Warum Laserschadenstests für Anwendungen mit 355-nm-UV-Laserquellen von entscheidender Bedeutung sind

Die laserinduzierte Schadensschwelle (LIDT) definiert die maximale Menge an Laserstrahlung, die eine Optik ohne Beschädigung verarbeiten kann. Dies ist eine der wichtigsten Spezifikationen, die bei der Integration einer optischen Komponente in einen Laser zu berücksichtigen sind. Um mehr über LIDT zu erfahren, lesen Sie bitte den Anwendungshinweis „Understanding and Specifying LIDT of Laser Components“.

UV-Laser

Der Einsatz von UV-Lasern bietet gegenüber längeren Wellenlängen wie Infrarot oder sichtbarem Licht zahlreiche Vorteile. Bei der Materialbearbeitung schmelzen oder verdampfen Infrarot- oder sichtbare Laser Material, was die Erzeugung kleiner, präziser Merkmale behindern und die strukturelle Integrität des Substrats beschädigen kann. Andererseits verarbeiten UV-Laser Materialien, indem sie die Atombindungen im Substrat direkt aufbrechen, was bedeutet, dass keine periphere Erwärmung um den Strahlfleck herum entsteht. Dadurch werden Materialschäden reduziert, sodass UV-Laser dünne und empfindliche Materialien wesentlich effektiver bearbeiten können als sichtbare und Infrarot-Laser. Das Fehlen einer peripheren Erwärmung erleichtert auch die Erstellung sehr präziser Schnitte, Löcher und anderer feiner Merkmale. Darüber hinaus ist die Laserpunktgröße direkt proportional zur Wellenlänge. Daher, 

Die kurzen Wellenlängen von UV-Lasern wirken sich jedoch auf die LIDT der mit ihnen verwendeten Optik aus. UV-Licht wird stärker gestreut als sichtbares oder infrarotes Licht und enthält außerdem mehr Energie, sodass es von Substraten absorbiert wird. Diese UV-Absorption kann sogar Bauteilsubstrate ausbleichen. Ähnlich wie UV-Laser Materialien durch das Aufbrechen von Atombindungen schneiden, kann die unerwünschte Absorption von UV-Lasern die Bindungen in einer optischen Komponente oder Beschichtung aufbrechen, was zu einem Ausfall führt. Dies verringert den LIDT der Komponente und eine Optik weist bei UV-Wellenlängen normalerweise einen niedrigeren LIDT auf als bei sichtbaren oder infraroten Wellenlängen. Beim Umgang mit LIDT ist es wichtig zu bedenken, dass LIDT in direktem Zusammenhang mit der Wellenlänge steht.

UV-Optik

UV-Optiken müssen sorgfältig entworfen und hergestellt werden, um den Auswirkungen von UV-Schäden standzuhalten. UV-Optiken müssen eine geringere Menge an Blasen als üblich enthalten, einen homogenen Brechungsindex über die gesamte Optik und eine begrenzte Doppelbrechung aufweisen, eine Spezifikation, die die Polarisation des Lichts mit dem Brechungsindex einer Optik korreliert. Darüber hinaus sollte die UV-Optik beim Einsatz von UV-Lasern längere Einwirkungszeiten berücksichtigen. Ein Beispiel für ein Material, das in UV-Anwendungen verwendet wird, wäre Calciumfluorid (CaF2), das alle oben genannten Eigenschaften aufweist, die erforderlich sind, um den Auswirkungen von UV-Schäden standzuhalten. Allerdings kann es bei bestimmten Anwendungen auch zu Schäden an der CaF2-Optik kommen. Wenn Sie beispielsweise CaF2-Optiken in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit verwenden, ist ihre Leistung schlecht, da sie stark hygroskopisch sind. 

Daher ist es bei der Verwendung eines UV-Lasers wichtig, die Laserzerstörschwelle zu berücksichtigen. Wenn eine Optik ausgewählt wird, die nicht für UV-Wellenlängen geeignet ist, kann die Angabe für LIDT irreführend sein. Für Standard-Laseroptikkomponenten wird LIDT selten für Wellenlängen im UV-Teil des Spektrums angegeben. Vielmehr wird LIDT für höhere Wellenlängen angegeben. UV-Optiken bieten einen LIDT, der speziell mit UV-Wellenlängen getestet wird, um genauere LIDT-Spezifikationen zu gewährleisten.