Bonn 2025 – scientific programme

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 8: Laser Systems – Optical Methods (joint session K/Q)

Q 8.1: Invited Talk

Monday, March 10, 2025, 11:00–11:30, HS XI ITW

Hochleistungs-UKP-Laser für die Fertigung — •Arnold Gillner — Lehrstuhl für Lasertechnik RWTH Aachen Steinbachstrasse 15, 52074 Aachen

Ultrakurzpulslaser mit Pulsdauern von einigen 100 fs bis ps ermöglichen in der industriellen Fertigung neue Bearbeitungsansätze mit bisher unerreichter Genauigkeit. Durch die weitgehende Trennung von Energieabsorption und Materialablation ist der Energieeintrag in den Werkstoff minimal, sofern einige wichtige Randbedingungen berücksichtigt werden. Insbesondere kann es bei hohen Pulswiederholraten zu thermischer Akkumulation kommen und bei hohen Pulsenergien zu Plasmaabschirmung und Beeinflussung des eingehenden Laserstrahls. Als Lösung bieten sich Hochgeschwindigkeits-Scansysteme mit Geschwindigkeiten über 1000 m/s oder Multistrahl-Bearbeitungssysteme mit mehreren 100 Teilstrahlen an, um die eingestrahlte Laserenergie im optimalen Arbeitspunkt zu nutzen. Dieser Arbeitspunkt wird im Wesentlichen von der optischen Eindringtiefe bestimmt, höhere Energiedichten führen mit ballistischen Elektronen zu tieferen Orten der Energiedeposition. Detaillierte Analysen der Wechselwirkung über Pump-and-Probe sowie über hochenergetische Röntgenstrahlung am DESY zeigen dynamische Wechselwirkungsverhältnisse, die es gilt, durch schnelle Strahlformung zu beherrschen. Im Ergebnis steht mit Ultrakurzpuls-Lasern im kW-Bereich ein neues Werkzeug für die Präzisionsfertigung zur Verfügung.

Keywords: Ultrakurzpulslaser; Laserabtrag; Laserbohren; Prozessanalyse