Gepulste Laser und ihre Anwendungen. Alexander Pönopp

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Emma Eberhardt
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1 Proseminar SS 2014 Gepulste Laser und ihre Anwendungen Alexander Pönopp

2 Lasermaterialbearbeitung - wofür Bearbeitung von Material, was schwer zu bearbeiten ist (z.b. Metall) Modifikation von Material - Bsp: Dünnschichtsolarzellen Lokal begrenzte Modifikationen Ablation von Material zur Verbesserung optischer Eigenschaften Großer Unterschied zwischen gepulsten und CW-Lasern!

Dünnschichtsolarzellen Lokal begrenzte Modifikationen Ablation von Material

3 Was kommt am Ende dabei heraus, wenn Physiker mit gepulsten Lasern spielen? + =

4 Inhalt Kurze Wiederholung: Laser Der CW-Laser Lineare und Nichtlineare Absorption Ausgewählte Prozesse und ihre Dauer Lasermaterialbearbeitung mit gepulsten Lasern: Hier: Femtosekundenlaser Ausblick: Attosekundenpulse und ihre Erzeugung Zusammenfassung

Lasermaterialbearbeitung mit gepulsten Lasern: Hier:

5 Kurze Wiederholung: Laser Quelle:

6 CW-Laser am Beispiel des Diodenlasers Quellen:

7 Lineare Absorption Bei niedrigen Intensitäten hängt der Brechungsindex nicht von der Intensität ab. Bsp: Absorption: Wieviel Licht ist nach einer Eindringtiefe von z noch da?

8 Lineare Absorption n L = 1 n t = n + ik Energiedeposition? E D = di dz Annahme: 1 = T + R T = ( n t ni n t +ni )2 n k = n + ik Mit der Intensität I folgt: I(z) = e αz I 1 R n=1,9 Problem: Bei hohen Intensitäten versagt das Modell! k=3,4 α=1, cm 1

9 Nichtlineare Absorption Hier: Zweiphotonenabsorption ΔE = E 1 + E 2 = hν 1 + hν 2 Quelle: Techniklexikon.net

10 Ausgewählte Prozesse und ihre Dauer Quelle: Review article Femtosecond laser micromachining in transparent materials by Rafael R. Gattass and Eric Mazur

11 Vergleich lineare und nichtlineare Absorption Lineare Absorption Abhängig von dem linearen Absorptionskoeffizient Brechungsindex liefert Anteil Transmission und Reflektion, ist aber konstant bei sich ändernder Intensität Nichtlineare Absorption Abhängig von dem linearen und nichtlinearen Koeffizienten Brechungsindex abhängig von der Intensität und somit auch die Transmission und Reflektion

konstant bei sich ändernder Intensität Nichtlineare Absorption Abhängig von dem linearen und

12 Lasermaterialbearbeitung mit gepulsten Lasern Siliciumschichten modifizieren für Optimierung von Solarzellen mittels Femtosekundenpulse Frage die offen ist: Wie macht man Femtosekundenpulse? Mikroskopieaufnahmen von Babak Soleymazadeh

Solarzellen mittels Femtosekundenpulse Frage die offen

13 Quelle: _auf_ Valenzelektronen.html Attosekundenspektroskopie Messung von Elektronenbewegungen möglich! Abb.: Mit Attosekunden-Spektroskopie sichtbar gemacht: die pulsierende Lochwellenfunktion des einfach ionisierten Kryptonatoms. (Bild: Christian Hackenberger/LMU)

14 Ausblick: Attosekundenlaser Die kürzesten Laserpulse sind zur Zeit im Attosekundenbereich. Wie werden diese erzeugt? 3-Schritt-Modell: Atompotential verbiegen Elektron entfernt sich Rekombinierung und Strahlung Warum ist das so unglaublich cool? Quelle: Wikipedia

3-Schritt-Modell: Atompotential verbiegen Elektron entfernt sich

15 Zusammenfassung Mit gepulsten Lasern kann man Mit Hilfe von Mehrphotonenabsorption Material stärker in einem kurzen Zeitintervall bearbeiten =>Thermische Effekte sind lokal begrenzt, keine T-Diffusion Zeitaufgelöste Spektroskopie mit Hilfe von Attosekundenpulsen Zu berücksichtigen ist, dass bei gepulsten Lasern hohe Intensitäten entstehen, die den Gesetzen der nichtlinearen Optik folgen

T-Diffusion Zeitaufgelöste Spektroskopie mit Hilfe von Attosekundenpulsen Zu berücksichtigen ist,

16 Quellen Mikroskopieaufnahmen: Babak Soleymanzadeh und mir Laser Abbildugen: Haar: maroins-kochbuch-de Wikipedia Review-article

de/en/publication-andpress/brochures/brochure_laser_beam_welding.html maroins-kochbuch-de http://www.chefkoch.

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