Kurzfassung | 6 |
Inhalt | 8 |
Liste der verwendeten Symbole | 12 |
Extended Abstract | 18 |
1 Einleitung | 22 |
1.1 Laser in der Fertigungstechnik | 22 |
1.2 Abtragende Laserverfahren | 23 |
1.3 Motivation und Zielsetzung der Arbeit | 26 |
2 Grundlagen abtragender Laserverfahren | 28 |
2.1 Abtragen mit gepulster Laserstrahlung | 28 |
2.2 Laserinduzierte Plasmen | 33 |
2.3 Modellvorstellungen zum Laserbohren | 45 |
2.4 Materialabtrag bei kurzen und ultrakurzen Pulsen | 52 |
3 Experimentelle Methoden | 61 |
3.1 Lasersysteme | 61 |
3.2 Energietransmission | 63 |
3.3 Spektroskopie des Strahlprofils | 68 |
3.4 Bildgebende Verfahren zur Plasmacharakterisierung | 70 |
4 Luftdurchbruch und nichtlineare Wechselwirkung | 82 |
4.1 Gasdurchbruch im Fokus ultrakurzer Laserpulse | 82 |
4.2 Entstehung des Luftdurchbruchs | 85 |
4.3 Luftdurchbruch als hochionisiertes Plasma | 90 |
4.4 Fernfeld-Strahlprofile fokussierter ultrakurzer Pulse | 92 |
4.5 Wellenlängenkonversion im Luftdurchbruch | 95 |
4.6 Entstehungsregion der Conical Emission | 99 |
4.7 Einfluss der Atmosphäre auf dieWechselwirkung | 100 |
4.8 Ursache der Conical Emission | 104 |
5 Dynamik der Materialdampf- und Plasmawolken | 106 |
5.1 Stoßwellenexpansion und Energieinhalt | 106 |
5.2 Dampfausbreitung – Verbleib der Ablationsprodukte | 109 |
5.3 Charakterisierung von Prozessparametern | 114 |
6 Einflüsse repetierend gepulster Bearbeitung | 119 |
6.1 Transmissionsmessungen bei Pulszügen | 119 |
6.2 Ablationsdynamik für unterschiedliche Pulszahlen | 125 |
6.3 Einfluss der Repetitionsrate | 128 |
6.4 Spektroskopie am laserinduzierten Plasma | 131 |
6.5 Erweiterung des Bohrmodells | 134 |
7 Einflüsse der Umgebungsatmosphäre | 136 |
7.1 Abtragsraten bei reduziertem Atmosphärendruck | 136 |
7.2 Atmosphäreneinfluss auf die Bohrungsgeometrie | 140 |
7.3 Effizienzsteigerung beim Laserbohren | 143 |
8 Zusammenfassung und Ausblick | 149 |
Literatur– und Quellenverzeichnis | 154 |
Anhang | 182 |
A.1 Sedov–Taylor-Modell zur Stoßwellenausbreitung | 182 |
A.2 Ergänzende experimentelle Daten für repetierend gepulste Bearbeitung | 185 |
Danksagung | 190 |