Laserstrahl-Präzisionsbearbeitung von Glas

: Lenk, A.; Witke, T.; Franz, U.

Abstract
Aufgrund des Absorptionsverhaltens ist die Bearbeitung von Glas insbesondere die Markierung und Beschriftung bisher die Domäne der TEA-CO2-Laser und der Excimerlaser. F|r eine punktweise und damit frei programmierbare Markierung wäre der Einsatz eines gut fokussierbaren Festkörperlasers zusammen mit einem Galvoscanner notwendig. Die in der herkömmlichen Beschriftungstechnik eingesetzten Nd-YAG-Laser werden jedoch von den meisten Gläsern nicht absorbiert. Für die Lösung dieses Problems kann die Absorption durch nichtlineare Effekte (Selbstfokussierung, Multiphotonenabsorption, dielektrischer Durchbruch) genutzt werden. Die dafür nötigen Pulsleistungen im Bereich von 1 MW bzw. Leistungsdichten von 1010-1012 W/cm2 werden durch den Einsatz eines cw-angeregten, gütegeschalteten und modensynchronisierten Nd-YLF-Laser erreicht. Der Laser hat außerdem den Vorteil bis zu einer relativ hohen Pulswiederholfrequenz (500 Hz) frei triggerbar zu sein. Dieser Lasertyp wurde erstmals zur Materialbearbe itung eingesetzt. Die Anwendungen eines solchen Lasersystems liegen in der Markierung und Beschriftung von Glasmaterialien sowohl unterhalb als auch auf der Werkstückoberfläche. Für die Laser-Innengravur wird der Fokus in das Volumen des Werkstücks gelegt, wo eine plasmainduzierte Rißbildung zu einer punktförmigen Markierung führt. Durch eine entsprechende Relativbewegung von Werkstück und Laserstrahl Können 2D- und 3D-Strukturen erzeugt werden. Für die Strukturierung von Glasoberflächen eignet sich das Verfahren, daß man als Mikro Laser Plasma Sputtern bezeichnen könnte. Durch Zündung eines dichten Plasmas auf der Glasoberfläche kommt es zu einem durch das Laserplasma induzierten Materialabtrag. Dieser Abtrag ist eng lokalisiert und absolut schädigungsfrei und läßt sich gut für die punktweise Beschriftung von Oberflächen mit allerdings relativ geringem Kontrast einsetzen.