Diffraktive Optiken für die Lasermaterialbearbeitung

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Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Strahlformungskonzeptes auf Basis diffraktiver optischer Elemente unter möglichst vollständiger Einbeziehung der Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials (insb. Wärmeleitung) und des Lasers (partielle Kohärenz). Beim Gravieren, Härten, Schneiden und Schweißen ist eine gute Kenntnis der im Material erzeugten Temperaturvertellung erforderlich, wobei insbesondere bei den beiden ersten Anwendungen die exakt gleichmäßige Erwärmung des Bearbeitungsfeldes von größter Wichtigkeit ist. Noch deutlicher als bei der lithographischen Bearbeitung äußert sich das bestehende Problem beim Gravieren und Abtragen von Material mittels Maskenprojektion. Hier führen Strahlinhomogenitäten und Interferenzerscheinungen, insbesondere an Ecken und Kanten, zu nicht tolerierbaren Formveränderungen. Zur Herstellung präziser und scharfkantiger Strukturen soll die Intensitätsverteilung des Bearbeitungslasers in eine angepaßte Verteilung zur Erzeugung geometrischer Strukturen wie Linien, Rechtecken oder Kreisen übergeführt werden. Diese Verteilung soll allen relevanten Eigenschaften des bearbeiteten Materials Rechnung tragen und insbesondere dessen Wärmeleitungseigenschaften berücksichtigen. Diese erforderliche Einhaltung der Intensitätsumordnung soll mit Hilfe diffraktiver optischer Elemente erfolgen, welche im Projekt berechnet werden. Da bisher bekannte Berechnungsverfahren unbefriedigende Lösungen liefern, soll ein neues Berechnungsverfahren zum Einsatz kommen, das die benötigte Umordnung unter Einbeziehung und Ausnutzung der partiellen Kohärenz des Bearbeitungslasers ermöglicht. Das Berechnungsverfahren liefert, im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren, Elemente ohne Phasensprünge, die mit heute zur Verfügung stehenden Methoden herstellbar sind. Berechnete D0Es sollen für Transmission und Reflexion hergestellt werden, sowie in Verbindung mit einigen Bearbeitungsmaterialien untersucht werden.