Strahlformung im ultravioletten Spektralbereich mit dem räumlichen Lichtmodulator

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521150885

Ultrakurz gepulste ultraviolette (UV) Laserstrahlung wird oft zur Bearbeitung von hoch empfindlichen Materialien eingesetzt, die ausschließlich im UV Bereich absorbieren, wie beispielsweise die menschliche Kornea oder besonders temperaturempfindliche Elemente. Durch die ultrakurzgepulste Laserstrahlung soll das umgebende Material möglichst wenig von der Laserbearbeitung beeinträchtigt und beschädigt werden. Im sichtbaren und infraroten Spektralbereich wird heutzutage Strahlformung eingesetzt, um das Intensitätsprofil räumlich zu formen und damit die applizierte Energie genau auf den Bearbeitungsprozess abzustimmen. Neben einem Gewinn an Effizienz wird unnötiger Wärmeeintrag in der Umgebung reduziert, um Lasermaterialbearbeitung höchster Qualität und Präzision zu gewährleisten. Im UV Bereich ist aktuell Strahlformung allerdings nur sehr eingeschränkt und unter Inkaufnahme von hohen Verlusten möglich, da die verwendeten Geräte das UV Licht selbst großteils absorbieren. Im Rahmen dieses Projekts soll eine effiziente und einfach realisierbare Methode zur Strahlformung im UV Bereich mit handelsüblichen räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs) und durch Ausnutzung nichtlinearer optischer Effekte entwickelt werden. Ein SLM wird zur Modulation der Phasenfront verwendet, um eine gewünschte Intensitätsverteilung zu erhalten. Da die Frequenzkonversion ein kohärenter Prozess ist, bleibt die Phaseninformation auch in der Frequenzkonvertierten erhalten. Damit ist es möglich, die Phaseninformation in der Fundamentalen so einzubringen, dass das Intensitätsprofil des frequenzkonvertierten Lichts wie gewünscht geformt wird. Im Rahmen des Projekts werden die notwendigen Algorithmen zur Berechnung angepasster Phasenmasken entwickelt und eine robuste experimentelle Umsetzung konzipiert. Damit soll eine effiziente Methode zur Strahlformung im UV Bereich geschaffen werden, die den Weg in eine industrielle Anwendung ebnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen