Warum Laserzerstörschwellen-Tests wichtig für Laseranwendungen im UV-Bereich sind

Die LDT, auch bekannt als laserinduzierte Zerstörschwelle (LIDT), ist eine der wichtigsten Spezifikationen, die bei der Integration von Optikkomponenten in ein Lasersystem berücksichtigt werden müssen. Um mehr über LIDT zu erfahren, besuchen Sie bitte unseren Anwendungshinweis Hintergrundinformationen und Spezifikationen zu LIDT bei Laserkomponenten.

UV-Laser

Die Verwendung von UV-Lasern hat zahlreiche Vorteile gegenüber Lasern mit längeren Wellenlängen im IR oder sichtbaren Bereich. Bei der Materialbearbeitung schmelzen oder verdampfen Laser mit IR - oder sichtbarem Licht das Material. Dies kann dazu führen, dass keine kleinen präzisen Teile produziert werden können und die strukturelle Integrität des Substrats zerstört wird. UV-Laser bearbeiten Material dagegen durch direktes Aufbrechen der Atombindungen im Substrat, d.h. es entsteht keine Aufheizung der Peripherie rund um den Laserbrennpunkt. Dies reduziert Schäden am Material und erlaubt eine deutlich effektivere Verarbeitung von dünnen und empfindlichen Materialien mit UV-Lasern als mit sichtbaren und IR-Lasern. Die fehlende Aufheizung der Peripherie ermöglicht sehr präzise Schnitte, Bohrungen und andere feine Bearbeitungen. Die Größe des Laserbrennpunkts ist direkt proportional zur Wellenlänge. Aus diesem Grund haben UV-Laser eine höhere räumliche Auflösung als Laser mit sichtbarem oder IR Licht und können Materialien präziser bearbeiten.

Die kurzen Wellenlängen der UV-Laser beeinflussen jedoch die LIDT der eingesetzten Optiken. UV-Licht streut stärker als sichtbares Licht oder IR-Strahlung und ist zudem energiereicher; dadurch wird es in den Substraten der Komponenten absorbiert und führt sogar zu deren Ausbleichen. Ähnlich wie UV-Laser Materialien durch Aufbrechen von Atombindungen bearbeiten, kann es bei unerwünschter Absorption von UV-Laserlicht zum Aufbrechen der Atombindungen in einer Optikkomponente oder Beschichtung und damit zu deren Zerstörung kommen. Dadurch reduziert sich die laserinduzierte Zerstörschwelle der Komponente; eine Optik hat in der Regel bei UV-Wellenlängen eine niedrigere laserinduzierte Zerstörschwelle als bei Verwendung von sichtbarem Licht oder IR-Strahlung. Bei der laserinduzierten Zerstörschwelle muss unbedingt berücksichtigt werden, dass die LIDT direkt von der Wellenlänge abhängt.

UV-Optiken

UV-Optiken müssen sorgfältig entwickelt und gefertigt werden, damit es nicht zu einer Zerstörung durch UV-Strahlung kommt. UV-Optiken sollten eine geringere Anzahl an Luftblasen enthalten sowie einen homogenen Brechungsindex für die gesamte Optik und nur eine begrenzte Doppelbrechung besitzen; bei dieser Spezifikation ist der Brechungsindex einer Optik abhängig von der Polarisation des Lichts. Bei UV-Lasern müssen UV-Optiken darüber hinaus für längere Belichtungszeiten ausgelegt sein. Als Material für UV-Anwendungen wird beispielsweise Kalziumfluorid (CaF₂) eingesetzt, das all die oben erwähnten Eigenschaften besitzt und durch UV-Licht nicht zerstört wird.

Bei bestimmten Anwendungsfällen können jedoch selbst Optiken aus CaF₂ beschädigt werden, sie sind beispielsweise in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit ungeeignet, weil das Material stark hygroskopisch ist und leicht Feuchtigkeit aufnimmt.