Ein ablatives Verfahren für die Ultrapräzisionsbearbeitung von Optiken haben Wissenschaftler am Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelt: Das Laser Beam Figuring (LBF) ermöglicht einen Abtrag von weniger als 5 nm und ergänzt das Laserpolieren, so dass erstmals eine komplette Prozesskette für die laserbasierte Optikfertigung möglich wird.
Erst Laserpolieren, dann weiter abtragen
Das Laserpolieren war ein erster Schritt, um die Oberflächenbearbeitung zu vereinfachen. Dabei wird die Glasoberfläche mit CO2-Laserstrahlung bis knapp unter die Verdampfungstemperatur erwärmt. Die Viskosität der Oberfläche sinkt, die Rauheit kann ausfließen und die Oberfläche wird geglättet.
Um periodische Strukturen mit einer Wellenlänge von über 100 µm zu entfernen, reicht das Laserpolieren aber nicht aus. Dafür sind ultrapräzise abtragende Verfahren nötig, wie sie bislang in Form des Ion Beam Figuring (IBF) und des magnetorheologischen Polierens (MRF) zu finden waren. Die Experten vom Fraunhofer ILT haben jetzt ein laserbasiertes Verfahren entwickelt, das genauer und schneller arbeiten kann: Beim Laser Beam Figuring (LBF) wird mit einem gepulsten CO2-Laser Glasmaterial von der Oberfläche abgetragen. Die Abtragrate lässt sich dabei durch die Dauer des Laserpulses genau regeln. Die horizontale Ausdehnung des Abtrags wird im Wesentlichen durch die Größe des Laserspots bestimmt. So ist beim Abtrag eine vertikale Auflösung von unter 5 nm und eine laterale Auflösung von unter 100 µm möglich.
So eignet sich das Verfahren besonders gut für die kostengünstige Formkorrektur nichtsphärischer optischer Komponenten in kleinen bis mittleren Stückzahlen und kommt auch für Mikrooptiken in Frage. Dabei kann die Laserformkorrektur sowohl mit dem Laserpolieren als auch mit konventionellen Bearbeitungsverfahren kombiniert werden.
