Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Inline surface topography measurements of ultrashort laser pulsed manufactured micro structures based on low coherence interferometry

Inline low coherence interferometry measurement system characterization and performance test
Kurzkohärente Interferometrie als Werkzeug zur Inline-Prozessüberwachung von Oberflächentopographien hergestellt durch Lasermikrostrukturierung mit Ultrakurzpulslasern. Charakterisierung eines Inline-Messsensors auf Basis der kurzkohärenten Interferometri
 
: Kunze, Rouwen; Schmitt, Robert

:

Technisches Messen : TM 84 (2017), No.9, pp.575-586
ISSN: 0340-837X
ISSN: 0171-8096 (Print)
ISSN: 2196-7113 (Online)
English
Journal Article
Fraunhofer IPT ()
laser micro machining; ultrashort pulse laser; low coherence interferometry (LCI); inline metrology; topography measurement; Lasermikrostrukturierung; Ultrakurzpulslaser; kurzkohärente Interferometrie; Inline Prozessüberwachung; Topographiemessung

Abstract
In view of ever-increasing demands on process accuracies and increasingly narrow tolerance windows in laser micro structuring, the monitoring of laser processes and the subsequent quality assurance of the laser-structured products are becoming more and more important. Functional surface structures to be manufactured by laser micro structuring are nowadays in the range of 50 μm down to 10 μm regarding their surface geometries. To cover this demand, this paper deals with the development of a holistic approach to scanner-based, coaxial topography measurement by the integration of a highly accurate inline measuring system into the existing optics of a laser micro machining system. The combination and implementation of the laser processing beam and the measuring beam by the same optics is intended to open up the possibilities of real-time process feedback of the measurement data for the realization of an adaptively controlled laser micro structuring process. Therefore, the influence of the individual system components of the laser beam path on the measurement beam and induced optical aberrations gets evaluated and explained. Resulting from this, solutions for improving the system against these aberrations are developed and evaluated in a demonstrator setup, implementing the measurement system coaxially into a laser micro machining beam path.

 

Angesichts immer größerer Anforderungen an Prozessgenauigkeiten und immer enger gefassten Toleranzfenstern bei der Lasermikrostrukturierung, erfahren die exakte Überwachung von Laserprozessen und die anschließende Qualitätssicherung der laserstrukturierten Produkte einen immer höheren Bedarf. Funktionelle Oberflächenstrukturen, die durch Lasermikrostrukturierung hergestellt werden, liegen heute im Bereich von 50 μm bis 10 μm bezüglich der Abmessungen ihrer Oberflächengeometrien. Um diesen Bedarf zu decken beschäftigt sich dieses Paper mit der Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes zur scannerbasierten, koaxialen Topographiemessung durch die Integration eines hochgenaues Inline-Messsystem in die vorhandenen Optiken einer Laseranlage. Die Kombination und Implementation des Laserbearbeitungsstrahls und des Messstrahls durch die gleichen Optiken soll dabei die Möglichkeiten einer Echtzeit-Prozessrückführung der Messdaten zur Realisierung eines adaptiv geregelten Lasermikrostrukturierungsprozesses eröffnen. Dabei wird in dieser Arbeit der Einfluss der einzelnen Systemkomponenten der Laseranlage auf die optischen Aberrationen für den Messstrahlengang erläutert. Daneben werden Lösungen für die Optimierungen der Teilsysteme zur Verringerung der Aberrationen erarbeitet und in einem Demonstratoraufbau als Offline Messsystem mittels Applikationsbeispielen aus der Lasermikrostrukturierung evaluiert.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-461490.html