|
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 |
|