Laser Surface Engineering

Wir beschäftigen uns intensiv mit der Laser-Mikro-Materialbearbeitung mittels ultrakurzer Laser-Pulse, von der Prozessentwicklung über die Prozessführung bis zur Steuerung.

Unser Labor

Unser Spezialgebiet ist die Lasermikrobearbeitung mit hohem Durchsatz bei höchster Präzision auf verschiedenen Materialien.
Wir optimieren die Effizienz von Prozessen, Abtragstrategien sowie Strahlführungs- bzw. Strahlformungsmethoden. Zudem entwickeln wir Lösungen zur Synchronisation zwischen hochrepetitiven Lasern (MHz-Bereich) und Strahlführungs- sowie Bearbeitungssystemen für höchste Präzision.

Leistungsangebot

Unser Know-How und unsere Infrastruktur stehen externen Partnern im Rahmen von studentischen Arbeiten, Forschungsmandaten oder gemeinsamen drittmittelfinanzierten Projekten zur Verfügung. Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie detaillierte Auskünfte benötigen oder informieren Sie sich unter: 

Kompetenzen

Wir befassen uns mit folgenden Kernthemen:

  • Abtragen

Mit unseren kurzen (ns) und ultrakurzen (ps, fs) gepulsten Lasern ablatieren und strukturieren wir unterschiedliche Materialien wie Metalle, Keramiken, Halbleiter, Kunststoffe, Gläser und Kristalle. Dabei liegt unser Schwerpunkt auf der Optimierung des Abtragprozesses und der Prozesseffizienz.

  • Oberflächenstrukturierung

Wir erarbeiten Strategien und Methoden zur gezielten Erzeugung von Oberflächenstrukturen mit Dimensionen vom sub-µm bis in den mm Bereich.

  • Kundenspezifische Prozessentwicklung

Durch unser breites und tiefes Know-How können wir spezielle auf Ihre Anwendung optimierte Prozesse entwickeln und realisieren.

  • Hochpräzise und schnelle Bearbeitungsmethoden

Durch die Synchronisation von Scannern (Galvo-Scanner oder Polygon-Scanner) auf den Laserpulszug mit Repetitionsraten bis zu mehreren MHz erzielen wir höchste Genauigkeiten, die mit konventionellen Methoden nicht erreichbar sind. Dazu kommt im Falle von Galvo-Scannern eine selbst entwickelte und patentierte Technologie zum Einsatz.

  • Ansteuerung und Kombination von Achsen für die Laserbearbeitung

Zusammen mit unserem Schwester-Institut I3S kombinieren wir Scanner-Systeme (Galvo und Polygone) mit verschiedenen mechanischen Achsen (linear und Rotationsachsen), um Ihre Prozesse optimal umzusetzen. Dabei nutzen wir unsere eigene Synchronisationstechnologie für höchste Genauigkeit.

  • Testen und Bewerten

Wir testen und qualifizieren neue Komponenten (Laser und Strahlführung) gezielt für Anwendungen in der Laser-Mikrobearbeitung

  • Hochtemperatur-Ellipsometrie

Wir sind in der Lage sowohl den Brechungsindex als auch den Absorptionsindex von Metallen temperaturabhängig von fest bis flüssig zu messen. 

Unser klimaüberwachtes Laserlabor weist, neben den weiter unten separat
aufgelisteten Komponenten, folgende Einrichtung auf:

  • Staubschleuse, Flowboxensystem, Strom-, Wasser- und Gasversorgung (N2, Argon)
  • Optische Tische, Optomechanik, Linsen-, Spiegel- und Wellenplattensortiment,

Objektive

  • Mehrere gesteuerte Linearachsen, 2- und 3-Achsen-Systemeunterschiedlicher Arbeitsbereiche und Präzision, sowie ein gesteuertes 5-Achsen-System
  • Verschiedene Powermeter (Spektraler Bereich von 190 nm bis 11 μm, Leistungsbereich von 10 nW bis 300 W)
  • Autokorrelatoren zu ps- und fs-Pulsdauermessung
  • Beam Profiling Systeme


Wichtigste Lasersysteme
DUETTO: Pikosekunden-Lasersystem (Time Bandwidth Products):

  • Ausgangsleistung 6 W @ 1064 nm
  • Repetitionsrate 50 kHz - 1 MHz
  • Pulsenergie bis 200 μJ @ 1064 nm
  • Pulsdauer < 12 ps
  • Wellenlängen 1064 nm, 532 nm, 355 nm
  • Strahlqualität M2 < 1.3 (TEM00)

DUETTO Burgdorf Amplifier: 
Optionaler Amplifier mit Pulse-Picker zum oben beschriebenen DUETTO-System. Dies erweitert das Feld der möglichen Pulsenergien bis zu 600 μJ und der Pulsrepetitionsraten von 50 kHz bis zum single shot-Betrieb.

FUEGO: Picosekunden-Lasersystem (Time Bandwidth Products):

  • Ausgangsleistung 45 W @ 1064 nm
  • Repetitionsrate 200 kHz - 8.2 MHz
  • Pulsenergie bis 200 μJ @ 1064 nm
  • Pulsdauer < 10 ps
  • Wellenlängen 1064 nm, 532 nm, 355 nm
  • Strahlqualität M2 < 1.3 (TEM00)
  • FlexBurst

PICOBALDE II: Picosekunden-Lasersystem (Lumemtum):

  • Ausgangsleistung 50 W @ 1064 nm
  • Repetitionsrate 200 kHz - 8.2 MHz
  • Pulsenergie bis 200 μJ @ 1064 nm
  • Pulsdauer < 10 ps
  • Wellenlänge 1064 nm
  • Strahlqualität M2 < 1.3 (TEM00)
  • FlexBurst
  • AccuTrig

SATSUMA HPII: Femtosekunden-Lasersystem (Amplitudes Systèmes):

  • Ausgangsleistung 20 W @ 1030 nm
  • Repetitionsrate 500 kHz - 2.0 MHz
  • Pulsenergie bis 40 μJ @ 1064 nm
  • Pulsdauer < 350 fs
  • Wellenlänge 1030 nm, 515 nm, 343 nm
  • Strahlqualität M2 < 1.3 (TEM00)
  • Pulse Bursts

Weitere fs- und ps- Lasersysteme in spezifischen Forschungsprojekten:

IPG ns Fiberlaser @ 1064 nm 
Der industrietaugliche, gepulste Ytterbium Fiberlaser von IPG bietet Pulsenergien bis zu 1 mJ bei einer Strahlqualität M2 < 2. Es stehen 8 verschiedene Pulsdauern im ns-Bereich zur Auswahl, dies eröffnet die Möglichkeit von Prozessoptimierungen und -studien.
Spezifikationen:

  • Ausgangsleistung 20 W
  • Repetitionsrate 1.6 - 1000 kHz
  • Pulsenergie < 1 mJ
  • Pulsdauer 4, 8, 14, 20, 30, 50, 100 oder 200 ns

IPG ns Fiberlaser @ 532 nm 
Der frequenzverdoppelte, gepulste Ytterbium Fiberlaser von IPG bietet Pulsenergien bis zu 16 μJ bei einer Strahlqualität von M2 < 1.2
Spezifikationen: 

  • Ausgangsleistung 5 W @ 300 kHz
  • Repetitionsrate 20 - 300 kHz
  • Pulsenergie 16 μJ @ 300 kHz
  • Pulsdauer 1.5 ns @ 300 kHz

Scanner
Galvo-Scanner:
Für die Oberflächenstrukturierung sind Galvanometerscanner besonders geeignet. Es sind verschiedene intelliSCAN- sowie excelliSCAN-Systeme für alle drei Wellenlängen mit Objektiven von 50 - 255 mm Brennweite im Einsatz.

Polygon-Scanner:
Für sehr schnelle Anwendungen bei hoher Leistung steht uns ein Polygon-Scanner LSE170STD von NextScan Technologies zur Verfügung.

Kontakt

Kontaktieren Sie uns oder treffen Sie unsere Fachexpertinnen und Fachexperten an diversen nationalen und internationalen Veranstaltungen im direkten Gespräch. Aus einer Zusammenarbeit resultiert ein Gewinn für alle Beteiligten: Für Ihr Unternehmen, die Gesellschaft sowie die Fachhochschule.