Polieren optischer Präzisionsoberflächen mit Laserstrahlung - PoliLas

A. Richmann1, E. Willenborg2, K. Wissenbach2
1Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme TOS, RWTH Aachen, 2Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT, Aachen
annika.richmann@ilt.fraunhofer.de
 
In optischen Systemen werden zunehmend Asphären und Freiformoptiken eingesetzt, da sie Abbildungsfehler minimieren und Gewichtsvorteile bieten. Konventionelle Verfahren zum Polieren dieser Geometrien sind zeitaufwendig und kostenintensiv. Am Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme wird in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT ein neuer Prozess zum Polieren von optischen Komponenten mit CO2-Laserstrahlung im Rahmen des vom BMWi geförderten Projektes PoliLas entwickelt.
Die CO2-Laserstrahlung wird in einer Schicht von wenigen 10 µm Tiefe nahezu vollständig absorbiert. Dies führt zu einer Erwärmung dieser dünnen Schicht und das Material kann aufgrund der verringerten Viskosität fließen. Infolge der Oberflächenspannung wird der Poliereffekt erreicht. Um thermische Spannungen zu vermeiden, die zur Zerstörung besonders bei Glasproben führen können, werden die Proben vorgeheizt.
Auf Flachproben kann die Rauheit von z.B. Quarzglas von Ra≈100 nm auf Ra<5 nm reduziert werden. Die Bearbeitungszeiten liegen mit Flächenraten von bis zu 1 cm²/s für Glas und 10 cm²/s für Kunststoffe um einen Faktor 10 unter den Prozesszeiten der konventionellen Polierverfahren.
Keywords:
Fertigung optischer Systeme, Oberflächen, Lasermaterialbearbeitung
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111. Tagung, Vortrag: A3, Mittwoch 26.05.2010,A