Fortschritte in der ultrakurzen Laserbearbeitung und zukünftige Perspektiven

Zusammenfassung Die einzigartigen Eigenschaften von ultrakurzen Lasern haben die Materialbearbeitung nach ihrer ersten Demonstration im Jahr 1987 schnell revolutioniert. Die ultrakurz Pulsbreite des Lasers unterdrückt die Wärmeleitung in die Umgebung des bearbeiteten Bereichs, wodurch die Bildung einer wärmebeeinflussten Zone minimiert wird und somit eine ultrahochpräzise Mikro- und Nanofabrikation verschiedener Materialien ermöglicht wird. Darüber hinaus kann die extrem hohe Spitzenintensität nichtlineare Mehrphotonenabsorptionsprozesse induzieren, wodurch die Vielfalt der bearbeitbaren Materialien auf transparente Materialien wie Glas erweitert wird. Die nichtlineare Mehrphotonenabsorption ermöglicht die dreidimensionale (3D) Mikro- und Nanofabrikation durch Bestrahlung mit stark fokussierten Femtosekunden-Laserpulsen innerhalb transparenter Materialien. Daher werden ultrakurze Laser derzeit sowohl in der Grundlagenforschung als auch in praktischen Anwendungen weit verbreitet eingesetzt. Dieser Bericht präsentiert Fortschritte bei der ultrakurzen Laserbearbeitung, einschließlich Mikrobearbeitung, mikro- und nanostrukturierte Oberflächen, Nanoablation sowie 3D- und Volumenbearbeitung. Fortschrittliche Technologien, die eine Verbesserung der Leistung der ultrakurzen Laserbearbeitung versprechen, wie hybrides additives und subtraktives Processing sowie die Verarbeitung mit geformten Strahlen, werden diskutiert. Kommerzielle und industrielle Anwendungen der ultrakurzen Laserbearbeitung werden ebenfalls vorgestellt. Schließlich werden zukünftige Perspektiven der Technologie mit einer Zusammenfassung gegeben.