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Laserspiegel mit amorphem Kohlenstoff

05.06.1998 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Spiegel und Linsen sind Schlüsselelemente eines Lasers. Sie formen und lenken den Strahl für die Bearbeitung. Je härter die Beschichtung, desto langlebiger und präziser der Spiegel. Ein neues Verfahren macht superharte, kratzfeste Kohlenstoffschichten für CO2-Laser möglich.


Kupferspiegel für CO2-Laser, superhart beschichtet mit diamantähnlichem Kohlenstoff. © Fraunhofer IWS Laserspiegel mit amorphem Kohlenstoff

Laserbearbeitung wird vor allem in der Automobilherstellung eingesetzt. Der Vorteil: Bleche können mit hoher Genauigkeit geschnitten und Bauteile verschweißt werden. Damit auch Laser lange Zeit exakt und störungsfrei arbeiten, müssen ihre Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sein. Linsen und Spiegel sind Schlüsselelemente eines Lasers. Sie leiten den Strahl und fokussieren ihn auf die Stelle des Werkstückes, wo geschweißt oder geschnitten werden soll. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden arbeitet an Technologien für die Beschichtung von Laserspiegeln.

Das größte Problem bereitete lange Zeit die Empfindlichkeit der Kupferspiegel, die die Wellenlänge von CO2-Lasern zwar ideal reflektieren, aber leicht zerkratzen und oxidieren. Superharte, kratzfeste Schutzschichten etwa aus Diamant können nur bei sehr hohen Temperaturen abgeschieden werden - die polierten Kupferoberflächen halten dieser Beanspruchung jedoch nicht stand. Das IWS hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem man eine amorphe Kohlenstoffschicht auf Kupferspiegel auftragen kann. "Die Schicht wird nahezu kalt aufgebracht", sagt Dr. Hans-Joachim Scheibe. "Bei nur 30 Grad entstehen superharte Kohlenstoffschichten, die 75 Prozent der Diamanthärte erreichen können."

Mit ihrem neuen Verfahren haben die Forscher aus dem IWS auch das Problem der Haftung überwunden: In ein und demselben Arbeitsschritt wird auf das Kupfer zunächst eine hauchdünne Metallschicht aufgebracht, auf die anschließend eine Kohlenstoffschicht abgeschieden wird. Auf diese Weise erreichen die Wissenschaftler, daß die Schicht ausgezeichnet haftet. Auch das Reflexionsvermögen des Kupfers bleibt erhalten.

Noch zwei weitere Fraunhofer-Institute beschäftigen sich mit der Optimierung von Laser-Komponenten. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen arbeitet beispielsweise an der Ultrapräzisionsbearbeitung von Laserspiegeln und Linsen, um komplexe Oberflächengeometrien und höchste -güten herzustellen. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena wiederum entwickelt und charakterisiert dielektrische Laserspiegel, die vor allem für die kurzen Wellenlängen ultravioletter Strahlung geeignet sind.

Ansprechpartner:
Dr. Hans-Joachim Scheibe
Telefon 03 51/25 83-4 08
Telefax 03 51/25 83-3 00
email: scheibe@iws.fhg.de

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstraße 28
D-01277 Dresden
Pressekontakt
Dr. Ralf Jäckel
Telefon 03 51/25 83-4 44
Telefax 03 51/25 83-3 00
email: jaeckel@iws.fhg.de
http://www.iws.fhg.de
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