Abteilung „Kurze Pulse / Nanostrukturen“

Die Materialbearbeitung durch Laserablation und Lasermodifikation ermöglicht die flexible Herstellung von Mikro- und Nanostrukturen für anspruchsvollste Anwendungen in zahlreichen Technologiebereichen. Mittels innovativer Strahlführungstechniken und bei geeigneter Wahl von Laserwellenlänge und Pulsdauer wird sub-µm-Präzision erreicht. Strukturdetails mit Abmessungen im Bereich 50 nm sind realisierbar.

Dabei gewinnt der Einsatz ultrakurzer Pulse rasant an Bedeutung in immer mehr Anwendungsgebieten. Zwar sind mittlerweile kompakte, industrietaugliche Ultrakurzpulslaser verfügbar, jedoch ist die in unserer Abteilung betriebene Weiterentwicklung ultrakurzpulsbasierter Techniken für ein nachhaltiges Wachstum dieses Technologiebereichs unabdingbar. Dabei stehen die Erzeugung energetischer ultrakurzer Pulse, insbesondere im ultravioletten Spektralbereich, sowie die Erzeugung von periodischen Nanostrukturen auf technischen Oberflächen im Mittelpunkt.

Aktuelle Themen sind die grundlegende Untersuchung der Dynamik der Laserablation mittels ultrakurzer UV-Pulse, die Erzeugung holographischer Sicherheitsmerkmale und die Oberflächenfunktionalisierung von diversen technologisch wichtigen Werkstoffen. Weitere Arbeiten befassen sich mit der laserbasierten Modifikation transparenter Materialien und dünner Filme und der lokalisierten Herstellung von Halbleiter- und Metall-Nanopartikeln für Anwendungen in Photonik und Plasmonik.

Ultrakurze Pulse

Eine Besonderheit von Kurzpulslasern ist ihre Fähigkeit, die Energie sowohl zeitlich als auch räumlich enorm stark zu bündeln. Dadurch ermöglichen diese einzigartigen Laserquellen die Erzeugung höchster Intensitäten mit mäßigem Energieeinsatz, und das auf eine zeitlich und räumlich gut dosierbare und lokalisierbare Weise. Somit bietet die Kurzpulslaser-Technologie das Potential, anspruchsvollste Aufgaben in zahlreichen modernen Technologiebereichen zu bewältigen. Aktuelle Themen hierzu in unserer Abteilung sind die Erzeugung energetischer ultrakurzer Pulse, insbesondere im ultravioletten Spektralbereich.

Gestreckte flexible Hohlfaser

Für die Kompression leistungsstarker Laserpulse auf eine Dauer von wenigen Femtosekunden haben sich gasgefüllte Hohlwellenleiter zur spektralen Verbreiterung der Pulse fest etabliert. Bei der Wahl der geeigneten Wellenleiter-Parameter für eine gegebene Anwendung galt bis vor kurzem folgende Überlegung: 1) Die Spitzenleistung der Eingangspulse soll unter der kritischen Leistung für Selbstfokussierung bleiben, 2) Die Intensität der Eingangspulse soll die Schwelle für Photoionisation nicht übersteigen und 3) Die Länge der Hohlfaser wird aus technischen Gründen auf ~1m begrenzt. Somit waren die maximal erzielbare spektrale Verbreiterung und die dadurch ermöglichte Pulskompression begrenzt. Um diese Einschränkungen zu überwinden haben wir eine neuartige Faservorrichtung konzipiert, die auf gestreckte flexible Fasern beruht.

Durch die Einführung dieser neuartigen Faservorrichtung ist es uns gelungen, beliebige Faserlängen zu realisieren. Somit fiel eine entscheidende frühere Begrenzung weg, wodurch die Optimierungsstrategie für die Faser-Parameter neu definiert werden konnte. Als Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die neue Faserarchitektur mit langen gestreckten Fasern die bisher überwiegend eingesetzte Variante mit kurzen, dickwandigen Fasern sowohl hinsichtlich der erzielbaren spektralen Verbreiterung, als auch der Transmission deutlich übertrifft. Für die neue Faseranordnung wurden herausragende Wellenleitungseigenschaften nachgewiesen. Zum Funktionstest wurden Transmission und Strahlpropagation hinter der Faser evaluiert. Die Messungen belegten, dass die theoretischen Werte innerhalb der Fehlertoleranz erreicht werden konnten.

Um das Potenzial des neuen Ansatzes zu demonstrieren wurde eine Hohlfaser mit 3 m Länge (ID = 320µm) untersucht. Am Eingang der Faser wurden beugungsbegrenzte Pulse mit einer Dauer von 71 fs- und einer Energie von 1,1 mJ appliziert. Mit einer Ar-Füllung von 500 mbar konnte eine über 20fache spektrale Verbreiterung erzielt werden. Zur Kompression der Pulse wurden 12 Reflexionen an gechirpten Spiegeln mit einer Bandbreite von 1,5 Oktaven benutzt. Zur Vermessung der komprimierten Pulse wurde die SHG-FROG Methode eingesetzt. Die resultierende Pulsdauer war 4,5 fs.

Kompression von Multi-Millijoule-Pulsen auf 4.3 fs in langen gasgefüllten Hohlfasern

Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA, Palaiseau, Frankreich) und der Leibniz Universität Hannover gelang es uns, CEP (Carrier-Envelope Phase)-stabilisierte Sub-2-Zyklen lange Lichtpulse mit einer bislang unerreichten Energie von 3 mJ zu erzeugen. Hierfür erfolgte die spektrale Verbreiterung der 23 fs langen zirkular polarisierten Pulse aus einem doppel-CPA Ti:Saphir Verstärkersystem (LOA) mithilfe unserer speziellen gestreckten Hohlfaservorrichtung. Die Pulsenergie am Eingang der Faser betrug 8 mJ bei einer Pulswiederholungsrate von1 kHz. Die 2 m lange Hohlfaser (Innendurchmesser 450 µm) wurde mit Helium unter Verwendung eines Druckgefälles auf 1,8 bar gefüllt. Am Ausgang erhielten wir Pulse mit einer Energie von 3,5 mJ und exzellentem Strahlprofil. Das resultierende Spektrum, das sich über eine Oktave erstreckt, unterstützt eine Fourier-begrenzte Pulsdauer von 2,5 fs. Dies entspricht der Dauer eines einzelnen optischen Zyklus bei der Zentralwellenlänge von 746 nm.

Die so gewonnenen Pulse wurden anschließend mit Hilfe von gechirpten Spiegeln, kombiniert mit einem Keil-Paar aus Quarzglas, komprimiert. Zur Charakterisierung der Pulse kam ein Einzelschuss-SHG-FROG Gerät zum Einsatz. Die von der FROG Aufnahme zurückgerechnete Pulsdauer betrug 4,3 fs wobei die CEP mit einer Genauigkeit von 360 mrad (rms) stabilisiert werden konnte.

FROG-Messergebnisse der komprimierten Pulse von 4,3 fs Dauer

Weiterführende Literatur:
T. Nagy, P. Simon:
Single-shot TG FROG for the characterization of ultrashort DUV pulses Opt. Express 17, 8144 (2009)
T. Nagy, P. Simon:
Generation of 200-mJ, sub-25-fs deep-UV pulses using a noble-gas-filled hollow fiber Opt. Lett. 34, 2300 (2009)
T. Nagy et al.:
Flexible hollow fiber for pulse compressors Appl. Opt. 47, 3264 (2008)

Faservorrichtung mit gestreckter flexibler Faser

Strahlpropagationseigenschaften hinter der Faser. Gemessene Strahlgrösse (Punkte) als Funktion der Entfernung vom Faserende. Zum Vergleich zeigt die durchgezogene Linie die Werte für einen beugungsbegrenzten Strahl

Gemessenes Spektrum am Ausgang der Hohlfaser

Zeitlicher Verlauf der komprimierten Pulse

Gemessenes Spektrum am Ausgang der Hohlfaser

Kurzpulslaser-Entwicklung

Die Erzeugung leistungsstarker UV-Femtosekundenpulse geschieht nach dem unten skizzierten Schema. Die Strahlung einer kommerziell erhältlichen Kurzpulslaserquelle (z.B. Ti:Saphir Oszillator/Verstärker-System) wird in den UV-Spektralbereich (248,5 nm) konvertiert, und anschließend in einem speziell für diesen Zweck entwickelten Excimer-Modul verstärkt. Je nach Bedarf wird die Ausgestaltung dieses Moduls auf unterschiedliche Leistungsmerkmale optimiert.

Hohe Intensitäten
Die Erzeugung hoher Intensitäten erfordert hohe Energien, kurze Pulsdauern und extrem gute Strahleigenschaften. Hier bieten UV-Lasersysteme gegenüber langwelligen Quellen den entscheidenden Vorteil, dass ihre Strahlung sich deutlich besser fokussieren lässt (Fokusfläche ~ λ2). UV-Hochleistungssysteme basieren auf Excimermodulen, die zur Verstärkung frequenzkonvertierter Strahlung aus herkömmlichen Kurzpulslasern eingesetzt werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Excimerverstärker ist die, durch die niedrige Materialdichte des gasförmigen aktiven Mediums bedingte, Vermeidung unerwünschter Nichtlinearitäten, die für hervorragende Strahleigenschaften sorgt. Um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, wurde ein „twin-tube“ Excimer-Modul zur Verstärkung der Eingabepulse bei 248,5 nm entwickelt. Dieser Aufbau, ausgerüstet mit zwei Verstärker-Kanälen, ermöglicht die Reduzierung der ASE (amplified spontaneous emission) durch die Verwendung eines Raumfilters zwischen den Verstärkungsstufen. Zudem werden die zeitlichen und spektralen Eigenschaften des Pulses im Bereich niedriger Energie durch einen Pulskompressor kontrolliert. Mit einem derart aufgebauten System können Pulsenergien von bis zu 50 mJ bei einer Pulsdauer von 250 fs erzielt werden. Gleichzeitig bleibt eine exzellente Strahlqualität erhalten, was die Erzeugung einer Spitzenintensität von ~ 1019 W/cm2 ermöglicht.

Hohe Pulsenenergien
Erfordert eine konkrete Anwendung die allerhöchstmögliche Pulsenergie von UV-Femtosekundenpulsen, so sollte die Energieausbeute von Excimer-Verstärkern optimiert werden. Abhilfe hierfür schafft ein sogenanntes interferometrisches Multiplexing-Schema.

Die Energiespeicherzeit eines KrF-Verstärkers beträgt etwa 2-3 ns. Innerhalb der Entladungsdauer (ca. 15 ns) kann folglich alle 3 ns ein Femtosekundenpuls verstärkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen Pulszug von 2 oder 4 Pulsen zu verstärken, wobei jeder dieser Einzelpulse ungefähr die gleiche Energie aus dem Verstärker extrahiert. Die zeitlich relativ zueinander verzögerten Pulse werden anschließend wieder zusammengeführt. Dies muss sowohl zeitlich als auch räumlich mit interferometrischer Genauigkeit erfolgen, um die Dauer und die beugungsbegrenzte Eigenschaft der Pulse beizubehalten. Klassische Anordnungen zum optischen Multiplexing, wie in der Fachliteratur bekannt, können hierfür nicht eingesetzt werden. Daher wurde von uns speziell für diese Anwendung ein neues Schema eingeführt, das interferometrische Vereinigung der zerlegten Teilpulse gewährleistet. Die von einem Polarisator zerlegten Pulse durchlaufen den Verstärker in entgegengesetzten Richtungen, wobei sie denselben optischen Weg zurücklegen, bevor sie am Polarisator wieder vereinigt werden.

Setzt man als Verstärker einen „LLG50“ ein, so erhält man mit dieser Anordnung am Ausgang eine Pulsenergie von bis zu 100 mJ bei einer Pulsdauer von unter 1 ps.

Weiterführende Literatur:
S. Szatmári, P. Simon: Interferometric multiplexing scheme for excimer amplifiers, Optics Commun. 98, 181 (1993).
J. Békési, G. Marowsky, S. Szatmári and P. Simon: A 100 mJ table-top short pulse amplifier for 248 nm using interferometric multiplexing, Zeitschrift für Physikalische Chemie, 215, 12, 1543 (2001)

Hohe mittlere Leistung
Viele Anwendungen, wie z.B. die industrielle Materialbearbeitung, erfordern eine hohe Durchschnittsleistung der Strahlung, die nur durch eine hohe Pulsfolgefrequenz zu gewährleisten ist. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, haben wir ein Excimer-Modul „NovaLine 100“ der Firma Coherent Lambda Physik zum Kurzpulsverstärker umgewandelt. Der „NovaLine 100“ in seiner ursprünglichen Ausführung, verfügt über ein großes Entladungsvolumen und eine mittlere Leistung von 100 W bei einer Pulsfolgefrequenz von 250 Hz. Mit geeigneter Modifikation der Entladungskammer und des Hochspannungs-Ladekreises ist es uns gelungen, frequenzkonvertierte Eingangspulse aus einem Ti:Saphir Laser bis zu 30 mJ / Puls bei einer Pulsfolgefrequenz von über 300 Hz zu verstärken. Somit ergibt sich eine mittlere Leistung von ~10 W bei 248 nm, der bislang größte Wert im tiefen UV Spektralbereich mit Subpikosekundenpulsen.

Weiterführende Literatur:
J. Békési, S. Szatmári, P. Simon, G. Marowsky:
Table-Top KrF Amplifier Delivering 270 fs Output Pulses with over 9 W Average Power at 300 Hz, Appl. Phys. B. 75, 521-524 (2002)

Optische Anordnung des UV-Kurzpulsverstärkersystems

Polarisations-Multiplexing Schema

UV-Femtosekunden-Lasersystem mit einer mittleren Leistung von 10 W

Laserinduzierte Nanostrukturbildung

Unter Laserablation oder Photoablation versteht man den durch intensive, gepulste Laserstrahlung ohne weitere Hilfsmittel bewirkten Materialabtrag. Bei hinreichendem Verständnis dieses im Detail komplexen Prozesses kann man die Ablation zur gezielten Mikro- und Nanostrukturierung von Materialoberflächen einsetzen. Die Ablationsdynamik bei Metallen, Halbleitern und Dielektrika und die damit verbundene Strukturentstehung auf der Nanometerskala werden untersucht. Neben der abtragenden Laserbearbeitung sind vielfältige Prozesse der laserinduzierten Materialmodifikation realisierbar. Beispiele sind die lokal induzierte chemische Reaktion, laserinduzierter Materialtransfer oder Materialeintrag (Implantation). Auch die laserinduzierte Entstehung plasmonischer Nanopartikel und lichtemittierender Nanokristalle werden behandelt.

Quarz-Nanonetz

Transparente Materialien

Die präzise, hochauflösende Laserstrukturierung von transparenten Materialien wie Glas oder auch transparenten Kunststoffen oder Kristallen stellt eine große Herausforderung dar. Diese Materialien sind oft über weite Wellenlängenbereiche vom nahen UV über den sichtbaren Spektralbereich bis ins nahe Infrarot transparent. Daher werden zur abtragenden Strukturierung von Glas im fernen IR oder im tiefen UV emittierende Laser eingesetzt. Da die Strukturauflösung mit der Wellenlänge skaliert, sind IR-Laser nicht für eine µm- oder sub-µm-Strukturierung geeignet, so dass hierfür UV-Laser eingesetzt werden müssen. Während einige hochbrechende, bleihaltige Gläser schon bei 248 nm eine hinreichende Absorption aufweisen, setzt für die meisten Silikatgläser eine starke Absorption erst unter 200 nm ein. Daher ist der ArF-Excimerlaser mit 193 nm Wellenlänge optimal geeignet, um kontrollierte, rissfreie Strukturen mit hoher Auflösung zu erzeugen. Oberflächenreliefgitter in Form von linearen oder gekreuzten Mustern lassen sich durch Maskenprojektion oder Interferenzverfahren ablativ herstellen. Anwendungen finden sich in der Funktionalisierung und in der diffraktiven Markierung von Glasoberflächen.

Weiterführende Information:
M. Wiesner, J. Ihlemann:
High resolution patterning of sapphire by F2-laser ablation Applied Physics A 103, 51 (2011)
R. Karstens, A. Gödecke, A. Prießner, J. Ihlemann:
Fabrication of 250-nm-hole arrays in glass and fused silica by UV laser ablation Optics and Laser Technology 83, 16 (2016)

Noppenstruktur in Flintglas

Dielektrische Schichten

UV-absorbierende Silizium-Suboxid-Schichten (SiOx) können durch Laserbestrahlung in vielfältiger Weise strukturiert werden. Neben Schichtablation oder Schichttransfer ist auch eine laserinduzierte Umformung in eine komplexe Struktur realisierbar. Eine kontrollierte, reproduzierbare Formung ist insbesondere dann erreichbar, wenn über der auf einem transparenten Quarzsubstrat befindlichen SiOx-Schicht bei der Laserbestrahlung eine Polymerschicht („confinement layer“) aufgebracht wird. So führt eine rückseitige Bestrahlung durch das Substrat hindurch bei geeigneter Fluenz zu einem partiellen Aufschmelzen der SiOx-Schicht und einer anschließenden Verfestigung in einer wohldefinierten Form. Je nach Schicht- und Bestrahlungsparametern sind Aufwölbungen, Blasen, Töpfchen oder Netze aus SiOx-Material realisierbar. Die bei hohen Laserfluenzen erzielten netzartigen Strukturen mit unterschnittenen Bereichen sind mit konventionellen Laser- oder Ätztechniken nicht herstellbar. Durch einen anschließenden Temperschritt (Überführung von SiOx zu SiO2 bei hohen Temperaturen in Luftumgebung) lassen sich reine Quarznetze herstellen. Anwendungen derartiger Strukturen in Photonik, Mikro- und Nanofluidik oder auch im Life Science Bereich sind denkbar.

Weiterführende Information:
J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
Pulsed laser-induced formation of silica nanogrids Nanoscale Research Letters 9, 102 (2014)
T. Fricke-Begemann, J. Meinertz, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
Silicon suboxide (SiOx): laser processing and applications Appl. Phys. A 117, 13 (2014)

Quarz-Nanonetz

Si-Nanokristalle

Si-Nanokristalle (Si-NC) sind als potentielle Lichtemitter in der siliziumbasierten Photonik von Interesse. Sie werden bisher hauptsächlich durch eine Hochtemperaturbehandlung von substöchiometrischem SiOx hergestellt, bei der eine Phasenseparation in Si und SiO2 erfolgt. Die starke sichtbare Lumineszenz der so entstehenden amorphen Si-Cluster und Si-Nanokristalle wird auf das Quantum confinement und Defektzustände an den Grenzflächen zwischen Partikel und umgebender Matrix zurückgeführt. Gegenüber den in der Regel verwendeten Ofenprozessen bietet das Tempern durch Laserbestrahlung die Vorteile, dass die Umwandlung räumlich selektiv durchgeführt werden kann, eine Temperaturbelastung kritischer Bereiche in der Umgebung vermieden wird und Substrate eingesetzt werden können, die die beim Ofentempern erforderlichen Temperaturen nicht vertragen (z.B. Borosilikatgläser). Durch Verwendung eines kontinuierlich emittierenden Lasers mit 405 nm Wellenlänge konnte bei geeigneter Laserleistung die beim Lasertempern bisher stets beobachtete Schädigung der Filmstruktur vermieden werden. Derartige Bedingungen sind für die Herstellung von Bauteilen für photonische Anwendungen wie z.B. Lichtwellenleiter erforderlich.

Weiterführende Informationen:
T. Fricke-Begemann, N. Wang, P. Peretzki, M. Seibt, J. Ihlemann:
Generation of silicon nanocrystals by damage free continuous wave laser annealing of substrate-bound SiOx films
Journal of Applied Physics 118, 124308 (2015)
N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, J. Ihlemann, M. Seibt:
Formation of porous silicon oxide from substrate-bound silicon rich silicon oxide layers by continuous-wave laser irradiation,
Journal of Applied Physics 123, 093104 (2018)

Lumineszenz von Si-Nanoclustern

Lasergenerierte Si-Nanokristalle

Plasmonische Partikel

Erzeugung und kontrollierte Anordnung metallischer Nanopartikel sind Grundvoraussetzungen für die Herstellung plasmonischer Komponenten. Gold- oder Silber-Nanopartikel-Arrays werden beispielsweise als Substrate für die oberflächenverstärkte Ramanspektroskopie (SERS) verwendet. Die Plasmonenresonanz dieser Edelmetall-Nanopartikel ermöglicht eine hohe Sensitivität im sichtbaren Spektralbereich. Nanostrukturierte Gold- oder Silberfilme auf Glas bieten wegen ihrer geringen Schichthaftung allerdings für viele Anwendungen keine ausreichende Stabilität. Daher werden Konzepte gesucht, die Partikel teilweise oder ganz in das oberflächennahe Glasmaterial einzubetten. Eine derartige Einbettung (Implantation) kann durch gepulste UV-Laserbestrahlung dünner, auf Glas abgeschiedener Edelmetallfilme mit hinreichender Laserfluenz realisiert werden. Für die Implantation von Gold in Quarzglas werden Laserfluenzen von 1 J/cm² bei einer Laserwellenlänge von 193 nm benötigt. Wird das Quarzglas vor der Metallbeschichtung mit SiOx (x ≈ 1) beschichtet, kann die Implantation bei deutlich geringeren Fluenzen ab 0.2 J/cm² realisiert werden.

Partikel mit Durchmessern im Bereich 10-60 nm werden in eine Tiefe von etwa 40 nm implantiert, wie transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen. Ein anschließender Temperschritt bei hohen Temperaturen führt zur Oxidation von SiOx zu SiO2, ohne die Tiefenverteilung der Partikel zu verändern. Absorptionsspektren zeigen eine charakteristische Plasmonenresonanz bei 540 nm. Auf diese Art können Quarzgläser mit oberflächennah eingebetteten plasmonischen Partikeln hergestellt werden, die als robuste Substrate für zahlreiche plasmonische Anwendungen in Frage kommen.

Weiterführende Information:
H. Stolzenburg, P. Peretzki, N. Wang, M. Seibt, J. Ihlemann:
Implantation of plasmonic nanoparticles in SiO2 by pulsed laser irradiation of gold films on SiOx-coated fused silica and subsequent thermal annealing Applied Surface Science 374, 138 (2016)
M. Heinz, V.V. Srabionyan, L.A. Avakyan, A.L. Bugaev, A.V. Skidanenko, V.V. Pryadchenko,
J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L.A. Bugaev:
Formation and implantation of gold nanoparticles by ArF-excimer laser irradiation of gold-coated float glass, Journal of Alloys and Compounds 736, 152 (2018)

Laserimplantation von Nanopartikeln

Plasmonenresonanz von Gold-Nanopartikeln

In Quarzglas implantierte Gold-Nanopartikel

Rot: Gold, Blau: Glas, Grün: Umgebung

Untersuchung der Dynamik der Laserablation mit UV-Femtosekundenpulsen

Es ist allgemein bekannt, dass der Einsatz von Femtosekundenlaserpulsen für die Materialbearbeitung eine deutlich erhöhte Präzision gegenüber herkömmlichen Techniken ermöglicht. Grund hierfür sind die schnellen strukturellen Änderungen in Festkörpern, die dem Materialabtrag zugrunde liegen. Hierdurch wird die Wärmebeeinflussung des die bestrahlte Region umgebenden Gebiets drastisch reduziert. Ein durchgehendes Prozessverständnis der involvierten mikroskopischen Mechanismen fehlt allerdings noch.

Erst wenn alle relevanten physikalischen Zusammenhänge aufgeklärt sind, ist eine sichere Prozesssteuerung bei der hochpräzisen Materialbearbeitung möglich. Dadurch soll in Zukunft eine Strukturauflösung im Sub-100 nm-Bereich erreicht werden. Unser Ziel ist zunächst die Untersuchung der Dynamik des Ablationsprozesses anhand der Entstehung periodischer Nanostrukturen. Diese werden mit kurzen UV-Pulsen hergestellt, um die höchstmögliche Strukturauflösung sicherzustellen. Eine geeignete Wahl der Bestrahlungsgeometrie erlaubt die Betrachtung eines so kleinen Volumens, dass die Zahl der darin enthaltenen Atome eine komplette Molekulardynamiksimulation des Prozessablaufs ermöglicht. Dies geschah in Zusammenarbeit mit der Universität Kassel und der TU Kaiserslautern. Durch die Optimierung der experimentell erreichbaren Strukturauflösung und die speziell gewählte Simulationsgeometrie können erstmals Theorie und Experiment auf ein und derselben Orts- und Zeitskala verglichen werden.

In den Experimenten kommt eine Maskenabbildungs-Anordnung zum Einsatz, um Strukturen mit Perioden von 270-500 nm zu generieren. Dabei werden in der Fourier-Ebene alle bis auf die ± 1. Beugungsordnungen abgeblockt, um die Erzeugung eines sinusförmig modulierten Bestrahlungsfeldes auf der Probenoberfläche sicherzustellen. Die aus einem Ti:Sa Laser gewonnenen frequenzverdreifachten Laserpulse werden in einem Excimermodul verstärkt und stellen 1,6 ps lange Pulse bei der Wellenlänge 248 nm zur Verfügung.

Die Ergebnisse belegen eine gute Übereinstimmung zwischen dem simulierten Querschnitt des bestrahlten Bereichs und der gemessenen Topologie der strukturierten Proben, mit Blasenbildung unterhalb der Oberfläche und einem Materialaufwurf im darüber liegenden Gebiet.

Speziell gewählte Bestrahlungsgeometrie zur Untersuchung der Ablationsdynamik

Strukturierte Goldprobe, die mit einer sinusförmigen Fluenzverteilung von durchschnittlich 145 mJ/cm² bestrahlt wurde: Querschnitt der Simulation nach 400 ps (links), Transmissionselektronische Aufnahme eines Querschnitts (Mitte) und Raster –Elektronenmikroskopische Aufnahme der Probenoberfläche (rechts, um 45° verkippt)

Mikro-optische Strukturen

Die fortschreitende Miniaturisierung sowie die Integration verschiedener Techniken und Funktionalitäten spielt bei der Entwicklung neuer Technologien und Produkte vielfach eine entscheidende Rolle. Die Herstellung von Mikrooptiken und deren Integration in Mikrosysteme kann in vielen Fällen durch die direkte Bearbeitung und Strukturierung mittels Laserablation erfolgen. Zur Bearbeitung von Glaswerkstoffen sind in der Regel Wellenlängen im kurzwelligen UV-Bereich (z.B. 193 nm oder 157 nm) erforderlich.

Quarzfaserlinse

Mikrolinsen

Durch Laserablation können refraktive oder diffraktive Linsen aus Glas oder Kunststoff gefertigt werden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Verfahren ist die Herstellung auch bei komplexen Bauteilgeometrien möglich. So können beispielsweise Mikrolinsen direkt auf Glasfaserendflächen realisiert werden.

Ein Beispiel für die laserbasierte Herstellung mikrooptischer Komponenten ist die Fertigung von Fresnel-Linsen. Durch ihr flaches Design ermöglichen sie eine geringe Bauhöhe im Bereich weniger Mikrometer sowie die einfache Integration in plane Oberflächen. Eine Anwendung liegt in der optischen Verbindungstechnik für komplexe Datenkommunikationssysteme. Für die effiziente Kopplung des Lichts zwischen Lichtquellen, Wellenleitern und Detektoren sind derartige Mikrolinsen erforderlich, die in die Leiterplatte bzw. in so genannte Glas-Interposer integriert werden.

Höhenprofil einer Fresnel-Linse

Weiterführende Informationen:
L. Brusberg, M. Neitz, H. Schröder, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
Fabrication of Fresnel micro lens array in borosilicate glass by F2 laser ablation for glass interposer application,
Proc. SPIE 8951, 89510H (2014)
T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann
Hybrid micro-optical elements by laser-based fabrication of Fresnel lenses on the end face of gradient index lenses,
Optics Express 26, 23751 (2018)

Laborstrahlquelle (links) und Lochkamerabild eines EUV-Plasmas (mitte) sowie Spektren der Quelle für unterschiedliche Targetgase (rechts – oben: EUV-Bereich, unten: Wasserfenster)

Fresnel-GRIN-Hybridlinse

Phasenmasken

Phasenmasken oder Phasenplatten aus Quarzglas werden z.B. als diffraktive Masken in der Lasermikrostrukturierung oder für die strukturierte Beleuchtung und die Erzeugung bestimmter Fokusgeometrien in der hochauflösenden Mikroskopie eingesetzt. Da Quarzglas nicht mit ausreichender Präzision durch direkte Laserbearbeitung strukturiert werden kann, wird ein Verfahren angewendet, bei dem ein Quarzglassubstrat mit Silizium-Suboxid (SiOx) beschichtet wird. Die Dicke dieser Schicht wird dabei auf die benötigte Phasenverzögerung abgestimmt. Um das gewünschte Phasenprofil zu erhalten, wird die im UV absorbierende Schicht durch Laserablation abtragend strukturiert und in einem anschließenden Temperprozess in UV-transparentes SiO2umgewandelt, so dass man eine hochtransparente und strahlungsfeste Phasenmaske aus reinem Quarz mit Beugungseffizienzen nahe am theoretischen Maximum erhält.

Weiterführende Information:
J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
Laser Based Rapid Fabrication of SiO2-phase Masks for Efficient UV-laser Micromachining,
Journal of Laser Micro/Nanoengineering 4, 100 (2009)
J. Ihlemann, J. Meinertz, G. Danev:
Excimer laser ablation of thick SiOx-films: etch rate measurements and simulation of the ablation threshold,
Applied Physics Letters 101, 091901 (2012)

Ablationskante

Ablationskante

Zweistufiges Phasenelement in Quarzglas

Gitter und Koppler

Herstellung von Gitterkopplern durch direkte Laserablation

Zur Einkopplung von Laserstrahlen in Dünnschichtwellenleiter auf planaren Substraten werden häufig Gitterkoppler verwendet. Zur Herstellung der hochfrequenten Gitter verwenden wir ein F2-Laserbearbeitungssystem bei einer Wellenlänge von 157 nm. Die extrem kurze Wellenlänge ermöglicht eine präzise Strukturierung von transparenten Substraten wie Glas oder Quarzglas, wie sie in Life-Science- Anwendungen vielfach erforderlich sind.

Der Laserprozess erlaubt eine flexible Wahl von Substratmaterial, Gitterparametern und Layout und somit eine flexible Adaption der Gitterkoppler an spezielle Anwendungen. So kann beispielsweise die spektrale Akzeptanzbreite der Gitter an die spektrale Breite von Ultrakurzpulslasern angepasst werden, z.B. für Fluoreszenz Anwendungen mit Zwei-Photonen-Anregung.

Weiterführende Informationen:
T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
Direct light-coupling to thin-film waveguides using a grating-structured GRIN lens
Optics Express 18, 19860 (2010)
T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
Coupling to planar and strip waveguides, In: Planar Waveguides and other Confined Geometries, G. Marowsky, Ed. Springer Series in Optical Sciences 189 (2014)

FEM Simulation der Koppeleffizienz

Theoretische Überlegungen zeigen, dass mit Gitterkopplern prinzipiell eine maximale Effizienz im Bereich von 80% erzielt werden kann. In der Praxis werden derartige Werte aber in der Regel nicht erreicht. Um die Effizienz der Gitterkoppler in spezifischen Anwendungen vorhersagen zu können, und um eine Optimierung der Geometrie und der Gitterparameter zu ermöglichen, wird der Kopplungsprozess mit Finite-Elemente-Methoden (FEM ) simuliert und analysiert.

Zum Beispiel hängen optimale Position und optimaler Durchmesser des zu koppelnden Laserstrahls von der Modulationstiefe des Gitters ab. Um eine möglichst effiziente Einkopplung zu erreichen, ist im Falle eines flachen Gitters ein größerer Strahldurchmesser erforderlich als im Falle eines tiefen Gitters. Darüber hinaus ist die Effizienz in der Regel größer, wenn der Anregungsstrahl von der Substratseite auf den Gitterkoppler trifft als wenn der Strahl von der Luftseite aus einfällt.

Direkte Faser-Wellenleiter-Kopplung mit externem Gitter

Viele Anwendungen von Dünnschichtwellenleitern würden sehr von einem einfachen und effizienten Verfahren zur Kopplung von Licht aus einer optischen Faser in einen planaren oder Streifenwellenleiter profitieren. Eine mögliche neue Lösung zur Kopplung zwischen Single-Mode Faser und Wellenleiter ergibt sich aus der Verwendung von externen Gittern, die entweder auf die Endfläche einer kollimierenden Mikrolinse strukturiert oder unmittelbar auf der Austrittsfläche der optischen Faser hergestellt werden. Die Gitter, die z.B. durch direkte Laserbearbeitung hergestellt werden können, erzeugen eine effektive Indexmodulation auf der Oberfläche des Wellenleiters und bewirken somit eine Kopplung zum Wellenleiter. Die externen Koppler können mehrfach wiederverwendet werden und machen konventionelle interne Koppelgitter, die für einen wesentlichen Teil der Produktionskosten verantwortlich sind und teilweise Einschränkungen im Design der Wellenleiterchips mit sich bringen, überflüssig. Externe Koppler sind daher besonders in Verbindung mit Ein-Weg Wellenleitern für Biosensor Anwendungen geeignet.

Die Effizienz der externen Koppler kann durch FEM-Simulationen des Kopplungsprozesses untersucht werden. Im Falle der direkten Faser-Wellenleiter-Kopplung ist die Kopplungslänge durch die Größe des Modenfeldes auf etwa zehn Gitterperioden eingeschränkt. Die maximale Effizienz ist dadurch in der Regel auf Werte unter 10% beschränkt. Auf der anderen Seite zeigt dieses Kopplungsschema eine breite Winkelresonanz und erlaubt eine entsprechend breite spektrale Einkopplung. Durch die Verwendung einer Kollimatorlinse mit einem externen Gitter wird die Kopplungslänge deutlich erhöht. In diesem Fall zeigen die FEM-Simulationen, dass mit der neuen Technik ähnliche Koppeleffizienzen wie mit konventionellen, internen Gitterkopplern erreicht werden können. Eine große Gittertiefe und ein kleiner Abstand zwischen externem Gitter und Wellenleiteroberfläche sind dabei von wesentlicher Bedeutung.

Unter Verwendung einer kollimierenden GRIN-Linse, versehen mit einem Koppelgitter mit 500 nm Periode, hergestellt auf der polierten Endfläche durch direkte Laserablation mit 157 nm Wellenlänge, konnte experimentell eine Koppeleffizienz von 13% errreicht werden.

Ablationskante

Laserprozessiertes Koppelgitter. Links: Topografie (AFM Messung). Rechts: Linienprofile innerhalb der markierten Bereiche

Beispiel einer FEM Simulation der Kopplung eines Freistrahls in einen planaren Wellenleiter. Dargestellt ist die out-of-plane Komponente des elektrischen Feldes in einer Falschfarbendarstellung.

Vergleich von simulierter und experimentell bestimmter Koppeleffizienz in Abhängigkeit des Strahldurchmessers. In der Simulation wurde die Gittertiefe wie angegeben variiert. Links (a): Anregung durch einfallenden Strahl von der Luftseite. Rechts (b): Anregung durch einfallenden Strahl von der Substratseite

Links: Schematische Darstellung der direkten Kopplung von einer optischen Faser mit gitterstrukturierter Endfläche in einen Streifenwellenleiter. Rechts: Prinzipskizze der Wellenleiterkopplung über eine Kollimationslinse deren Endfläche mit einem Winkelschliff versehen und einem Koppelgitter strukturiert ist

FEM-Simulation der Wellenleiterkopplung über ein externes Koppelgitter auf der Endfläche einer kollimierenden Mikrolinse: Variation der Koppeleffizienz bei Veränderung des Koppelwinkels

Links: Detailaufnahme einer GRIN Linse mit Winkelschliff und externem Gitterkoppler auf der Endfläche. Rechts: Simulierte Koppeleffizienz in Abhängigkeit des Abstandes zwischen externem Gitterkoppler und Wellenleiter für verschiedene Gittertiefen

Evaneszentfeld-Sensorik

Die Evaneszentfeld-Sensorik beschäftigt sich mit der Detektion von biologischen oder chemischen Prozessen auf der Oberfläche von Wellenleitern mittels optischer Anregung durch das evaneszente Feld von im Wellenleiter geführtem Licht. Z.B. ermöglichen wellenleiterbasierte optische Biosensoren eine sehr effiziente und selektive Fluoreszenzanregung von Molekülen in der Nähe der Wellenleiteroberfläche. Die Eindringtiefe in das umgebende Medium liegt dabei im Bereich von 100 nm. Die hohe Intensität des evaneszenten Feldes führt zu einer im Vergleich zur direkten Bestrahlung erhöhten Fluoreszenzanregung und erlaubt den Nachweis extrem kleiner Analyt-Mengen.

Unsere Entwicklungsarbeiten umfassen eine Verbesserung der Einkoppeleffizienz in den Wellenleiter mittels FEM Simulationen sowie die Herstellung entsprechender, hochfrequenter Koppelgitter durch direkte Laserablation. Z.B. kann bei einer geeigneten spektralen Akzeptanz der Koppler die Pulsdauer von Ultrakurzpuls-Lasern erhalten werden. Die optimierten Koppler erlauben eine Verwendung der Wellenleiter-Sensoren in hochentwickelten Fluoreszenzanalyse Techniken wie Zwei-Photonen-Anregung oder Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie.

Bei evaneszenter Anregung wird aufgrund der Nähe der Moleküle zur Wellenleiteroberfläche ein erheblicher Anteil des Fluoreszenzlichtes in den Wellenleiter zurück gekoppelt und dort geführt. Die Koppeleffizienz hängt dabei von Position, Umgebung und Orientierung der Molküle ab. Die Nutzung dieses rückgekoppelten Fluoreszenzlichts als Messsignal kann eine deutliche Vereinfachung der Detektionsoptik ermöglichen. Durch eine Analyse der gemessenen Abstrahlcharakteristik lassen sich theoretische Modelle zur Fluoreszenzabstrahlung an Grenzflächen überprüfen und Aussagen über die Orientierung und Anlagerung der Fluoreszenzmoleküle an der Oberfläche ableiten.

Anorganische, nichtlineare Nanokristalle sind vielversprechende Marker für die bioanalytische Bildgebung mit Frequenzverdopplung (SHG) deren Einsatz nicht durch Bleichen oder Blinken eingeschränkt ist. Das evaneszente Feld eines Wellenleiters ermöglicht eine simultane Anregung von SHG-Signalen an derartigen Nanokristallen auf einer makroskopisch großen Fläche. Durch Polarisationsanalyse des SHG-Signals und defokussierte Bildgebung kann die Orientierung der Kristallachsen von einzelnen Nanopartikeln rekonstruiert werden. Ein neuer und faszinierender Aspekt ist die Erzeugung von Interferenzen in der nichtlinearen Abstrahlung von individuellen, räumlich getrennten Nanopartikeln. Die beobachteten Interferenzmuster können auf der Basis eines Dipolmodells erklärt und simuliert werden.

Weiterführende Informationen:
A. Selle, C. Kappel, M.A. Bader, G. Marowsky, K. Winkler, U. Alexiev:
Picosecond-pulse-induced two-photon fluorescence enhancement in biological material by application of grating waveguide structures, Optics Letters 30, 1683-1685 (2005)
T. Fricke-Begemann, R. Bäumner, K. Bodensiek, A. Selle:
Coupling efficiency of fluorescent molecules to a sensing waveguide, Proc. DGaO 2009 B11
R. Bäumner, L. Bonacina, J. Enderlein, J. Extermann, T. Fricke-Begemann, G. Marowsky, J.-P. Wolf:
Evanescent-field-induced second harmonic generation by noncentrosymmetric nanoparticles,Optics Express 18, 23218 (2010)

Wellenleiterbasierter Biochip am Mikroskop

Fluoreszenzanregung von Bio-Molekülen auf einem Wellenleiter. Links: Prinzip der evaneszenten Beleuchtung. Rechts: Biosensor-Chip

Links: Modellierung eines molekularen Dipols über einer Wellenleiter-Schicht.
Rechts: Polardiagramm der in den Freiraum abgestrahlten Fluoreszenz im Vergleich zur Theorie für zwei unterschiedliche Farbstoff-Orientierungen

Projekt Randscharfe Coatings durch Laserstrukturierung (RaCoLas)

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Laser-Verfahrens zur randscharfen Strukturierung optischer Beschichtungen. Hierdurch können z. B. optische Masken oder Filter mit hoher Präzision hergestellt werden. Weiterhin wird die Wirkung der Strukturierung von Beschichtungen auf Substratverformungen untersucht. Das Innovationspotential besteht darin, mit geeigneten Strukturierungsverfahren optische Oberflächen aktiv formen oder unerwünschte Verformungen gezielt kompensieren zu können.

Laserstrukturierung von dünnen Schichten

Die Strukturierung von dünnen Schichten durch Laserablation wird vielfach mit dem Ziel einer elektrischen Isolierung verschiedener Schichtbereiche betrieben, wie sie z.B. bei Dünnschichtzellen in der Photovoltaik von Bedeutung ist. Materialien sind hier oft Metalle oder leitfähige Oxide. Hierbei ist eine sichere Unterbrechung der Schicht wichtiger als scharfe Ränder. Auch für die Herstellung bestimmt geformter Dünnschichtelektroden wird Laserablation eingesetzt. Bei der hochauflösenden Strukturierung zeigt sich der Materialeinfluss besonders stark. Je nachdem, ob beim Schmelzen eine Dichteerniedrigung oder -erhöhung erfolgt, gibt es unterschiedliche Ergebnisse. Haben die Schichten eine optische Funktion, sind die Anforderungen an Strukturgenauigkeit und Randschärfe meist besonders hoch.

Im Allgemeinen wird zwischen Vorder- und Rückseitenablation unterschieden. Bei der Vorderseitenablation trifft der Laserpuls von der dem Substrat abgewandten Seite auf die Schicht; bei der Rückseitenablation durchstrahlt der Laser zunächst das Substrat und trifft somit substratseitig auf die Schicht. Wird die Randschärfe betrachtet, so zeigt die Vorderseitenablation die Bildung von Schmelzrändern und -spritzern, die eine präzise Strukturierung im µm-Bereich nicht zulässt. Dies ist auch der Fall, wenn ultrakurze Pulse verwendet werden. Die Rückseitenablation ist effizienter und erlaubt generell glattere Kanten und weniger Redeposition. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Schichtdicke größer als die thermische Eindringtiefe der Strahlung ist. Bei beidseitig beschichteten transparenten Substraten muss bei der Vorderseitenablation die Fluenz soweit begrenzt werden, dass eine Schädigung der Rückseitenschicht ausgeschlossen wird.

Schichtspannungen und Substratverformung

Ein großes Problem bei der Herstellung hochwertiger beschichteter Optiken ist das Auftreten von Schichtspannungen. Auch ein mit höchster Genauigkeit hergestelltes Substrat verformt sich bei der Beschichtung unter dem Einfluss von Schichtspannungen und verliert damit die Soll-Geometrie. Oft wird versucht, diese Verformung durch eine weitere Beschichtung, beispielsweise auf der Rückseite des Substrats zu kompensieren. Dies gelingt bis zu einem gewissen Grad; bei steigenden Anforderungen hinsichtlich der Minimierung von Passfehlern wird dies jedoch in Zukunft immer kritischer werden, beispielsweise in der EUV-Lithographie. Daher sind neue Konzepte zur Kompensation von Verformungen erforderlich, die in diesem Projekt auf der Basis von Schichtstrukturierungen entwickelt werden.

Das Vorhaben wird durch die Europäische Union durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Projektvolumen: 0.32 Mio €
Projektlaufzeit: 1.5.2017 – 30.4.2020
Kontakt:
Dr. Jürgen Ihlemann
Institut für Nanophotonik Göttingen e.V.
Hans-Adolf-Krebs-Weg 1
37077 Göttingen
Tel.: +49 (0)551 503544
Email: juergen.ihlemann@ifnano.de

Beispiele für randscharf strukturierte dielektrische Schichten

Randscharf strukturierter Laserspiegel

Additive Verfahren

Auf Quarzglassubstrate aufgedampfte SiOx-Filme können in präzise definierten Bereichen durch laserinduzierten Vorwärtstransfer auf Empfängersubstrate übertragen werden. Dabei wird das Empfängersubstrat (Quarzglas, Silikon oder Polycarbonat) gegen das SiOx-beschichtete Gebersubstrat gedrückt, und der SiOx-Film wird durch dieses transparente Gebersubstrat mit einem ArF- oder KrF-Laserpuls bestrahlt. Die Form der transferierten Segmente wird durch eine Projektionsmaske vorgegeben. Auf diese Weise konnten Filme mit einer Mindestdicke von 200 nm transferiert werden. Der Prozess bewirkt kongruenten Transfer, d.h. auf dem Empfänger wird exakt die durch die Maske vorgegebene Kontur erzielt. Durch wiederholte Laserbestrahlung nach seitlicher Verschiebung des Gebersubstrats (und ggf. Drehung des Empfängersubstrats) ist das Stapeln von Schichtsegmenten möglich, beispielsweise in einer „Woodpile“-Form. Ggf. wird durch einen anschließenden Temperprozess die Umwandlung in SiO2 bewirkt.

Weitere Möglichkeiten zur Herstellung komplexer transparenter Strukturen sind durch das Aufbringen, Strukturieren und Modifizieren von Silikon realisierbar.

Weiterführende Information:
J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
Patterned deposition of thin SiOx-films by laser induced forward transfer Thin Solid Films 550, 521 (2014)
A. Syring, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
F2-laser modification and patterning of silicone films Applied Surface Science 261, 68 (2012)

Laserinduzierter Schicht-Transfer

Gestapelte Schichtstreifen

Transferierte Siliziumoxid-Streifen

Periodische Nanostrukturen

Periodische Nanostrukturen auf der Oberfläche von Festkörpern, wie Metallen, Halbleitern, Gläsern und Polymeren, können neuartige Werkstückcharakteristika mit einzigartigen mechanischen und elektrischen Eigenschaften generieren. Je nach Ausgangsmaterial und Strukturform lassen sich so neuartige Mikrolaser, optische Nanoschalter, optische Speicher, Nano-Biosensoren, oder nicht fälschbare Sicherheitsmerkmale realisieren. Des Weiteren können Oberflächentexturen zur Verbesserung von Werkzeugeigenschaften, zur Reduzierung der Reflektionsverluste, Modifizierung der Benetzungseigenschaften oder die Anhaftung von Zellen, sowie als Verzierungselemente zur designtechnischen Veredelung von Oberflächen eingesetzt werden.

Diffraktive Markierung (Metalle)

Diffraktive Laser-Direktbeschriftung zur Erzeugung komplexer holographischer Sicherheitsmerkmale auf Hartmetall und Hartbeschichtungen

Diffraktive Bilder und holographische Sicherheitsmerkmale besitzen ein großes Potential bei der individuellen und fälschungssicheren Kennzeichnung von Originalteilen. Aufgrund ihrer auffallenden und wertigen Erscheinung eignen sie sich zusätzlich als Design-Element zur optischen Aufwertung von Produkten. Dabei ist eine direkte Integration dieser Merkmale in die Oberfläche des Bauteils wichtig. Ein Aufkleben metallisierter Folien stellt keine sichere, dauerhafte Kennzeichnung dar und ist, insbesondere für massive, hochwertige Metallgegenstände, wie sie z.B. im Anlagenbau, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Medizintechnik zu finden sind, häufig unzulässig. Auch bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen ist ein Aufkleben holographischer Siegel, aufgrund des hohen Preises pro Aufkleber, sowie der mangelnden Verbindung mit dem Bauteil nicht sinnvoll. Entsprechende diffraktive Strukturen müssen stattdessen direkt in die Spritzgusswerkzeuge eingebracht werden, so dass sie beim Abformprozess direkt in die Kunststoffoberfläche übertragen werden. Dies ist aktuell nur mit komplexen und teuren lithographischen Verfahren (überwiegend Trockenätzen) möglich.

Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Verbundprojektes wird daher eine industrietaugliche Kurzpulslaser basierte Beschriftungstechnologie entwickelt, mit der sich komplexe, großflächige, holographische Sicherheitsmerkmale und diffraktive Schriften auf beliebigen Werkstoffen, insbesondere aber auf Metallen und Hartbeschichtungen direkt und für jedes Werkstück individualisierbar mit hoher Qualität und mit industrietauglicher Geschwindigkeit schreiben lassen. Insbesondere soll sich das Verfahren dazu eignen, Spritzgusswerkzeuge mit diffraktiven Strukturen zu versehen, die anschließend während des Produktionsprozesses in unterschiedlichste Kunststoffbauteile abgeformt werden.

Beispiele für laser-geschriebene diffraktive Bilder und Sicherheitshologramme (Quelle: LLG e.V., U-NICA AG)

Beispiel einer lasergeschriebenen diffraktiven Markierung auf einem Spritzgusswerkzeug aus Hartmetall

Abgeformtes Plastikteil mit integrierter diffraktiver Markierung

Diffraktive Markierung (Gläser)

Excimer-Laser bieten für die Bearbeitung und Markierung von Glas einzigartige Vorteile. Ihre kurzen Wellenlängen im ultravioletten Spektralbereich werden von Glas stark absorbiert und bieten gegenüber sichtbaren Wellenlängen eine nochmals gesteigerte räumliche Auflösung. Für die meisten Gläser bietet der ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193 nm) die besten Ergebnisse. Für die kontrastreiche, diffraktive Markierung verschiedenster Industriegläser wird mittels Maskenprojektion ein mikrometerfeines Reliefgitter in die Glasoberfläche strukturiert, welches das Innere einer vorgegebenen Makrokontur ausfüllt. Ähnlich den holographischen Sicherheitsmerkmalen auf Banknoten schillert der strukturierte Bereich je nach Beleuchtung in allen Spektralfarben. Eine derartige, auch maschinell auslesbare Strukturierung ist ohne Schwächung der Glasmatrix möglich. Vielfältige Markierungen in Form von Logos, Schriftzügen oder Codes können realisiert werden, auf planen wie auf gekrümmten Glasoberflächen.

Weiterführende Informationen:
J. Meinertz, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
Micron and sub-micron gratings on glass by UV laser ablation
Physics Procedia 41, 701 (2013)
J. Bekesi, J. Meinertz, P. Simon, J. Ihlemann:
Sub-500-nm patterning of glass by nanosecond KrF-excimer laser ablation
Applied Physics A 110, 17 (2013)

Diffraktive Wirkung eines Mikro-Reliefs

Oberflächenrelief in Glas

Diffractive marking

Diffractive data matrix code

Funktionale Oberflächen

Nanostrukturen haben ein großes Potential, Oberflächen mit speziellen Funktionalitäten auszustatten, ohne die sonstigen Eigenschaften eines Bauteils zu verändern.

Erzeugung von superhydrophoben Oberflächen mit ultrakurzen Laserpulsen

Durch besondere Mikro- oder Nanostrukturen lassen sich auf bestimmten Materialien (z.B. Polypropylene) superhydrophobe Oberflächeneigenschaften auf der Basis des Lotus-Effekts erzeugen. Die bisherigen Verfahren zur Erzeugung der genannten Oberflächenfunktionalität basieren entweder auf chemischen Oberflächenmodifikationen, oder sind auf spezielle Beschichtungsverfahren begrenzt. Ein kostengünstiges Replikationsverfahren ermöglichen diese Methoden allerdings nicht. Daher wurde im LLG in Zusammenarbeit mit mehreren Projektpartnern ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe sich Replikationswerkzeuge mit periodischen Mikrostrukturen herstellen lassen. Um eine hohe Lebensdauer der Werkzeuge zu gewährleisten, ist es notwendig, sie aus wiederstandsfähigen Materialien wie z.B. Werkzeugstahl herzustellen. Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit solcher Materialien müssen ultrakurze Laserpulse für die Oberflächenstrukturierung im Mikro- oder Nanometerbereich verwendet werden. Um die verfügbare Laserleistung optimal zu nutzen, werden hocheffiziente diffraktive Phasenmasken eingesetzt. Hierfür kam eine vom LLG eingeführte Methode zum Einsatz (Journal of Laser Micro/Nanoengineering 4, 100 (2009), Appl. Phys. A101, 225 (2010)).
Die so hergestellten Phasenelemente können zur schnellen und effizienten Laserbearbeitung von metallischen Formeinsätzen verwendet werden. In einem darauf folgenden Abformungsverfahren lassen sich die lasererzeugten Mikrostrukturen auf Kunststoffoberflächen in Form von periodischen Mikrozäpfchen übertragen, wodurch die gewünschte Benetzungseigenschaft erzielt wird.

Laserstrukturierung von Implantat-Oberflächen zur Reduktion der Anhaftung von Knochenzellen

In der modernen Medizin kommen zahlreiche Arten von medizinischen Implantaten zum Einsatz, darunter auch solche, welche nicht dauerhaft im Körper verbleiben. Oft ist ein Einwachsen des Implantats unerwünscht, vor allem bei der Versorgung von Knochenbrüchen mit Hilfe von Trauma-Implantaten oder bei Marknägeln. Daher werden Möglichkeiten gesucht, die Implantatoberfläche dahingehend zu verändern, dass den Knochenzellen die Haftung erschwert und somit Einwachseffekte verringert werden. Eine reduzierte Zelladhäsion auf der Implantatoberfläche verspricht eine komplikationsfreiere Operation bei der Entfernung des Implantates, insbesondere ein verringertes Risiko einer Nervenschädigung.

Häufig wird für Trauma-Implantate oder Marknägel medizinischer Edelstahl als Werkstoff verwendet. Unter der Zielsetzung „Licht als Werkzeug“ wurden gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen verschiedene Methoden zur Oberflächenfunktionalisierung von medizinischem Edelstahl angewandt und hinsichtlich der Zelladhäsion untersucht. Am LLG wurden dazu ultrakurze Pulse zur berührungslosen, topografischen Direktstrukturierung von Edelstahloberflächen eingesetzt. So wurden auf der Probenoberfläche periodische Muster mit einer Periodizität von 0,5-1,5 µm erzeugt mit verschiedenen Strukturtiefen von ca. 200 – 1000 nm.

Die strukturierten Proben wurden mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) geprüft und charakterisiert. Anschließend wurden sie zur biologischen Testung mittels Zellkultur am Fraunhofer IFAM mit osteoblastenähnlichen MG63-Zellen behandelt. Es erfolgte eine optische Auswertung des Einflusses der Strukturen auf die Zellen mittels Fluoreszenzmikroskopie. Dabei zeigten sich in allen strukturierten Bereichen der Proben eine deutlich verminderte Zellbedeckung sowie eine stark verringerte Zellvernetzung. Damit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, durch periodische Strukturierung eine reduzierte Zelladhäsion auf Implantatoberflächen hervorzurufen.

Mikrozäpfchen auf Kunststoffflächen nach Abformung von laserbestrahlten Prägewerkzeugen zur Erzeugung superhydrophober Benetzbarkeit

AFM- und SEM-Aufnahme des strukturierten Bereichs der Edelstahlprobe mit einer Periode von 1,0 µm und einer Strukturtiefe von ca. 800 nm

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer Edelstahlprobe, behandelt mit osteoblastenähnlichen MG63-Zellen (Zytoskelett angefärbt mit Alexa-568 Phalloidin, Zellkern mit DAPI); der strukturierte Probenbereich ist der dunklere Bereich, in dem deutlich weniger Zellen/Zellvernetzungen zu sehen sind. Bild wurde zur Verfügung gestellt von Dr. Ingo Grunwald, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

Phasenkontrollierte Interferenzmethode

Eine sehr viel versprechende Methode zur Erzeugung periodischer Nanostrukturen ist die interferometrische Lasermaterialbearbeitung. Hier wird ein Laserstrahl in verschiedene Teilstrahlen aufgeteilt und diese mit einer geeigneten Optik auf der Probe wieder überlagert. Das resultierende Interferenzmuster führt, bei ausreichend hoher Laserintensität, zu einem periodischen Materialabtrag. Die Form der Intensitätsverteilung kann über die Einfallswinkel, Intensitäten, Polarisationsrichtungen und vor allem durch die Phasenbeziehungen der Teilstrahlen untereinander gesteuert werden.

Ein von uns eingeführtes Verfahren bietet die Möglichkeit durch phasengesteuerte Mehrstrahlinterferenz hochkomplexe periodische 2D-Strukturen mit großer Variabilität herzustellen.

Komplexe periodische Oberflächenstrukturen, hergestellt durch phasenkontrollierte interferometrische Kurzpuls-Laserablation

Funktionsprinzip der phasengesteuerten interferometrischen Materialbearbeitung

Erzeugung von Sub-Wellenlängen-Strukturen mittels direkter Laserbestrahlung

Submikrometergroße Strukturen auf der Oberfläche von technischen Werkstoffen können besondere optische, mechanische und biologische Funktionalitäten hervorrufen. Die Anwendungsmöglichkeiten solcher funktionalisierter Oberflächen sind daher äußerst umfangreich, wobei die Topologie der Oberflächenstrukturen auf bestimmte Anwendungen hin optimiert werden kann. Allgemein geht der Trend zu immer kleineren Strukturgrößen. Die Erzeugung solcher Strukturen durch direkte Laserablation ermöglicht dabei günstige, schnelle und flexible Fertigungsverfahren. Unsere früheren Studien zeigten, dass der Einsatz von kurzen UV-Pulsen, mithilfe einer Kombination aus Maskenabbildung und Mehrstrahlinterferenz, die Erzeugung von hochaufgelösten periodischen Strukturen durch direkte Laserbestrahlung erlaubt. Dabei ist die Strukturauflösung jedoch durch die Numerische Apertur der verwendeten Optik und durch Beugung begrenzt, so dass Strukturperioden von weniger als der 1,5 fachen Wellenlänge nicht realisiert werden konnten. Mithilfe eines neuartigen Ansatzes konnten wir nun neue Wege zur Erzeugung von Subwellenlängen-Perioden durch direkte Laserstrukturierung aufzeigen. Kern der Idee ist die Reduzierung der Strukturgröße durch Fluenzbegrenzung gefolgt von einer Mehrfachbestrahlung der Oberfläche.

Jede periodische Oberflächenstruktur weist eine sogenannte ‚Einheitszelle‘ auf, deren Topologie sich entlang eines ein- oder zweidimensionalen Rasters wiederholt. Im einfachsten Fall beinhaltet die Einheitszelle (Länge der Diagonale D) lediglich ein einzelnes Merkmal. Die Erzeugung von Subwellenlängen-Perioden geschieht in folgenden drei Schritten: 1) Ablative Bestrahlung der Probe mit einem Interferenzmuster; 2) Verschiebung des Musters um D/2 (im Allgemeinen um einen Betrag kleiner als die Größe der Einheitszelle); 3) Erneute ablative Bestrahlung der Probe. Als Ergebnis entsteht ein Muster mit einer erhöhten Fülldichte und einer entsprechend reduzierten Periodizität. Eine wichtige Eigenschaft des optischen Aufbaus ist die verkleinernde Abbildung, mit deren Hilfe sehr kleine, präzise laterale Translationen des projizierten Interferenzmusters erreicht werden können. Dazu wird anstatt des Werkstücks der diffraktive Strahlteiler verschoben. Dies resultiert in einer stark verkleinerten lateralen Verschiebung des Musters auf dem Werkstück. Folglich verursacht eine einfach kontrollierbare, mikrometergroße Bewegung einer Komponente einen Versatz des Bestrahlungsmusters, der in der Größenordnung von 100 nm liegt.

In einem Praxistest der neuen Methode wurden Polyethylensulfon (PES) Proben mit 500 fs langen Pulsen der Wellenlänge 248 nm bestrahlt. Nach Reduzierung der Fluenz von 500 mJ/cm2auf 50 mJ/cm2 konnte die Größe der einzelnen Merkmale signifikant verkleinert werden. Nach Verschiebung des Interferenzmusters und erneuter Bestrahlung resultiert eine Topologie erhöhter Dichte.

Schematische Darstellung der Kombination aus Maskenprojektion und Mehrstrahlinterferenz

Produkte und Dienstleistungen

Wir bieten auf Kundenwünsche angepasste UV-Femtosekunden-Lasersysteme, spezielle Hohlfaservorrichtungen zur Pulskompression, Phasenmasken/Dielektrische Masken und Machbarkeitsstudien zur Mikro/Nanostrukturierung an.

Kontaktieren Sie uns!

Wir freuen uns darauf, maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Probleme zu entwickeln.

Ansprechpartner:

Abteilungsleiter
Dr. Peter Simon
„Kurze Pulse / Nanostrukturen“

Tel.: +49(0)551/5035-21
FAX: +49(0)551/5035-99
peter.simon@ifnano.de

Ansprechpartner für
Nanostrukturtechnologie:

Dr. Jürgen Ihlemann

Tel.: +49(0)551/5035-44
Fax: +49(0)551/5035-99
juergen.ihlemann@ifnano.de

UV-Femtosekunden-Lasersysteme

Unsere leistungsstarken UV-Femtosekunden-Lasersysteme basieren auf einer Kombination aus Kurzpulslaserquellen, die sichtbare oder infrarote Strahlung emittieren, und speziellen Excimermodulen, in denen die frequenzkonvertierten Pulse der Eingabequellen verstärkt werden.

Dabei kommen spezielle Excimermodule zum Einsatz, die in Komplettsysteme einschließlich geeigneter Kurzpulslaserquellen integriert werden können.

Unser Angebot umfasst daher sowohl separate Verstärkermodule, die auf eine bereits vorhandene Eingabequelle des Kunden angepasst werden können, als auch komplette Lasersysteme, die Eingabequelle, Frequenzkonversionseinheit und Verstärkungsmodul beinhalten.

UV-Femtosekunden-Verstärker

Die UV-Femtosekunden-Verstärker sind spezielle KrF Excimermodule, die zur Verstärkung frequenzkonvertierter ultrakurzer Pulse mit einer Pulsdauer von typischerweise <1 ps und einer Wellenlänge von 248,5 nm konzipiert sind. Solche Pulse können entweder durch Frequenzverdopplung sichtbarer oder Frequenzverdreifachung infraroter Pulse gewonnen werden. Die erforderliche Eingangsenergie zur optimalen Verstärkung liegt im Bereich 30 bis 150 µJ.

LLG 50

Der LLG 50 Excimer Verstärker wurde zur Verstärkung frequenzkonvertierter Pulse von Kurzpuls-Lasern konzipiert. Auf diese Weise können Hochintensitäts-UV-Laserpulse erzeugt werden. Abhängig von der verfügbaren Eingangsenergie (bei 248 nm) wird ein zweifacher oder dreifacher Verstärkerdurchgang für den LLG 50 gewählt. Geliefert wird das Verstärkersystem mit einer aktiven Zeitverzögerungseinheit, die eine Langzeit-Synchronisierung zwischen der Eingabequelle und dem LLG 50 sicherstellt.

Spezifikationen

Wellenlänge       248 nm
Pulsenergie        50 mJ (bei > 50 µJ Eingangsenergie @ 248 nm)
Jitter                  ± 3 ns (relativ zum Triggersignal)
Strahlgröße        ~ 36 x 36 mm
Strahlqualität     2 x beugungsbegrenzt (bei M2 = 1 am Eingang)

LLG 100

Der LLG 100 Verstärker ist eine erweiterte Version des Models LLG 50. Mit Hilfe der interferometrischen Multiplexing-Technik wird die Ausgangsenergie verdoppelt. Der linear polarisierte Eingangsstrahl wird in zwei orthogonal polarisierte Teilstrahlen aufgespalten, die den Verstärker in entgegengesetzten Richtungen durchlaufen. Aufgrund der identischen Laufwege werden beide Teilstrahlen am Ausgang mit interferometrischer Präzision vereinigt.

Spezifikationen

Wellenlänge       248 nm
Pulsenergie        100 mJ (bei > 50 µJ Eingangsenergie @ 248 nm)
Jitter                  ± 3 ns (relativ zum Triggersignal)
Strahlgröße        ~ 36 x 36 mm
Strahlqualität     3 x beugungsbegrenzt (bei M2 = 1 am Eingang)

TwinAmp

Die Besonderheit des Modells „TwinAmp“ ist, dass es über zwei Verstärkerkanäle verfügt. Dadurch besteht die Möglichkeit, zwischen den Verstärkereinheiten sowohl einen Raumfilter, als auch einen Pulskompressor zu platzieren. Somit werden die Ausgangspulse verkürzt, und das Signal zu Rauschen Verhältnis verbessert. Vor allem bei Anwendungen, bei denen eine besonders hohe fokussierte Intensität gefordert wird, findet dieses Modell optimalen Einsatz.

Spezifikationen
Wellenlänge         248 nm
Pulsenergie         40 mJ (bei > 50 µJ Eingangsenergie @ 248 nm)
Jitter                    ± 3 ns (relativ zum Triggersignal)
Strahlgröße          ~ 36 x 36 mm
Strahlqualität       2 x beugungsbegrenzt (bei M2 = 1 am Eingang)
Pulsdauer            < 300 fs (bei <180 fs am Eingang)
ASE Untergrund   < 1010 im Fokus

UV-Femtosekunden-Komplettsysteme

Die UV-Femtosekunden-Lasersysteme basieren auf einer Kombination aus Kurzpulslaserquellen, die sichtbare oder infrarote Strahlung emittieren, und speziellen KrF Excimermodulen, die zur Verstärkung der frequenzkonvertierten Pulse der Eingabequellen dienen.

UV-fs-vario

Typischerweise wird ein Komplettsystem mit einem Ti:sapphire Laser als Eingabequelle geliefert. Hierbei handelt es sich um kommerzielle Produkte namhafter Hersteller, die vom Werk aus auf die Bedürfnisse des UV-fs-Systems angepasst sind. Dementsprechend wird die Emissionswellenlänge auf 745,5 nm festgelegt. Die Frequenzverdreifachung erfolgt mit einem kompakten, robusten Modul, das mitgeliefert wird. Unabhängig von der Auswahl des Verstärkermoduls ist eine Synchronisationseinheit, die für eine hervorragende Langzeitstabilität des Gesamtsystems sorgt, im Lieferumfang enthalten. Die Spezifikationen der Systeme entsprechen den Angaben der gewählten Verstärkermodule (siehe UV-Femtosekunden-Verstärker).

LLG-ultimate

Gestreckte flexible Hohlfaser zur Pulskompression

Für die Kompression leistungsstarker Laserpulse auf eine Dauer von wenigen Femtosekunden haben sich gasgefüllte Hohlwellenleiter zur spektralen Verbreiterung der Pulse fest etabliert. Bei den bislang bekannten technischen Realisierungen war die Länge der Hohlfaser auf ~1m begrenzt. Somit waren die maximal erzielbare spektrale Verbreiterung und die dadurch ermöglichte Pulskompression, die maximal mögliche Transmission, sowie die maximal mögliche Energie, die durch die Faser transportiert werden kann, begrenzt.

HCF-LLG

Durch die Einführung einer neuartigen Faservorrichtung basierend auf gestreckten, flexiblen Hohlfasern ist es uns gelungen, nahezu beliebige Faserlängen zu realisieren. Somit fällt eine entscheidende frühere Begrenzung weg, wodurch die Optimierungsstrategie für die Faser-Parameter neu definiert werden kann. Mit der neuen Faserarchitektur konnte der bislang größte Kompressionsfaktor gezeigt werden. Darüber hinaus konnte die Kompression von CEP-stabilisierten Pulse bei 1 kHz auf ~3.5 fs mit einer Energie von ca. 3.5 mJ, d.h. mit TW Spitzenleistung erreicht werden. Als weiterer Rekord ist es mithilfe unserer Technologie gelungen, 10 fs lange Pulse mit 3,2 mJ bei 100 kHz, also mit einer Durchschnittsleistung von über 300 W zu erzeugen.

Verfügbare Innendurchmesser    250 µm – 700 µm
Verfügbare Längen                      0,3 m – 8 m

Phasenmasken und dielektrische Masken

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Phasenmasken wirken im Idealfall nur auf die Phase und nicht die Amplitude des durchtretenden Lichts und sind somit verlustärmer als Amplitudenmasken. UV-transparente Phasenmasken aus SiO2 werden nach einem patentierten Verfahren durch Laserablation kundenspezifisch gefertigt. Insbesondere Masken mit mittleren Strukturgrößen im Bereich von 10 µm bis zu einigen 100 µm, die beispielsweise als diffraktive Strahlteiler oder als Projektionsmasken für verkleinernde Abbildungen eingesetzt werden sollen, sind mit diesem Verfahren herstellbar. Sie werden für die jeweilige Anwendungswellenlänge, die im Bereich von 193 nm bis zum nahen Infrarot liegen kann, optimiert.

Als dielektrische Masken werden strukturierte reflektierende dielektrische Schichtsysteme auf transparenten Substraten bezeichnet. Es sind somit Amplitudenmasken, die aus Bereichen mit unterschiedlicher Transmission, im Extremfall 0 und 1 bestehen. Derartige Masken können durch ablative Strukturierung von optischen Schichtstapeln kundenspezifisch hergestellt werden. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Chrom-Masken deutlich erhöhten Strahlungsfestigkeit werden sie vorwiegend in Hochleistungsanwendungen (Lasermaterialbearbeitung) eingesetzt.

Flyer: Fused silica phase masks

Strahlteilung und strukturierte Beleuchtung

Dielektrische Maske für 532 nm

Höhenprofil einer linearen Phasenmaske

Höhenprofil einer Kreuz-Phasenmaske

Machbarkeitsstudien zur Mikro/Nanostrukturierung

Wir bieten Beratung und Machbarkeitsstudien zu Laser-Mikro/Nanostrukturierung einschließlich Erprobungen, Musterherstellung oder Kleinserienfertigung an.

Typische Beispiele:

• Tribologisch optimierte Komponenten
• Diffraktive Markierung und optische Sicherheitsmerkmale
• Mikromechanische und mikrofluidische Komponenten
• Düsenlöcher, Lochraster und Mikrokanäle
• Funktionalisierung von Oberflächen
• Mikrooptische Komponenten (Mikrolinsen, Masken, diffraktive Elemente)

Flyer: Laser based fabrication of micro optics

Excimerlaser-Bearbeitungsstation

Abteilungsmitarbeiter

Dr. Peter Simon

Abteilungsleiter

E-Mail: peter.simon@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-21

Dr. Jürgen Ihlemann

Ansprechpartner für Nanostrukturtechnologie

E-Mail: juergen.ihlemann@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-44

Dr. Andreas Blumenstein

Mitarbeiter

E-Mail: andreas.blumenstein@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-28

Jan-Hendrik Klein-Wiele

Mitarbeiter

E-Mail: jan-hendrik.klein-wiele@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-28

Dr. Jörg Meinertz

Mitarbeiter

E-Mail: joerg.meinertz@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-47

Clemens Beckmann

Doktorand

E-Mail: clemens.beckmann@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-47

Frederick Kleinwort

Doktorand

E-Mail: frederick.kleinwort@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-29

Jens Oltmanns

Doktorand

E-Mail: jens.oltmanns@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-28

Lukas Janos Richter

Doktorand

E-Mail: lukas.richter@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-97

Till Schröder

Master Student

E-Mail: till.schroeder@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-97

Hendrik Wrigge

Master Student

E-Mail: hendrik.wrigge@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-97

Veröffentlichungen

Publikationen

  • J.-H. Klein-Wiele, A. Blumenstein, P. Simon, J. Ihlemann:
    Laser interference ablation by ultrashort UV laser pulses via diffractive beam management,
    Advanced Optical Technologies (2020) doi.org/10.1515/aot-2019-0068
  • J. Meinertz, L.J. Richter, C.M. Beckmann, J. Ihlemann:
    Quarzphasenmasken für Mikroskopie und Lasermaterialbearbeitung,
    Photonik 1.2020, p. 49
  • A. Blumenstein, E.S. Zijlstra, D.S. Ivanov, S.T. Weber, T. Zier, F. Kleinwort, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon, M.E. Garcia:
    Transient optics of gold during laser irradiation: from first principles to experiment,
    Physical Review B 101, 165140 (2020)
  • J. Ihlemann, T. Makimura:
    Optics and Apparatus for Excimer Laser/EUV Microprocessing,
    In: Sugioka K. (ed.), Handbook of Laser Micro- and Nano-Engineering, Springer 2020
  • M. Ouillé, A. Vernier, F. Böhle, M. Bocoum, A. Jullien, M. Lozano, J-P. Rousseau, Z. Cheng, D. Gustas, A. Blumenstein, P. Simon, S. Haessler, J. Faure, T. Nagy and R. Lopez-Martens:
    Relativistic-intensity near-single-cycle light waveforms at kHz repetition rate,
    Light: Science & Applications 9, 47 (2020)
  • C.M. Beckmann, J. Ihlemann:
    Figure correction of borosilicate glass substrates by nanosecond UV excimer laser irradiation,
    Optics Express 28, 18681 (2020)

Konferenz Beiträge

  • S. Hädrich, N. Walther, M. Kienel, P. Simon, T. Nagy, A. Blumenstein, E. Shestaev, R. Klas, J. Buldt, L-H. Stark, S. Breitkopf, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, T. Eidam and J. Limpert:
    500W, 5mJ, 6fs, CEP-stable few-cycle pulses: An update on the ELI-ALPS HR2 beamline,
    Photonics West, Fiber Lasers XVII: Technology and Systems, San Francisco, USA, February 2020 (Invited Talk, Paper 11260-7)
  • T. Nagy, S. Hädrich, P. Simon, A. Blumenstein, N. Walther, R. Klas, J. Buldt, H. Stark, S. Breitkopf, P. Jójárt, I. Seres, Z. Várallyay, T. Eidam, J. Limpert:
    Pulse compression to 3-cycle duration beyond 300 W average power,
    CLEO: Science and Innovations 2020; virtual, 11-15 May 2020 (invited talk, SM2H.1)

Publikationen

  • V.V. Srabionyan, M. Heinz, S.Y. Kaptelinin, L.A. Avakyan, G.B. Sukharina, A.V. Skidanenko, V.V. Pryadchenko, K.G. Abdulvakhidov, A.S. Mikheykin, V.A. Durymanov, J. Meinertz, J. Ihlemann,
    M. Dubiel, L.A. Bugaev:
    Effect of thermal post-treatment on surface plasmon resonance characteristics of gold nanoparticles formed in glass by UV laser irradiation,
    Journal of Alloys and Compounds 803, 354 (2019)
  • L. J. Richter, C. Beckmann, J. Meinertz, J. Ihlemann:
    Fabrication of Multilevel Fused Silica Diffractive Phase Elements by Laser Processing of Silicon Suboxide,
    DGaO-Proceedings A32 (2019)
  • J. Meinertz, J. Ihlemann:
    Effiziente diffraktive Markierung von Glasoberflächen mittels ArF-Excimerlaser,
    DGaO-Proceedings P30 (2019)
  • J.-H. Klein-Wiele, T. Fricke-Begemann, P. Simon, J. Ihlemann:
    Complex diffractive surface patterns on metals by UV-ps laser ablation,
    Optics Express 27, 28902 (2019)
  • S. Rung, K. Bokan, F. Kleinwort, S. Schwarz, P. Simon, J.-H. Klein-Wiele, C. Esen, R. Hellmann:
    “Possibilities of Dry and Lubricated Friction Modification Enabled by Different Ultrashort Laser-Based Surface Structuring Methods”,
    Lubricants 7, 43 (2019)
  • N. G. Khodakovskiy, M. P. Kalashnikov, V. Pajer, A. Blumenstein, P. Simon, M. M. Toktamis, M. Lozano, B. Mercier, Z. Cheng, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    “Generation of few-cycle laser pulses with high temporal contrast via nonlinear elliptical polarisation rotation in a hollow fibre compressor”,
    Laser Phys. Lett. 16 095001 (2019)
  • T. Nagy, S. Hädrich, P. Simon, A. Blumenstein, N. Walther, R. Klas, J. Buldt, H. Stark, S. Breitkopf, P. Jójárt, I. Seres, Z. Várallyay, T. Eidam, J. Limpert:
    Generation of three-cycle multi-millijoule laser pulses at 318 W average power,
    Optica 6, 1423 (2019)

Konferenz Beiträge

  • N. G. Khodakovskiy, M. P. Kalashnikov, B. Mercier, V. Pajer, Z. Cheng, M. Lozano, A. Blumenstein, P. Simon, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    “High-fidelity few-cycle laser pulses generated via nonlinear ellipse rotation”, Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC 2019, Münich, Germany, 23-27 June 2019, DOI: 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8873203, (poster, CF-P40 SUN)
  • S. Hädrich, P. Simon, T. Nagy, A. Blumenstein, R. Klas, J. Buldt, L.-H. Stark, S. Breitkopf, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, T. Eidam, J. Limpert:
    “Spectral Broadening of a 500W, 5mJ Femtosecond Laser”, Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC) 2019, DOI: 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8873189
  • J. Ihlemann, A. Blumenstein, F. Kleinwort, J. Oltmanns, D.S. Ivanov, P.N.Terekhin, B. Rethfeld, M. E. Garcia, P. Simon:
    Generation of deterministic nanostructures with ultrashort UV pulses under predefined interface boundary conditions,
    W05,06-2, INTERNATIONAL SYMPOSIUM: FUNDAMENTALS OF LASER ASSISTED MICRO-&NANOTECHNOLOGIES, FLAMN 2019, Saint-Petersburg, Russia
  • S. Hädrich, P. Simon, T. Nagy, A. Blumenstein, R. Klas, J. Buldt, L.-H. Stark, S. Breitkopf, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, T. Eidam, J. Limpert:
    “Spectral Broadening of a 500W, 5mJ Femtosecond Laser”, 7th International Conference on Attosecond Science and Technology, Atto 2019, Szeged, Hungary
  • A. Blumenstein, D.S. Ivanov, E.S. Zijlstra, M.E. Garcia, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon:
    Gold Surface Nanostructuring with Ultrashort Laser Pulses – Study of Non-equilibrium Effects, FemtoMat 2019, Femtomat, March 18–20, 2019, Mauterndorf Castle, Mauterndorf, Salzburg, Austria
  • S. Hädrich, P. Simon, T. Nagy, A. Blumenstein, N. Walther, M. Kienel, E.Shestaev, F. Stutzki, C. Gaida, S. Breitkopf, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, T. Eida, J. Limpert:
    3.2-mJ sub-10-fs pulses at 100 kHz Advanced Solid State Laser Conference 2019, Vienna, Austria, 29 September- 3 October 2019, (postdeadline talk, ATu6A.2)
  • S. Breitkopf, S. Hädrich, M. Kienel, P. Jójárt, Z. Várallyay, K. Osvay, .P. Simon, T. Nagy, A. Blumenstein, R. Klas, J. Buldt, L.-H. Stark, E. Shestaev , T. Eidam, J. Limpert:
    Yb-doped fiber laser system with 1kW, 10mJ and <300fs pulse for the generation of TW class few-cycle pulses, Ultrafast Optics XII 2019, Bol, Croatia, 6-11 October 2019, (regular talk, TU8.4)

Publikationen

  • M. Heinz, V.V. Srabionyan, L.A. Avakyan, A.L. Bugaev,
    A.V. Skidanenko, V.V. Pryadchenko, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L.A. Bugaev:
    Formation and implantation of gold nanoparticles by ArF-excimer laser irradiation of gold-coated float glass,
    Journal of Alloys and Compounds 736, 152 (2018)
  • L. Avakyan, M. Heinz, A. Skidanenko, K.A. Yablunovskiy, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L. Bugaev:
    Insight on agglomerates of gold nanoparticles in glass based on surface plasmon resonance spectrum: Study by multi-spheres T‑matrix method,
    Journal of Physics: Condensed Matter 30, 045901 (2018)
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, J. Ihlemann, M. Seibt:
    Formation of porous silicon oxide from substrate-bound silicon rich silicon oxide layers by continuous-wave laser irradiation,
    Journal of Applied Physics 123, 093104 (2018)
  • M. Heinz, V.V. Srabionyan, L.A. Avakyan, A.L. Bugaev, A.V. Skidanenko, S.Yu. Kaptelinin, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L.A. Bugaev:
    Formation of bimetallic gold-silver nanoparticles in glass by UV laser irradiation,
    Journal of Alloys and Compounds 767, 1253 (2018)
  • T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Hybrid micro-optical elements by laser-based fabrication of Fresnel lenses on the end face of gradient index lenses,
    Optics Express 26, 23751 (2018)
  • L.J. Richter, C.M. Beckmann, J. Meinertz, J. Ihlemann:
    Laser Processing of Silicon Suboxide for the Fabrication of Multilevel Fused SilicaDiffractive Phase Elements,
    JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering 13, 249 (2018)
  • M. Heinz, J. Meinertz, M. Dubiel, J. Ihlemann:
    Excimer laser induced spatially resolved formation and implantation of plasmonic particles in glass,
    Nanomaterials 8, 1035 (2018)

Konferenzbeiträge

  • L.J. Richter, C. Beckmann, J. Meinertz, J. Ihlemann:
    Laser processing of silicon suboxide for the fabrication of diffractive phase elements,
    DPG Frühjahrstagung, Fachverband Kurzzeit- und angewandte Laserphysik
    Erlangen (03.2018)
  • J. Ihlemann:
    Laser processing of silicon suboxide (SiOx) – from the generation of Si-nanocrystals to the fabrication of diffractive phase elements,
    International Workshop on Frontiers in Lasers and Applications (FLA 2018)
    Okinawa, Japan (04.2018)
  • L.J. Richter, C.M. Beckmann, J. Meinertz, J. Ihlemann
    Laser processing of silicon suboxide for the fabrication of multilevel fused silica diffractive phase elements,
    19th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2018)
    Edinburgh, UK (06.2018)

Publikationen

  • L. Shi, B. Iwan, R. Nicolas, Q. Ripault, J.R.C. Andrade, S. Han, H. Kim, W. Boutu, D. Franz,
    T. Heidenblut, C. Reinhardt, B. Bastiaens, T. Nagy, I. Babushkin, U. Morgner, S. Kim,
    G. Steinmeyer, H. Merdji, M. Kovacev:
    Self-optimization of plasmonic nanoantennas in strong femtosecond fields, Optica 4, 1038-1043 (2017)
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, K. Thiel, J. Ihlemann, M. Seibt:
    Microstructural analysis of the modifications in substrate-bound silicon-rich silicon oxide induced by continuous wave laser irradiation,Journal of Alloys and Compounds 707, 227 (2017)
  • M. Heinz, M. Dubiel, J. Meinertz, J. Ihlemann, A. Hoell:
    Investigation of gold and bimetallic gold/silver nanoparticles in soda-lime-silicate glasses formed by means of excimer laser irradiation, Proc. SPIE 10093, 100930I (2017)
  • D. S. Ivanov, A. Blumenstein, J. Ihlemann, P. Simon, M. E. Garcia,·B. Rethfeld:
    Molecular dynamics modeling of periodic nanostructuring of metals with a short UV laser pulse under spatial confinement by a water layer, Applied Physics A 123, 744 (2017)

Konferenzbeiträge

  • P. Simon, A. Blumenstein, F. Kleinwort, J. Ihlemann, B. Rethfeld, D.S. Ivanov, M. E. Garcia:
    Nano-structure formation on gold and silicon surfaces by laser irradiation, FemtoMat 2017, Mauterndorf, Austria March 2017 (invited talk)
  • A. Blumenstein, D.S. Ivanov, M.E. Garcia, B. Rethfeld, P. Simon, J. Ihlemann:
    Nano ridge formation by ultrashort UV laser irradiation of gold International Conference on Laser Ablation (COLA), Marseille (09.2017)
  • J. Meinertz, R. Karstens, H. Stark, J. Ihlemann:
    Periodic patterning of glass by phase mask projection International Conference on Laser Ablation (COLA), Marseille (09.2017)
  • T. Fricke-Begemann, K. Rewerts, N. Wang, P. Peretzki, C. Gobert, M. Seibt, J. Ihlemann:
    Laser annealing of SiOx films for the generation of luminescent silicon nanoclusters and nanocrystals International Conference on Laser Ablation (COLA), Marseille (09.2017)
  • J. Ihlemann: DUV/VUV-Laser-Mikrobearbeitung transparenter Materialien PhotonicNet Arbeitskreistreffen DUV-VUV Göttingen (11.2017) J. Ihlemann:
    UV-Laser-Mikro- und Nanostrukturierung von Glas Workshop Laserbearbeitung von Glaswerkstoffen, Nürnberg (12.2017)
  • D. Tasche, C. Gerhard, J. Ihlemann, W. Viöl:
    Einfluss des Wasserstoffgehaltes und Stöchiometrieverhältnisses von O und Si auf die Excimerlaserablation von Quarzglas,
    18. Fachtagung für Plasmatechnologie PT-18, Göttingen (02.2017)
  • C. Gobert, N. Wang, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann, M. Seibt:
    Micro-Raman spectroscopy of laser-annealed reheated SiOxfilms on silica substrate,
    DPG-Frühjahrstagung, Dresden (03.2017)
  • M. Heinz, M. Dubiel, L. Avakyan, A. Bugaev, L. Bugaev, J. Ihlemann, J. Meinertz:
    ArF-excimer laser irradiation of gold coated float glass – formation and implantation of gold nanoparticles,
    DPG-Frühjahrstagung, Dresden (03.2017)
  • M. Heinz, M. Dubiel, J. Meinertz, J. Ihlemann, A. Hoell:
    Investigation of gold and bimetallic gold/silver nanoparticles in soda-lime-silicate glasses formed by means of excimer laser irradiation, Synthesis and Photonics of Nanoscale Materials XIV, Photonics West San Francisco (01.2017)
  • D.S. Ivanov, A. Blumenstein, M.E. Garcia, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon:
    Theoretical investigation of periodic nanostructuring mechanism of Au due to UV laser pulse with and without spatial confinement, E-MRS, Spring meeting Strasbourg (05.2017)
  • J. Ihlemann:
    Micro- and Nanopatterning of Surfaces by Short and Ultrashort UV Laser Pulses PhotonicNet-Symposium: Surface Processing,
    Göttingen (06.2017)
  • F. Boehle, A. Blumenstein, A. Vernier, A. Jullien, M. Kretschmar, M. Kovacs, R. Romero, H. Crespo,
    P. Simon, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    Relativistic-intensity near-single-cycle pulses from a stretched hollow-fiber compressor at 1kHz, SPIE Optics & Optoelectronics 2017, Prague-Czech Republic, 24-27 April 2017
  • F. Boehle, A. Blumenstein, M. Bocoum, A. Vernier, M. Lozano, J.-P. Rousseau, A. Jullien, D. Gustas,
    D. Guénot, J. Faure, M. Kovacs, M. Kretschmar, P. Simon, U. Morgner, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    Relativistic-intensity 1.3 optical cycle laser pulses at 1kHz from a stretched hollow-fiber compressor,
    CLEO/QELS 2017, San Jose (CA) USA, 14-19 May 2017
  • F. Boehle, A. Blumenstein, M. Bocoum, A. Vernier, M. Lozano, J.-P. Rousseau, A. Jullien, D. Gustas,
    D. Guénot , J. Faure , M. Kretschmar, P. Simon , T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    Relativistic plasma mirrors at 1kHz, TARG3: Targetry for high repetition rate laser-driven sources,
    Salamanca-Spain, 21-23 June 2017
  • F. Böhle, M. Bocoum, A. Vernier, M. Lozano, J.-P. Rousseau, A. Jullien, D. Gustas, D. Guénot,
    J. Faure, M. Kovacs, M. Kretschmar, P. Simon, U. Morgner, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    Relativistic-Intensity 1.3 Optical Cycle Laser Pulses at 1kHz from a Stretched Hollow-Core-Fiber Compressor,
    CLEO Europe 2017, Munich-Germany, 25-29 June 2017
  • F. Boehle, A. Blumenstein, M. Bocoum, A. Vernier, M. Lozano, J.-P. Rousseau, A. Jullien, D. Gustas,
    D. Guénot, J. Faure, M. Kovacs, M. Kretschmar, P. Simon, U. Morgner, T. Nagy, R. Lopez-Martens:
    Relativistic-intensity near-single-cycle laser pulses at 1kHz, Ultrafast Optics XI, Jackson Hole (WY) USA, 8-13 October 2017
  • P. Simon, A. Blumenstein, F. Kleinwort, J. Ihlemann, B. Rethfeld, D.S. Ivanov, M. e. Garcia: „Nano-structure formation on gold and silicon surfaces by laser irradiation“, FemtoMat 2017, Mauterndorf, Austria, March 2017 (invited talk)

Publikationen

  • A. B. Borisov, J. C. McCorkindale, S. Poopalasingam, J. W. Longworth, P. Simon, S. Szatmári,
    C. K. Rhodes:
    Rewriting the rules governing high intensity interactions of light with matter,
    Rep. Prog. Phys. 79 046401 (2016)
  • H. Stolzenburg, P. Peretzki, N. Wang, M. Seibt, J. Ihlemann:
    Implantation of plasmonic nanoparticles in SiO2 by pulsed laser irradiation of gold films on SiOx-coated fused silica and subsequent thermal annealing,
    Applied Surface Science 374, 138 (2016)
  • R. Karstens, A. Gödecke, A. Prießner, J. Ihlemann:
    Fabrication of 250-nm-hole arrays in glass and fused silica by UV laser ablation,
    Optics and Laser Technology 83, 16 (2016)
  • M. Heinz, V.V. Srabionyan, A.L. Bugaev, V.V. Pryadchenko, E.V. Ishenko, L.A. Avakyan,
    Y.V. Zubavichus, J. Ihlemann, J. Meinertz, E. Pippel, M. Dubiel, L.A. Bugaev:
    Formation of silver nanoparticles in silicate glass using excimer laser radiation: structural characterization by HRTEM, XRD, EXAFS and optical absorption spectra,
    Journal of Alloys and Compounds 681, 307 (2016)
  • A. Tajalli, B. Chanteau, M. Kretschmar, H.G. Kurz, D. Zuber, M. Kovačev, U. Morgner, T. Nagy:
    Few-cycle optical pulse characterization via cross-polarized wave generation dispersion scan technique,
    Optics Lett. 41, 5246 (2016)
  • H.G. Kurz, M. Kretschmar, T. Binhammer, T. Nagy, D. Ristau, M. Lein, U. Morgner, M. Kovačev:
    Revealing the Microscopic Real-Space Excursion of a Laser-Driven Electron, (see also “Supplementary Information”,
    Rev. X 6, 031029 (2016)
  • M. Dubiel, M. Heinz, V. V. Srabionyan, V. V. Pryadchenko, L. A. Avakyan, Ya. V. Zubavichus,
    J. Meinertz, J. Ihlemann, L. A. Bugaev:
    Silver nanoparticles in silicate glass prepared by UV laser: dependences of size and atomic structure of particles upon irradiation parameters, Journal of Physics: Conference Series 712, 012110 (2016)
  • R. Karstens, A. Gödecke, A. Prießner, J. Ihlemann:
    UV-laser fabrication of sub-micron hole arrays in glass by phase mask projection,
    DGaO Proceedings (2016)
  • D.S. Ivanov, A. Blumenstein, F. Kleinwort, M. E. Garcia, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon,
    V. P. Veiko, E. Jakovlev:
    „Molecular Dynamics Modeling of Periodic Nanostructuring of Au with a UV Short Laser Pulse at a High Fluence Regime”,
    International Symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro– and Nanotechnologies (FLAMN-16), St. Petersburg, 2016

Konferenzbeiträge

  • A. Blumenstein, E.S. Zijlstra, D.S. Ivanov, M.E. Garcia, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon:
    Laser pulse reflectivity changes on gold at elevated electronic temperatures,
    HPLA, Santa Fe (2016)
  • D. Köhne, C. Geisler, P. Simon, A. Egner:
    Principles and applications of optical switching assisted imaging and structuring schemes, International Conference on Physics June 2016, New Orleans, USA
  • R. Karstens, A. Gödecke, A. Prießner, J. Ihlemann:
    UV-laser fabrication of sub-micron hole arrays in glass by phase mask projection, 117. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik, Hannover (05.2016)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laser Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen,
    PhotonicNet-Symposium: Funktionalisierte Oberflächen, Göttingen (06.2016)
  • T. Fricke-Begemann, K. Rewerts, N. Wang, P. Peretzki, M. Seibt, J. Ihlemann:
    Formation of silicon nanocrystals by continuous wave laser annealing of SiOx films,
    10th International Conference on Photoexcited Processes and Applications (ICPEPA), Brasov (08-09.2016)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laser Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen und Schichten für optische Anwendungen,
    Seminar Nanostrukturen für optische Komponenten, Aachen (09.2016)
  • H.G. Kurz, M. Kretschmar, T. Binhammer, T. Nagy, D. Ristau, M. Lein, U. Morgner, M. Kovačev:
    Probing the Electronic Excursion during High-Order Harmonic Generation,
    High-Brightness Sources and Light-Driven Interactions HILAS, Long Beach, California, USA, HT2B.4 (2016)
  • M. Kretschmar, C. Bree, T. Nagy, H. Kurz, U. Morgner, M. Kovačev:
    High-order harmonics as a nonlinear tool to track pulsedynamics along a filament, High-Brightness Sources and Light-Driven Interactions HILAS, Long Beach, California, USA, HS4B.5 (2016)
  • A. Tajalli, B. Chanteau, M. Kretschmar, H. Kurz, M. Kovacev, U. Morgner, T. Nagy:
    Few-cycle pulse characterization using XPW d-scan, High-Brightness Sources and Light-Driven Interactions HILAS,
    Long Beach, California, USA, HS3B.5 (2016)
  • A. Tajalli, B. Chanteau, M. Kretschmar, H. Kurz, M. Kovacev, U. Morgner, T. Nagy:
    Full characterization of few-cycle pulses using cross-polarized wave generation d scan technique,
    CLEO, San Jose, California, USA, FF1M.8 (2016)
  • J.-H. Klein-Wiele:
    Zell-Adhäsions-Reduzierte Traumaimplantate, F.O.M.-Jahreskonferenz, Berlin 2016
  • J.-H. Klein-Wiele:
    Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsions-Reduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten, InnoPlanT-Netzwerktreffen – Thema „Implantatoberflächen“, Erlangen (20.10.2016)
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, M. Seibt, J. Ihlemann:
    The formation of nc-Si in SiOx induced by continuous-wave laser irradiation,
    DPG-Frühjahrstagung, Regensburg (03.2016)
  • M. Heinz, M. Dubiel, V. Srabionyan, V. Pryadchenko, L. Avakyan, Y. Zubavichus, J. Meinertz,
    J. Ihlemann, L. Bugaev:
    Silver nanoparticles in silicate glass prepared by UV laser: correlations between the optical properties and the atomic structure of the silver nanoparticles, 90. Glastechnische Tagung Goslar (06.2016)
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, K. Rewerts, P. Peretzki, J. Ihlemann, M. Seibt:
    The formation of nanocrystaline Si in substrate bound silicon rich silicon oxide by damage free continuous wave laser irradiation, 23rd International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM 2016),
    Nara, Japan (07.2016)
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, K. Thiel, M. Seibt, J. Ihlemann:
    The micro-structural analysis of damaged region in substrate-bound silicon-rich silicon oxide induced by continuous wave laser irradiation, 23rd International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM 2016)
    Nara, Japan (07.2016)
  • J.-H. Klein-Wiele, C. Dölle, L. Wittig, M. Brandmann, N. Suter, S. Dervis, F. Kleinwort, P. Simon,
    I. Grunwald:
    Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsions-Reduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten, 23. Innovationstag Mittelstand des BMWi, Berlin (2.6.2016)
  • J.-H. Klein-Wiele, C. Dölle, L. Wittig, M. Brandmann, N. Suter, S. Dervis, F. Kleinwort, P. Simon,
    I. Grunwald:
    Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsions-Reduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten, F.O.M.-Jahreskonferenz,
    Berlin (2016)

Publikationen

  • D. Köhne, T. Fricke-Begemann, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
    Large area silica nano grids by homogeneous high resolution laser patterning of SiOx-films,
    Journal of Laser Micro/Nanoengineering 10, 158 (2015)
  • T. Fricke-Begemann, N. Wang, P. Peretzki, M. Seibt, J. Ihlemann:
    Generation of silicon nanocrystals by damage free continuous wave laser annealing of substrate-bound SiOxfilms,
    Journal of Applied Physics 118, 124308 (2015)
  • M. Hofmann, J. Hyyti, S. Birkholz, M. Bock, S.K. Das, R. Grunwald, M. Hoffmann, T. Nagy,
    A. Demircan, M. Jupé, D. Ristau, U. Morgner, C. Brée, M. Woerner, T. Elsaesser, G. Steinmeyer:
    Noninstantaneous polarization dynamics in dielectric media,
    Optica 2, 151-157 (2015)
  • C. Brée, M. Kretschmar, T. Nagy, H.G. Kurz, U. Morgner, M. Kovačev:
    Impact of spatial inhomogeneities on on-axis pulse reconstruction in femtosecond filaments,
    J. Phys. B 48, 094002 (2015)
  • D. S. Ivanov, V. P. Lipp, A. Blumenstein, F. Kleinwort, V. P. Veiko, E. Yakovlev, V. Roddatis, M. E. Garcia, B. Rethfeld, J. Ihlemann, P. Simon:
    Experimental and theoretical investigation of periodic nanostructuring of Au with ultrashort UV laser pulses near the damage threshold,
    Phys. Rev. Applied 4, 064006 (2015)
  • J. Borisov, J. McCorkindale, S. Poopalasingam, J. Longworth, P. Simon, S. Szatmári, C.K. Rhodes:
    Rewriting the rules governing high intensity interactions of light with matter: a review,
    Reports on Progress in Physics, IOP Publishing, accepted 18 Mai 2015

Konferenzbeiträge

  • J. Hyyti, M. Hofmann, S. Birkholz, M. Bock, S.K. Das, R. Grunwald, M. Hoffmann, T. Nagy, A. Demircan, M. Jupé, D. Ristau, U. Morgner, C. Brée, M. Woerner, T. Elsaesser, G. Steinmeyer:
    Non-Instantaneous Polarization Dynamics in Resonant Dielectrics,
    CLEO/Europe-EQEC 2015 Münich, Germany (regular talk, EE-5b.2 MON)
  • H.G. Kurz, M. Kretschmar, T. Binhammer, T. Nagy, D. Ristau, M. Lein, U. Morgner, M. Kovacev:
    How far does an electron travel during High-Order Harmonic Generation?,
    CLEO/Europe-EQEC 2015 Münich, Germany (regular talk, CG-4.3 WED)
  • A. Blumenstein, M. Kovacev, U. Morgner, P. Simon, T. Nagy:
    High-sensitivity measurement of the nonlinear refractive index of noble gases,
    DPG Frühjahrstagung 2015, Heidelberg, 23-27 March 2015 (regular talk)
  • P. Simon:
    Creation of periodic nano-structures by short laser pulses, ELI-ALPS 3rd User Workshop,
    Szeged, Hungary, November 2015 (invited talk)
  • F. Kleinwort, J.-H. Klein-Wiele, P. Simon, C. Dölle, I. Grunwald, L. Wittig:
    Nanostrukturierung von Implantat-Oberflächen zur Reduzierung der Zelladhäsion,
    11.ThGOT u. 10. Thüringer Biomaterial-Kolloquium, Zeulenroda September 2015 (regular talk)
  • M. Heinz, M. Dubiel, J. Meinertz, J. Ihlemann:
    Implantation of gold into pure and silver containing glass by means of ArF-excimer laser irradiation,
    Glass & Optical Materials Division and Deutsche Glastechnische Gesellschaft Joint Annual Meeting, Miami (05.2015)
  • H. Stolzenburg, P. Peretzki, N. Wang, M. Seibt, J. Ihlemann:
    Implantation of plasmonic nanoparticles in SiO2 by pulsed laser irradiation of gold films on SiOx-coated fused silica and subsequent thermal annealing,
    E-MRS Spring meeting, Lille (05.2015)
  • T. Rainer, J. Ihlemann:
    UV-Laserbearbeitung von Glas: Mikrooptische Strukturen und Diffraktive Markierung
    Schott Technologietag, Dünnglas als Substrat zur Strukturierung und Beschichtung, Grünenplan (05.2015)
  • D. Tasche, C. Gerhard, J. Ihlemann, W. Viöl:
    The influence of plasma pre-treatment on the laser ablation of fused silica,
    20th International Colloquium on Plasma Processes, St. Etienne (06.2015)
  • T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Hybrid micro-optical elements by laser based fabrication of Fresnel lenses on the end face of gr adient index lenses,
    4th EOS Conference on Manufacturing and Testing of Optical Components (EOSMTOC 2015), München (06.2015)
  • M. Kretschmar, C. Brée, T. Nagy, H.G. Kurz, U. Morgner, M. Kovacev:
    Direct High-Order Harmonic Radiation as a Tool for the Characterization of Femtosecond Filaments,
    CLEO/Europe-EQEC 2015 Münich, Germany (CG-P.9 THU), (06.2015)
  • C. Dölle, J.-H. Klein-Wiele, J.L. Faccioni, N. Suter, L. Wittig, F. Kleinwort, I. Grunwald:
    Licht als Werkzeug: Lichtbasierte biokompatible Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsionsreduzierung von Zellen auf Traumaimplantaten,
    Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirugie (DKOU2015), Berlin (10.2015)
  • C. Dölle, J.-H. Klein-Wiele, J. l. Faccioni, N. Suter, L. Wittig, F. Kleinwort, I. Grunwald:
    Licht als Werkzeug – Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsionsreduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten,
    F.O.M.-Konferenz, Berlin (11.2015 )
  • N. Wang, T. Fricke-Begemann, P. Peretzki, J. Ihlemann, M. Seibt:
    The formation of Si nanocrystals induced by CW laser annealing of silicon-rich silicon oxide,
    Microscopy Conference MC, 2015 Göttingen (09.2015)

Publikationen

  • J. Bekesi, P. Simon, J. Ihlemann:
    Deterministic sub-micron 2D grating structures on steel by UV-fs-laser interference patterning,
    Appl. Phys. A 114, 69 (2014)
  • J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
    Patterned deposition of thin SiOx-films by laser induced forward transfer,
    Thin Solid Films 550, 521 (2014)
  • D. Wang, J. Ihlemann, P. Schaaf:
    Complex patterned gold structures fabricated via laser annealing and dealloying,
    Applied Surface Science 302, 74 (2014)
  • T. Fricke-Begemann, J. Meinertz, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
    Silicon suboxide (SiOx): laser processing and applications,
    Appl. Phys. A 117, 13 (2014)
  • J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
    Pulsed laser-induced formation of silica nanogrids,
    Nanoscale Research Letters 9, 102 (2014)
  • D. Tasche, C. Gerhard, J. Ihlemann, S. Wienecke, W. Viöl:
    The impact of O/Si ratio and hydrogen content on ArF excimer laser ablation of fused silica,
    J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public. 9, 14026 (2014)
  • A. Dittrich, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Laser fabrication of silica gratings by ablation and modification of silicone films,
    Physics Procedia 56, 927 (2014)
  • L. Brusberg, M. Neitz, H. Schröder, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Fabrication of Fresnel micro lens array in borosilicate glass by F2 laser ablation for glass interposer application,
    Proc. SPIE 8951, 89510H (2014)
  • M. Dubiel, M. Heinz, M. Stiebing, J. Meinertz, J. Ihlemann, T. Rainer:
    Generation and characterization of plasmonic nanostructures in glass surfaces by means of excimer and solid state laser irradiation,
    Proc. SPIE 9163, 9163-58 (2014)
  • D. Köhne, T. Fricke-Begemann, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
    Large area silica nano grids by homogeneous high resolution laser patterning of SiOx-films,
    Proceedings of LPM2014 – the 15th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (2014)
  • F. Böhle, M. Kretschmar, A. Jullien, M. Kovacs, M. Miranda, R. Romero, H. Crespo,
    U. Morgner, P. Simon, R. Lopez-Martens, T. Nagy:
    Compression of CEP-stable multi-mJ laser pulses down to 4 fs in long hollow fibers,
    Laser Phys. Lett. 11 095401 (2014)
  • M. Hoffmann, T. Nagy, T. Willemsen, M. Jupé, D. Ristau, U. Morgner:
    Pulse characterization by THG d-scan in absorbing nonlinear media,
    Optics Express 22, 5234-5240 (2014)
  • M. Kretschmar, C. Brée, T. Nagy, A. Demircan, H.G. Kurz, U. Morgner, M. Kovačev:
    Direct observation of pulse dynamics and self-compression along a femtosecond filament,
    Opt. Express 22, 22905-22916 (2014)
  • F. Böhle, M. Kretschmar, A. Jullien, M. Kovacs, M. Miranda, R. Romero, H. Crespo, U. Morgner,
    P. Simon, R. Lopez-Martens, T. Nagy:
    “3mJ, 4fs, CEP-stable pulses from long hollow fibers” International Committee on Ultra-Intense Lasers 2014, Goa, India, October 12-17 2014
  • F. Böhle, M. Kretschmar, A. Jullien, M. Kovacs, M. Miranda, R. Romero, H. Crespo, U. Morgner,
    P. Simon, R. Lopez-Martens, T. Nagy:
    “Generation of 3mJ, sub-4s CEP-stable pulses at 1kHz by long stretched hollow fiber compression” 23rd Congress of the International Commission for Optics, Santiago de Compostela, Spain, 26-29 August 2104
  • F. Silva, M. Miranda, B. Alonso, J. Rauschenberger, V. Pervak, H. Crespo, F. Böhle, M. Kretschmar,
    A. Jullien, M. Kovacs, R. Romero, U. Morgner, P. Simon, R. Lopez-Martens,  T. Nagy:
    “The dispersion-scan technique: generation and measurement of carrier-envelope phase stabilized 3 fs single-cycle pulses and 4 fs high-energy pulses” Photon 14, Imperial College London, London, UK, 1-4 September 2014

Konferenzbeiträge

  • D.S. Ivanov, V.P. Lipp, A. Blumenstein, V.P. Veiko, E. Jakovlev, M. E. Garcia, B. Rethfeld,
    J. Ihlemann, P. Simon:
    Molecular Dynamics Modeling of fs Laser Pulse Nanostructuring of Materials, ICPEPA-9,
    9th International Conference on Photo-Excited Processes and Applications, Matsue, Japan (2014)
  • M. Kretschmar, C. Brée, A. Demircan, T. Nagy, H.G. Kurz, U. Morgner, M. Kovacev:
    Direct observation of pulse splitting dynamics and self-compression along a femtosecond filament,
    HILAS 2014, Berlin, Germany (regular talk, HTu1C.2)
  • C. Brée, M. Kretschmar, T. Nagy, M. Hofmann, A. Demircan, U. Morgner, M. Kovacev:
    Fingerprint of Self-Compression in the High Harmonic Spectrum from a Filament,
    HILAS 2014, Berlin, Germany (poster, JW2A.7)
  • F. Böhle, M. Kretschmar, A. Jullien, M. Kovacs, M. Miranda, R. Romero, H. Crespo, P. Simon,
    R. Lopez-Martens, T. Nagy:
    Generation of 3-mJ, 4-fs CEP-Stable Pulses by Long Stretched Flexible Hollow Fibers,
    HILAS 2014, Berlin, Germany (post-deadline talk, HW5C.2)
  • F. Böhle, M. Kretschmar, A. Jullien, P. Simon, R. Lopez-Martens, T. Nagy:
    CEP-stable, multi-mJ, 4.3 fs pulses from long stretched flexible hollow fibers,
    CLEO 2014, San José, CA, USA (regular talk, SW1E.1)
  • M. Kretschmar, T. Nagy, A. Demircan, C. Brée, M. Hofmann, H.G. Kurz, U. Morgner, M. Kovacev:
    Direct observation of pulse dynamics, influencing high-order harmonic emission along a filament,
    CLEO 2014, San José, CA, USA (regular talk, STh1E.1)
  • L. Brusberg, M. Neitz, H. Schröder, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Fabrication of Fresnel micro lens array in borosilicate glass by F2-laser ablation for glass interposer application, OPTO, part of Photonics West, San Francisco (02.2014)
  • D. Köhne, T. Fricke-Begemann, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
    Large area silica nano grids by homogeneous high resolution laser patterning of SiOx-films,
    LPM2014 – the 15th International Symposium on Laser Precision Microfabrication Vilnius, Litauen (06.2014)
  • M. Dubiel, M. Heinz, M. Stiebing, J. Meinertz, J. Ihlemann, T. Rainer:
    Generation and characterization of plasmonic nanostructures in glass surfaces by means of excimer and solid state laser irradiation,
    SPIE Optics + Photonics 2014, San Diego (08.2014)
  • A. Dittrich, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Laser fabrication of silica gratings by ablation and modification of silicone films 8th International Conference on Photonic Technologies, LANE 2014, Fürth (09.2014)
  • J. Ihlemann:
    Excimerlaser-Strukturierung von SiOx-Schichten: Herstellung von Phasenmasken und Nanonetzen,
    PhotonicNet Arbeitskreistreffen DUV/VUV-Optik Braunschweig (09.2014)
  • J. Meinertz, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann, M. Heinz, M. Dubiel, S. Brunsch, T. Rainer:
    UV-Laser-Feinststrukturierung von Glasoberflächen und ihre Anwendung zur diffraktiven Markierung, Workshop Bearbeitung von Glaswerkstoffen mit innovativen Verfahren,
    Düsseldorf (10.2014)
  • T. Fricke-Begemann:
    Mikrooptiken aus Glas und Quarzglas durch direkte UV-Laserbearbeitung, Handlungsfeldkonferenz Optische Kommunikation und Sensorik, Berlin (11.2014)
  • M. Heinz, M. Dubiel, J. Meinertz, J. Ihlemann, A. Hoell:
    Investigation of metal nanoparticles formed by means of excimer laser irradiation of ionexchanged glasses, 88th Annual Meeting of the German Society of Glass Technology,
    Aachen (05.2014)
  • J. Ihlemann:
    Laserstrukturierung von Phasenmasken in Quarzglas,
    PhotonicNet Seminar Diffraktive optische Elemente – Einsatzfelder, Design,
    Produktion und Messtechnik Göttingen (11.2014)

Buchbeiträge

  • T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Coupling to planar and strip waveguides. in: Planar Waveguides and other Confined Geometries, G. Marowsky,
    Ed., Springer Series in Optical Sciences 189 (2014) pp. 169-183

Publikationen

  • J. Bekesi, J. Meinertz, P. Simon, J. Ihlemann:
    Sub-500-nm patterning of glass by nanosecond KrF-excimer laser ablation,
    Appl. Phys. A 110, 17 (2013)
  • J.-H. Klein-Wiele, J. Bekesi, J. Ihlemann, P. Simon:
    Laser writing of periodic nano-structures on solid surfaces,
    Proc. SPIE 8796, 87962H (2013)
  • J. Meinertz, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Micron and sub-micron gratings on glass by UV laser ablation,
    Physics Procedia 41, 701 (2013)
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon:
    Sub-wavelength pattern generation by laser direct writing via repeated irradiation,
    Optics Express 21, 626–630 (2013)
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon:
    Sub-100nm pattern generation by laser direct writing using a confinement layer,
    Optics Express 21, 9017–9023 (2013)
  • P. Joly, M. Petrarca, A. Vogel, T. Pohl, T. Nagy, Q. Jusforgues, P. Simon, J. Kasparian,
    K. Weber, J.-P. Wolf:
    Laser-induced condensation by ultrashort laser pulses at 248 nm,
    Appl. Phys. Lett. 102, 091112 (2013)
  • A. Urban, J. Malindretos, J.-H. Klein-Wiele, P. Simon, A. Rizzi:
    Ga-polar GaN nanocolumn arrays with semipolar faceted tips,
    New J. Phys. 15, 053045 (2013)

Konferenzbeiträge

  • T. Rohrlapper, U. Morgner, P. Simon, T. Nagy:
    High-energy driver pulses for high-harmonic generation,
    523rd WE Heraeus Seminar: High-Harmonic Spectroscopy, Bad Honnef (02.2013)
  • T. Rohrlapper, P. Simon, U. Morgner, T. Nagy:
    Efficient spectral broadening of multi-mJ pulses in long hollow fibers,
    CLEO®/Europe 2013, Munich, Germany, paper CD-3.1-SUN (05.2013)
  • P. Simon:
    Direkte Laserlithographie Workshop: Mustererzeugung und Laserstrahlformung: Technologien – Entwicklungen – Anwendungen,
    vom Bayerischen Laserzentrum und bayern photonics, Nürnberg (11.2013)
  • J. Meinertz, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Micron and sub-micron gratings on glass by UV laser ablation
    Lasers in Manufacturing,
    Conference 2013 München (05.2013)
  • T. Fricke-Begemann, J. Meinertz, M. Wiesner, J. Ihlemann:
    Laser based fabrication of high precision fused silica phase masks,
    3rd EOS Conference on Manufacturing of Optical Components
    München (05.2013)
  • T. Fricke-Begemann, J. Meinertz, R. Weichenhain-Schriever, J. Ihlemann:
    Silicon Suboxide (SiOx) – Laser Processing and Applications,
    12th International Conference on Laser Ablation (COLA)
    Ischia (10.2013)
  • J.-H. Klein-Wiele, J. Ihlemann, P. Simon:
    Direct Laser Lithography – Laser writing of periodic nano-structures,
    Workshop Mustererzeugung und Laserstrahlformung
    Nürnberg (11.2013)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laser-Mikrostrukturierung von Glasoberflächen und dielektrischen Schichten,
    Workshop Laserbearbeitung von Glaswerkstoffen
    Hannover (11.2013)
  • D. Wang, J. Ihlemann, P. Schaaf:
    Complex patterned gold structures fabricated via laser annealing and dealloying,
    EMRS Spring Meeting
    Strasbourg (06.2013)

Publikationen

  • J. Hoffmeister, C. Gerhard, S. Brückner, J. Ihlemann, S. Wieneke, W. Viöl:
    Hybrid Laser-Plasma Micro-Structuring of Fused Silica Based on Surface Reduction by a Low-Temperature Atmospheric Pressure Plasma,
    Journal of Laser Micro/Nanoengineering 7, 73 (2012)
  • A. Syring, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    F2-laser modification and patterning of silicone films,
    Applied Surface Science 261, 68 (2012)
  • J. Ihlemann, J. Meinertz, G. Danev:
    Excimer laser ablation of thick SiOx-films: etch rate measurements and simulation of the ablation threshold,
    Applied Physics Letters 101, 091901 (2012)
  • J. Hoffmeister, C. Gerhard, S. Brückner, J. Ihlemann, S. Wieneke, W. Viöl:
    Laser Micro-Structuring of Fused Silica Subsequent to Plasma-Induced Silicon Suboxide Generation and Hydrogen Implantation,
    Physics Procedia 39, 613 (2012)
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon:
    Sub-wavelength pattern generation by laser direct writing via repeated irradiation,
    Opt. Express, accepted for publication (2012)

 Konferenzbeiträge

  • M. Petrarca, S. Henin, T. Nagy, A. Vogel, J. Kasparian, P. Simon, J.-P. Wolf:
    High-efficiency particle nucleation by ultrashort UV pulses,
    COFIL 2012 4th International Symposium on Filamentation Tucson, Arisona October 2012
  • J.-H. Klein-Wiele, J. Bekesi, J. Ihlemann, P. Simon:
    Laser writing of periodic nano-structures on solid surfaces,
    The 2nd International Symposium on Laser Interaction with Matter, (LIMIS 2012), Xi’an, China, September 2012
  • T. Nagy, M. Kovacev, U. Morgner, P. Simon:
    Pulse compression in long hollow fibers,
    DPG Frühjahrstagung, March 2012, Stuttgart
  • J. Ihlemann:
    Herstellung diffraktiver optischer Elemente mittels Excimerlaserablation,
    Workshop Formung von Laserstrahlung
    Nürnberg (04.2012)
  • A. Syring, T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    Fabrication of silica micro patterns by F2-laser modification and ablation of silicone films,
    13th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2012) Washington DC, USA (06.2012)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laserstrukturierung von Oberflächen und Schichten für optische Anwendungen,
    PhotonicNet Arbeitskreis Oberflächenbearbeitung,
    Göttingen (06.2012)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laser-Mikro- und Nanostrukturierung transparenter Materialien und dielektrischer Beschichtungen,
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
    Berlin (10.2012)
  • J. Ihlemann:
    UV-Laser-Mikrostrukturierung von Glas und dielektrischen Beschichtungen,
    Schott Technologietag
    Grünenplan (11.2012)
  • J. Hoffmeister, C. Gerhard, S. Brückner, J. Ihlemann, S. Wieneke, W. Viöl:
    Laser Micro-Structuring of Fused Silica Subsequent to Plasma-Induced Silicon Suboxide Generation and Hydrogen Implantation,
    7th International Conference on Photonic Technologies (LANE 2012)
    Fürth (11.2012)

Buchbeiträge

  • G. Marowsky, P. Simon, K. Mann, C. K. Rhodes:
    Ultraviolet Lasers: Excimers, Fluorine (F2), and Nitrogen (N2),
    in: Springer Handbook of Lasers and Optics, ed. by F. Träger 2nd edn. (Springer, Berlin, Heidelberg 2012) pp. 832-852, Chap. 11.7

Publikationen

  • M. Wiesner, J. Ihlemann:
    High resolution patterning of sapphire by F2-laser ablation,
    Appl. Phys. A 103 (2011), 51
  • J. Richter, J.  Meinertz, J. Ihlemann:
    Patterned laser annealing of silicon oxide films,
    Appl. Phys. A 104 (2011), 759
  • T. Nagy, V. Pervak, P. Simon:
    Optimal pulse compression in long hollow fibers,
    Opt. Lett. 36 (2011), 4422

Konferenzbeiträge

  • T. Nagy, P. Simon:
    Long hollow fibers for strong, spatially uniform spectral broadening of ultrashort pulses,
    CLEO/Europe, Munich (May.2011)
  • J. Ihlemann, J. Bekesi, J.-H. Klein-Wiele, P. Simon:
    Periodische Oberflächenstrukturen auf Metallen und Halbleitern durch UV-Femtosekunden- und Pikosekunden-Laserbearbeitung,
    PhotonicNet Arbeitskreis Oberflächenbearbeitung, Göttingen (03.2011)
  • J. Ihlemann:
    Excimer laser ablation patterning: micro- and nanostructures for optical applications,
    Inauguration Laser Center EMPA, Thun (04.2011)
  • J. Ihlemann:
    F2-Laser-Mikrostrukturierung von Glas für optische Anwendungen,
    Workshop Laserbearbeitung von Glaswerkstoffen, Erlangen (04.2011)
  • M. Wiesner, J. Ihlemann:
    Fabrication of sapphire micro optics by F2-laser ablation,
    Lasers in Manufacturing, München (05.2011)
  • J. Ihlemann:
    Excimer laser ablation patterning: micro- and nanostructures for optical and biosensor applications,
    Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik, Kassel (06.2011)

Publikationen

  • B. Borchers, J. Bekesi, P. Simon, J. Ihlemann:
    „Submicron surface patterning by laser ablation with short UV pulses using a proximity phase mask setup“, J. Appl. Phys. 107 (2010), 063106
  • J. Bekesi, J.J.J. Kaakkunen, W. Michaeli, F. Kleiber, M. Schoengart, J. Ihlemann, P. Simon:
    „Fast fabrication of super-hydrophobic surfaces on polypropylene by replication of short-pulse laser structured molds“, Appl. Phys. A 99 (2010), 691
  • J.J.J. Kaakkunen, J. Bekesi, J. Ihlemann, P. Simon:
    „Ablation of microstructures applying diffractive elements and UV femtosecond laser pulses“, Appl. Phys. A 101 (2010), 225
  • J. Bekesi, J.J.J. Kaakkunen, J. Ihlemann, P. Simon:
    „Fabrication of DOEs and their application for parallel laser processing of functional surfaces“, Laser Optics Berlin, Berlin (March 2012)
  • T. Nagy, W. Schweinberger, A. Sommer, M. Schultze, R. Kienberger, F. Krausz, P. Simon:
    „Novel hollow fiber compressor for high power, multi-mJ ultrafast lasers“, XXXI ECLIM, 31st European Conference on Laser Interaction with Matter, Budapest (September 2010)
  • K. Christou, I. Knorr, J. Ihlemann, H. Wackerbarth, V. Beushausen:
    „Fabrication and Characterization of Homogeneous SERS-Substrates by Single Pulse UV-Laser Treatment of Gold and Silver Films“, Langmuir 26, 18564 (2010)
  • J. Bekesi, J. Kaakkunen, W. Michaeli, F. Klaiber, M. Schoengart, J. Ihlemann, P. Simon:
    „Fast Fabrication of Super-hydrophobic Surfaces on Polypropylene by replication of short pulse laser structured molds“, Applied Physics A 99, 691 (2010)
  • T. Fricke-Begemann, J. Ihlemann:
    „Microstructured GRIN lens as an external coupler to thin-film waveguides“, Proceedings LPM 2010, paper #10-80
  • M. Wiesner, H.H. Müller, E. Lankenau, G. Hüttmann, J. Ihlemann:
    „Laser micromachining process control by optical coherence tomography“, Proceedings LPM2010, paper #10-41
  • J. Ihlemann, R. Weichenhain-Schriever:
    „Laser induced congruent forward transfer of SiOx-layers“, Applied Physics A 101, 483 (2010)
  • M. Jahn, J. Richter, R.Weichenhain-Schriever, J. Meinertz, J. Ihlemann:
    „Ablation of silicon suboxide thin layers“, Applied Physics A 101, 533 (2010)
  • J. Kaakkunen, J. Bekesi, J. Ihlemann, P. Simon:
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  • J.-H. Klein-Wiele, J. Bekesi, J. Ihlemann, P. Simon: „Nano-fabrication of solid materials with ultraviolet femtosecond pulses”, X. International Conference on Laser-Assisted Micro- and Nanotechnologies, LAM-X, St. Petersburg, July 2003, invited talk
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon: „Sub-micron sized periodic 3-D surface structures generated by single femtosecond UV laser pulses”, Laser Precision Microfabrication, LPM 2003, June 2003, Munich
  • J.-H. Klein-Wiele, J. Bekesi, P. Simon: „Sub-micron patterning of solid materials with ultraviolet femtosecond pulses”, 7th International Conference on Laser Ablation, Hersonissos, Crete, Greece, October 2003, invited talk
  • C. Dölle, C. Reinhardt, P. Simon, B. Wellegehausen: „Spectral phase matching for highly efficient frequency tripling of short-pulse KrF laser radiation in argon”, Appl. Phys. B 76, 891-895 (2003)
  • J. Békési, D. Schäfer, J. Ihlemann, P. Simon: „Fabrication of diffractive optical elements by ArF laser ablation of fused silica”, SPIE Vol. 4977, 235 (2003)
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon: „Fabrication of periodic nanostructures by phase-controlled multiple-beam interference”, Applied Physics Letters 83, 4707-4709 (2003)
  • J.-H. Klein-Wiele, P. Simon: „Fabrication of periodic nanostructures by phase-controlled multiple-beam interference”, Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology Volume 8, Issue 24 “Advances in Fabrication and Processing”
  • J. Ihlemann, S. Müller, S. Puschmann, D. Schäfer, M. Wei, J. Li, P.R. Herman, „Fabrication of submicron gratings in fused silica by F2-laser ablation“, Applied Physics A 76, 751 (2003)
  • J. Ihlemann, S. Müller, S. Puschmann, D. Schäfer, P. R. Herman, J. Li, M. Wei: „F2-laser microfabrication of sub-µm gratings in fused silica“, Proc. SPIE Vol. 4941, 94 (2003)
  • J. Békési, J.-H. Klein-Wiele, D. Schäfer, J. Ihlemann, P. Simon: „Surface texturing of metals with sub-micron precision using a short pulse UV laser“, Proc. SPIE Vol. 4830, 497 (2003)
  • Y. Kaganovskii, I. Antonov, D. Ianetz, M. Rosenbluh, J. Ihlemann, S. Müller, G. Marowsky, A.A. Lipovskii: „Mass transfer in optical nanocomposites induced by pulsed laser irradiation“, Solid State Phenomena 94, 105-114 (2003)
  • M. Behdani, S.H. Keshmiri, S. Soria, M.A. Bader, J. Ihlemann, G. Marowsky, Th. Rasing: „Alignment of liquid crystals with periodic submicron structures ablated in polymeric and indium tin oxide surfaces“, Applied Physics Letters 82, 2553 (2003)
  • G. Danev, E. Spassova, J. Assa, I. Karamancheva, A. Paskaleva, K. Popova, J. Ihlemann: „Properties of vacuum-deposited polyimide films“, Vacuum 70, 37 (2003)
  • Yu. Kaganovskii, I. Antonov, D. Ianetz, M. Rosenbluh, J. Ihlemann, S. Müller, G. Marowsky, A.A. Lipovskii: „Optical recording in silver-doped glasses by a femtosecond laser“, Applied Physics Letters 83, 554 (2003)
  • J. Békési, Dirk Schäfer, Jürgen Ihlemann, Peter Simon: „Fabrication of diffractive optical elements by ArF-laser ablation of fused silica“, Proc. SPIE Vol. 4977A, 235 (2003)
  • J. Ihlemann, Dirk Schäfer: „Laser ablation patterning of layered systems – a method to fabricate dielectric masks and diffractive phase elements“, Proc. SPIE Vol. 4984, 219 (2003)
  • P. R. Herman, J. Li, A. H. Nejadmalayeri, M. Li Ng, A. Yick, J. Ihlemann: „Nano-milling of diffractive optics by F2-laser ablation“, CLEO/Europe 2003, Technical Digest (2003)
  • M. Schulz-Ruhtenberg, J. Ihlemann, G. Marowsky, A. H. Nejadmalayeri, M. L. Ng, J. Li, P. R. Herman: „Fabrication of diffractive phase elements by F2-laser ablation of fused silica“, Proc. SPIE Vol. 5063, 113 (2003)
  • P. R. Herman, Jianzhao Li, Kevin P. Chen, Midori Wei, Jie Zhang, J. Ihlemann, D. Schäfer, G. Marowsky, P. Oesternlin, B. Burghardt: „F2-Lasers: High resolution micromachining system for shaping photonic components“, Zugo Photonics “Insights”, Vol. 2, Issue (2003)
  • M. Schulz-Ruhtenberg: „Untersuchung der Photoablation von Quarzglas mit ArF- und F2-Excimerlasern“, Diplomarbeit, Universität Göttingen, (2003)