergrößert werden.
Die Wellenlänge ist durch das Lasersystem festgelegt, die Fokuslänge kann aus Handhabungsgründen
nicht beliebig verkleinert werden. Der Strahldurchmesser auf der Fokussierlinse
kann dagegen durch Aufweiten in einem Teleskop relativ einfach vergrö-