AT13792U1 - Laserstrahlführungsanordnung, Laserstrahlführungselement und Verfahren zur Strahlführung von Laserstrahlung - Google Patents

Abstract

In einer Laserstrahlführungsanordnung mit einer Quelle zurErzeugung von Laserstrahlung mit einer Laserwellenlänge,mindestens einem Laserstrahlführungselement mit einerOberfläche zur Wechselwirkung, insbesondere Reflektion derLaserstrahlung und einem die Oberfläche kontaktierenden Umgebungsgas(9) ist der Laserspiegel so als Schichtstrukturmit wenigstens zwei unterschiedlichen Schichtarten (10, 11)ausgebildet, dass die Schichtstruktur bei Einfall derLaserstrahlung für eine vorgegebene Mittelwellenlänge einendefinierten Feldverlauf und ein vorgegebenes Reflektionsverhaltenaufweist. Dabei weist der Feldverlauf derSchichtstruktur für die Laserwellenlänge an der Oberflächeeinen Feldgradienten auf, der, insbesondere im zeitlichenMittel, von der Oberfläche wegweist und insbesondere einenBetrag aufweist, der eine Ablösung von an der Oberflächehaftenden Partikeln oder Gasmolekülen (9b) und/oder eineUnterdrückung der Anlagerung von Partikeln oder Gasmolekülen(9a) des Umgebungsgases (9) an die Oberfläche bewirkt.

Description

isteireidiiscises föfeütäWt AT 13 792 U1 2014-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine verschmutzungsresistente Laserstrahlführungsanordnung, insbesondere zur Erzeugung oder Verstärkung von Femto- oder Pikosekundenpulsen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Laserstrahlführungselement für eine solche Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 und ein Verfahren zur Strahlführung von Laserstrahlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

[0002] In vielen Lasersystemen werden Anordnungen mit Spiegel oder anderen mit der Laserstrahlung wechselwirkenden optischen Oberflächen eingesetzt. Hierbei sind die Oberflächen bzw. die diese aufweisenden Komponenten zumeist speziell auf die zu bewirkenden Effekte angepasst. So werden Komponenten zum Dispersionsmanagement genauso verwendet wie sättigbare Absorberspiegel oder Faltspiegel zur Gestaltung von kompakten Resonatoren mit dennoch großer optischer Länge. Solche Komponenten sind aufgrund ihrer speziellen Auslegung und der zumeist hohen Repetitionsraten und damit auch der großen Zahl von Wechselwirkungen von Strahlung und Oberfläche sehr sensitiv bzgl. der Verschmutzung oder anderweitigen Veränderung von Oberflächen, z.B. durch Entstehung von Adsorbatschichten.

[0003] So können Verschmutzungen von Spiegeln die Stabilität oder Leistung von Laseranordnungen verringern, wobei insbesondere eine hohe Zahl von Spiegeln bzw. eine große Zahl von Wechselwirkungen auch geringere Verschmutzungen aufaddiert.

[0004] Größere Zahlen von Resonatorspiegeln werden beispielsweise in Ultrakurzpulslasersystemen verschiedener Ausführungsarten verwendet. Solche Ultrakurzpulslasersysteme, das heißt Laseranordnungen, die in der Lage sind, Laserpulse mit einer charakteristischen Pulsdauer im Femto- oder Pikosekundenbereich zu erzeugen bzw. zu verstärken, sind seit langem in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt, wobei Femtosekun-den- und Pikosekundenlaser in einer wachsenden Zahl von verschiedenartigen Anwendungen eingesetzt werden.

[0005] Diese Lasersysteme verwenden Kavitäten oder Laserresonatoren mit mindestens zwei den Strahlgang definierenden Spiegelelementen und einem Lasermedium. Modengekoppelte Femtosekunden- und Pikosekundenlaser nutzen hierbei in der Regel eine sog. verlängerte Kavität mit einer Mehrzahl oder Vielzahl von Spiegelelementen zur Strahlführung, wobei eine Faltung des Strahlgangs die gewünschte Kompaktheit des Aufbaus gewährleistet. Ein solcher Aufbau ist insbesondere dann relevant, wenn die Pulswiederholfrequenz im MHz- Bereich liegen soll, z.B. bei einer typischen Pulswiederholfrequenz im Bereich von 1-120 MHz. Eine derartige Wiederholfrequenz erfordert zur Einhaltung einer praktikablen Kompaktheit die Nutzung einer solchen verlängerten Kavität mit zwei oder mehr Umlenk- bzw. Faltungsspiegel, welche eine Krümmung aufweisen oder aber auch plan ausgelegt sein können.

[0006] Ein Beispiel für solche komplexe Laseranordnungen mit einer Vielzahl von Spiegelkomponenten ist bspw. aus der EP 2 284 965 bekannt. Typische Resonatoren solcher Laseranordnungen sind hierbei besonders sensitiv gegenüber Veränderungen und Abweichungen von den optimalen Strahlführungsbedingungen. Dies betrifft sowohl die Orientierung der Komponenten zueinander, als auch deren Verhalten bei der Wechselwirkung mit der Laserstrahlung. Wie in der EP 2 284 965 dargestellt wird, weisen einige Elemente solcher Anordnungen bspw. eine Empfindlichkeit von 50 prad auf, d.h. dass bei (unerwünschter) Verkippung eines Elementes aus dem Optimalzustand heraus um diesen Winkelbetrag eine merkliche Leistungseinbuße von mehreren Prozent resultiert. Gleichermaßen wird durch die Verschmutzung dieser reflektierenden Oberflächen eine Degradation bewirkt, welche ebenfalls zu Leistungseinbußen führt.

[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Laseranordnung mit Laserspiegeln, insbesondere zur Erzeugung von Femto- oder Pikosekundenpulsen.

[0008] Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer solchen Laseranordnung und zugehöriger Laserspiegel, welche eine erhöhte Robustheit und Beständigkeit gegenüber Ver- 1/18

Ssferreiebischis pä!:« tarnt AT13 792U1 2014-08-15 schmutzung oder anderen degradierenden Oberflächeneffekte aufweisen.

[0009] Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer solchen Laseranordnung und zugehöriger Laserspiegel, welche eine solche Verschmutzung oder anderen degradierenden Oberflächeneffekte nicht erst entstehen lassen bzw. nach Entstehung wieder reduzieren.

[0010] Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des Anspruchs 1, 9 bzw. 10 oder der abhängigen Ansprüche gelöst bzw. die Lösungen weitergebildet.

[0011] Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung, insbesondere zur Erzeugung oder Verstärkung von Femto- oder Pikosekundenpulsen, einen Laserspiegel für eine solche Anordnung und ein Verfahren zur Erzeugung oder Verstärkung von Laserstrahlung.

[0012] Die Grundlage der Erfindung beruht dabei auf der zielgerichteten Gestaltbarkeit der Wechselwirkung zwischen der optischen Komponente zur Führung des Laserstrahls bzw. dem Spiegel und der Laserstrahlung. Als Spiegelsysteme kommen häufig Schichtstrukturen zum Einsatz, die auf einer hochspezifischen Abfolge von verschiedenen dielektrischen Schichten oder Halbleiterschichten bestehen, die in ihrer Gesamtheit und im Wechselwirken mit der einfallenden Laserstrahlung die gewünschten Eigenschaften bereitstellen. Ein Beispiel für solche Systeme stellen die sog. Bragg- Spiegel dar. So werden solche Strukturen in ihrer Reflektivität speziell auf eine Mittelwellenlänge hin optimiert, bei der ein Maximum an Reflektivität erreicht werden soll. Die Reflektivität in anderen Wellenlängenbereichen ist hierbei entweder weniger relevant oder aber es soll z.B. ein dichroitischer Charakter erzeugt werden, wie er bspw. bei Strahlteilern oder dem Einkoppeln von Pumpstrahlung durch einen der Spiegel eines Laserresonators genutzt wird.

[0013] Durch die Wahl der konkreten Schichtmaterialien sowie deren Dicke und Abfolge können von spezialisierten Anbietern optische Oberflächen mit dem gewünschten Verhalten berechnet und realisiert werden.

[0014] Die vorliegende Erfindung baut auf dieser Möglichkeit der Gestaltung des Verhaltens der Komponente, insbesondere der Freiheit in der Festlegung des Feldverlaufs an der Oberfläche der Komponente, auf und fügt ein weiteres Kriterium zu den Anforderungen von Laserspiegel-Schichtsystemen hinzu. Neben der Reflektivitätsanforderung, allfälligen Transmissionserfordernissen und Anforderungen an den Verlauf der Phasenkurve soll das elektrische Feld an der Oberfläche zur Umgebung bzw. einem Umgebungsgas (Luft, Vakuum, Gas) [0015] (a) nicht Null sein, sondern z.B. >10% oder 30-70% der maximalen Feldstärke, die das Feld in der Reflexion erfährt, und gleichzeitig [0016] (b) einen Anstieg des elektrischen Feldes (der stehenden Welle) in der Richtung vertikal von der Oberfläche nach außen aufweisen.

[0017] Eine solche optimierte Feldverteilung bewirkt bei Laserstrahlung eine Kraft auf in der Umgebung der Oberfläche, d.h. im Füllgas oder Vakuum befindliche Teilchen, welche diese im Mittel von der Oberfläche wegbewegt. Hierbei sind die Effekte eines Ablösens von Partikel auf der Oberfläche und die Vermeidung einer Ablagerung hinsichtlich Zeitcharakteristik und erforderlicher Feldstärke und zu unterscheiden.

[0018] Bei der Entfernung von auf der Oberfläche haftender Teilchen muss eine Kraft aufgebracht werden, welche diese zumindest kurzzeitig ablöst, so dass die Bindung aufgebrochen wird.

[0019] Demgegenüber stehen die Transportvorgänge, welche abgelöste Partikel von der Oberfläche wegbewegen und/oder die Anhaftung von Partikeln auf der Oberfläche verhindern.

[0020] Die an der Oberfläche bzw. innerhalb einer oberflächennahen Zone auftretenden Kräfte müssen also dazu führen, dass Partikel im Mittel ihrer Bewegungen von der Oberfläche weggeführt werden. Je nach Oberflächen und Atmosphären-Verhältnissen und herrschenden mittleren freien Weglängen werden hierbei die Stöße der Teilchen untereinander oder aber mit Oberflächen dominieren. 2/18

SsteroebiKhes pümtmx AT 13 792 U1 2014-08-15 [0021] Der Erfindung liegt dabei der Effekt zugrunde, dass dielektrische Partikel in stark fokussierten elektromagnetischen Feldern eine Kraft erfahren können, welche diese zum Fokus bzw. einen Ort höchster Intensität hinbewegen. Die durch diese optischen Effekte bewirkten Kräfte liegen typischerweise in der Größenordnung von Femto-, Piko- oder Nano- Newton.

[0022] Die erzeugten Kräfte entstehen hierbei zum einen durch den Strahlungsdruck, den das sehr intensive Feld auf den Partikeln ausübt und der in Propagationsrichtung wirkt. Zum anderen wechselwirkt der Partikel mit dem elektromagnetischen Feld der Laserstrahlung, wobei ein Dipol induziert wird. Dieser induzierte Dipol erfährt wiederum durch den elektrischen Feldgradienten eine sog. Gradientenkraft oder Dipolkraft als Beschleunigung in Richtung des Ortes maximaler Lichtintensität. Bei geeigneten Verhältnissen, d.h. ausreichend hohen Intensitäten, überwiegt die Gradientenkraft den Strahlungsdruck und Partikel werden in einem Strahlungsfeld zu den Orten maximaler Intensität hinbewegt. Der Effekt wird grundsätzlich im Bereich optischer Pinzetten bzw. Optical Tweezers genutzt, dort allerdings in anderen Anordnungen, wobei im Regelfall Dauerstrich-Laser eingesetzt werden und die Kräfte transversal zur Propagationsrichtung wirken.

[0023] Erfindungsgemäß erfolgt jedoch eine Nutzung der Kraftwirkung in longitudinaler Richtung, wobei im Zusammenwirken mit gepulsten Lasern Kräfte bis in den Mikro-Newton-Bereich realisiert werden können. Jedoch ist der Einsatz von Dauerstrich-Lasern erfindungsgemäß ebenfalls möglich.

[0024] Das Grundprinzip der Erfindung beruht darauf, dass der Ort der Oberfläche als Grenze zwischen der Struktur und deren Umgebung in Propagationsrichtung gezielt gewählt wird. Liegen deren Orte maximaler Lichtintensität knapp außerhalb der Oberfläche einer Struktur, so erfahren die Partikel eine von der Oberfläche weg gerichtete Kraft.

[0025] Aufgrund der attraktiven Wirkung hin zum Punkt höchster Intensität kommt es zudem zu einem Ansammeln bzw. der Häufung der Partikel im Bereich der lokalen Maxima und damit einer räumlichen Zone, aus denen die Partikel wiederum gezielt entfernt werden können oder an denen sie wiederum zum Gegenstand weiterer Transportprozesse gemacht werden können.

[0026] I m Endeffekt sorgen damit das elektrische Feld und dessen Feldgradient an der Oberfläche der Schichtstruktur beim Eintreffen eines Laserstrahles, Laserpulses oder ultrakurzen Laserpulses dafür, dass an der Oberfläche, d.h. der Grenze der äußersten Schicht der gesamten Struktur zur Umgebung, abgelagerte Moleküle oder Kleinstpartikel aufgrund der Gradientenkraft von der Oberfläche wegbewegt werden. Dieser physikalische Effekt ist dem sog. Effekt des Optical Tweezers bzw. der optischen Pinzette ähnlich, nur dass dort die Gradientenkräfte transversal zur Strahlrichtung und nicht longitudinal zwischen den Knoten der stehenden Welle genutzt werden. Die Kraft wirkt auch hier in Richtung des ansteigenden elektrischen Feldes. Da bei einer stehenden Welle das E-Feld innerhalb sehr kurzer Wegstrecke, d.h. einem Viertel der Wellenlänge, von Maximalwert zu Minimalwert wechselt, ist die durch den Feldgradienten ausgeübte Kraft in longitudinaler Richtung um ein Vielfaches stärker als in der transversalen Richtung, wodurch ein Selbstreinigungseffekt entsteht.

[0027] Dieser Selbstreinigungseffekt kann je nach Art der vorhandenen Moleküle und Kleinstpartikel sowie den ggf. bewirkten dynamischen Effekten in der umgebenden Atmosphäre von der Wellenlänge, von der Pulslänge, der Pulsspitzenleistung bzw. von der Pulsenergiedichte (-fluenz) oder der Pulswiederholrate abhängen bzw. bei gewissen Parametern besonders stark ausgeprägt sein.

[0028] Gasmoleküle bewegen sich - je nach Molekulargewicht - mit beispielsweise durchschnittlich 500 m/s, also mit etwa 5000nm pro 10ns wobei diese 10ns einer typischen Pulswiederholrate in einem Ultrakurzpulsoszillator entspricht. Innerhalb der Laser-Pulslänge eines Ultrakurzpulslasers von z.B. 10ps bewegt sich dieses Molekül somit nur um 5nm weiter, jedoch innerhalb des Zeitraums zwischen zwei aufeinanderfolgenden wiederkehrenden Laserpulsen immerhin 5pm. Hieran zeigt sich, dass das Molekül innerhalb des vom Puls vorgegebenen Zeitraums von 10ps im Wesentlichen im Bereich eines gleichbleibenden Feldgradientens verbleibt, und somit 3/18

äsiwRitiiisdsts föfeütawi AT 13 792 U1 2014-08-15 eine weitgehend konstante Kraft vorherrscht. Bei Nano- sekundenpulsen bewegt sich das Molekül aufgrund seiner Geschwindigkeit je nach Verhältnissen ggf. aus diesem Bereich heraus und die Gradientenkraft während der Pulseinwirkung kann in Summe geringer ausfallen.

[0029] Der Selbstreinigungseffekt kann insbesondere auch im Ultravioletten von Bedeutung sein, da Spiegel in solchen Anwendungsbereichen bekanntermaßen große Qualitätsprobleme haben. Es ist im Stand der Technik bekannt, dass in Hochleistungs-UV-Systemen Spiegel mit sauberem, trockenem Stickstoff beblasen werden müssen, um die Laufzeit zu verlängern. Mit einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur, können solche Maßnahmen verringert oder ganz auf sie verzichtet werden.

[0030] Das Verfahren zur konkreten Auslegung der Schichtstrukturen ist im Stand der Technik prinzipiell bekannt und erfolgt von spezialisierten Herstellern anhand der vorgegebenen Kriterien, wie z.B. Reflektivität, Phase und/oder elektrisches Feld bzw. deren jeweiliger Verlauf. Hierbei werden die gewünschten Eigenschaften für eine Mittelwellenlänge realisiert, für welche die Komponenten designseitig ausgelegt sind und mit der eine Laseranordnung betrieben wird. Je nach Komponente kann es sich hierbei sowohl um die zu erzeugende bzw. zu verstärkende Nutz-Laserstrahlung handeln als auch um weitere Laserstrahlungen, wie z.B. Pumpstrahlung. Hierbei sind die Schichtstrukturen in Hinblick auf die zu realisierenden Eigenschaften zumeist sehr wellenlängensensitiv, d.h. nur für einen engen Spektralbereich ausgelegt. Laserstrahlung abweichender Wellenlängen führen zu einem andersartigen Feldverlauf und damit zu einem anderen Verhalten.

[0031] Die Mittelwellenlänge als Designwellenlänge verkörpert somit die Lage des Wellenlängenbandes im Spektrum, für das eine entsprechende Struktur ausgelegt wird und innerhalb dessen ein beabsichtigtes Verhalten bzw. ein zu bewirkender Effekt gewährleistet ist. Wird eine Struktur außerhalb des Wellenlängenbandes bzw. nicht im Bereich um die Mittelwellenlänge gewählt, so treten zumindest nicht alle der vorgegebenen und zu realisierenden Effekte auf. Die Mittelwellenlänge stellt somit die Bezugsgröße dar, auf die hin das physikalische Antwortverhalten des Systems optimiert bzw. ausgelegt wird.

[0032] Je nach konkreter Betriebsart kann damit aber auch der Effekt auftreten, dass der Feldverlauf einer Struktur für deren Mittelwellenlänge den üblicherweise realisierten Knoten des Feldverlaufs auf der Oberfläche aufweist, wohingegen der Betrieb mit einer von der Mittelwellenlänge unterschiedlichen Wellenlänge, d.h. ggf. außerhalb der Spezifikationen, ebenfalls zu einem die Selbstreinigung bewirkenden Feldverlauf mit nicht verschwindendem, von der Oberfläche weggerichteten Gradienten führt. Allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, dass dann Einbussen in Hinblick auf die beabsichtigten Eigenschaften auftreten, wie z.B. eine verringerte Reflektivität. Allerdings kann hierdurch ein Betrieb mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen vorgesehen werden, wobei die Mittelwellenlänge für das Nutzsignal verwendet wird und in einem Reinigungsbetrieb eine andere Wellenlänge genutzt wird.

[0033] Die erfindungsgemäße Laseranordnung bzw. der erfindungsgemäße Laserspiegel und das entsprechende Verfahren werden nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben oder erläutert. Im einzelnen zeigen [0034] Fig. 1 die schematische Darstellung einer Laseranordnung in Form eines Ultrakurz pulslasersystems zur Erzeugung von Femto- oder Pikosekundenpulsen; [0035] Fig. 2 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens; [0036] Fig. 3 die tabellarische Darstellung des strukturellen Aufbaus zweier Ausführungsbei spiele erfindungsgemäßer Schichtstrukturen; [0037] Fig. 4 die tabellarische Darstellung von Betriebsparametern zweier Anwendungen des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur; [0038] Fig. 5 die Darstellung des Verlaufs der Reflektivität für das erste Ausführungsbeispiel; [0039] Fig. 6 die Darstellung der Feldverteilung für das erste Ausführungsbeispiel; 4/18

äbtensesäBscsts fiäiiisaffit AT13 792U1 2014-08-15 [0040] Fig. 7 die Darstellung des Verlaufs der Reflektivität für einen außerhalb der Mittelwel lenlänge betriebenen Bragg-Spiegel; [0041] Fig. 8 die Darstellung der Feldverteilung für den außerhalb der Mittelwellenlänge be triebenen Bragg- Spiegel; [0042] Fig. 9 die Darstellung des Verlaufs der Reflektivität für das zweite Ausführungsbeispiel und [0043] Fig.10 die Darstellung der Feldverteilung für das zweite Ausführungsbeispiel.

[0044] Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Ultrakurzpulslasersystems zur Erzeugung von Femto- oder Pikosekundenpulsen als ein Beispiel für eine Laseranordnung des Stands der Technik, wie sie bspw. aus der EP 2 284 965 bekannt ist. Die Laseranordnung weist hierbei mindestens eine Pumpquelle 1, insbesondere eine Laserdiodenquelle, zum Pumpen eines verstärkenden Lasermediums 4 zur Erzeugung einer Laseremission auf, wobei der Pumpstrahlengang über eine Folge von Linsen 2 als Einkoppeloptik und einen dichroitischen Pumpspiegel 3 geführt wird. Die Auskopplung der nutzbaren Laseremission AS erfolgt über ein dem Lasermedium 4 nachgeschalteten Auskoppelspiegel 5. In diesem Beispiel wird Yb:KYW als Lasermedium 4 verwendet, das innerhalb des Laserresonators mit mehreren gekrümmten oder planaren Resonatorspiegeln 6, d.h. Falt- oder Endspiegeln, plaziert ist. Der Laserresonator weist zudem zwei Herriotspiegel 7 und einen sättigbaren Absorberspiegel 8 als Komponente zur Erzeugung einer Modenkopplung auf. Diese im Laserresonator befindlichen Komponenten mit ihren optischen Flächen können hierbei als Schichtstrukturen mit spezifischen optischen Eigenschaften realisiert werden. Die verschiedenen Komponenten stellen hierbei Laserstrahlführungselemente dar, die mit der Laserstrahlung wechselwirken und diese insbesondere reflektieren. Weiter kann eine solche Anordnung auch Komponenten zur Frequenzvervielfachung bzw. Frequenzkonversion aufweisen, wie z.B. optische parametrische Oszillatoren (OPOs).

[0045] Das beispielhaft dargestellte Ultrakurzpulslasersystem ist konkret als Femtosekundenla-ser mit Yb:KYW oder Yb:KGW als Lasermedium 4, mit einer 30W-Laserdiode bei 980 nm als Pumpquelle 1, einem 7,5 m langem Resonator, d.h. einer Pulswiederholrate von 20 MHz, einer Auskopplung von 6,5 % und einer Pulslänge von 250 bis 300 fs bei einer zentralen Wellenlänge von 1040 - 1045 nm ausgebildet. Zum Starten und Stabilisieren der Modenkopplung dient der sättigbare Absorberspiegel 8. Der Laser wird im Soliton-Modenkopplungsbereich betrieben und enthält vier GTI-Laserfaltspiegel 6 mit einer negativen Gruppengeschwindigkeitsdispersion von 500 fs2. Es wird, z.B. im Gegensatz zum Chirped-pulse-Pulsbetrieb, keine externe Pulskompression benötigt. Diese und weitere Laseranordnungen können aber auch beispielsweise als wiederherstellbare Verstärker, d.h. als Laserverstärkungsanordnungen, ausgebildet sein. In diesem Beispiel können zumindest die Komponenten Laserfaltspiegel 6, dichroitische Pumpspiegel 3, Auskoppelspiegel 5, Herriotspiegel 7 und sättigbarer Absorberspiegel 8 erfindungsgemäß als Laserstrahlführungselemente ausgestaltet bzw. in einer erfindungsgemäßen Laserstrahlführungsanordnung betrieben werden.

[0046] Laserstrahlführungselemente sind dabei zwar insbesondere Laserspiegel in einer Laserspiegelanordnung, erfindungsgemäß können dies aber auch andere Komponenten mit optischen Flächen sein, wie z.B. Lasermedien, Komponenten zur Pulsstreckung oder Pulskompression sowie zum Dispersionsmanagement, wie z.B. Gires-Tournois-Interferometer, oder auch optische Fallen.

[0047] Fig.2 veranschaulicht das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Laserspiegel in schematischer Darstellung.

[0048] Eine als Laserspiegel ausgebildete Schichtstruktur mit wenigstens einer ersten Schichtart 10 und einer zweiten Schichtart 11 befindet sich in einem die Oberfläche der Schichtstruktur kontaktierenden Umgebungsgas 9. Unter Umgebungsgas wird in diesem Zusammenhang auch ein Gasgemisch mit unterschiedlichen Teilchengrößen oder ein Vakuum unterschiedlicher Stufen verstanden, solange dieses noch Partikel bzw. Gasmoleküle wie z.B. sog. VOCs (Volatile Organic Compounds), die bei der Ausgasung von Kunststoffen, Fetten, 5/18

AT13 792U1 2014-08-15 Ölen oder Reinigungsmitteln entstehen können, enthält, die sich an die Oberfläche anlagern bzw. diese erreichen können. Die Schichtstruktur ist so ausgelegt, dass sie für eine vorgegebene Mittelwellenlänge einen definierten Feldverlauf und ein vorgegebenes Reflektionsverhalten aufweist, welche durch die Wahl der Abfolge, Dicke und Zusammensetzung der mindestens zwei Schichtarten 10 und 11 gewährleistet wird. Die konkrete Realisierung der Schichtstruktur ist hierbei von der gewählten Mittelwellenlänge und der für diese zu bewirkenden Effekte, wie z.B. der Reflektivität, abhängig. Ein besonders relevanter Einsatzbereich erfindungsgemäßer Laserspiegel sind hierbei Mittelwellenlängen im ultravioletten Spektralbereich. In dieser rein schematischen Darstellung sind aus Vereinfachungsgründen alle Schichten mit gleicher Dicke dargestellt. Die tatsächlichen Dicken bzw. deren Verhältnisse können der Tabelle gern. Fig.3 entnommen werden.

[0049] Der bei Einfall von Laserstrahlung einer Laserquelle, bei der es sich bspw. sowohl um ein verstärkendes Lasermedium, einen Saatlaser oder auch um einen Pumplaser handeln kann, entstehende Feldverlauf in der Schichtstruktur weist für die Laserwellenlänge an der Oberfläche einen Feldgradienten auf, der, insbesondere im zeitlichen Mittel, von der Oberfläche wegweist und insbesondere einen Betrag besitzt, der aufgrund der hierdurch resultierenden Gradientenkraft eine Ablösung von an der Oberfläche haftenden Partikeln 9b und/oder eine Unterdrückung der Anlagerung von Partikeln 9a des Umgebungsgases an die Oberfläche bewirkt.

[0050] Dabei kann eine Distanz definiert werden, außerhalb derer die Bedingungen des nicht durch den Feldverlauf beeinflussten Umgebungsgases 9 herrschen. Je nach Dichte und mittlerer freier Weglänge sind daher die Bewegungen der Teilchen des Umgebungsgases 9 durch stoße miteinander oder mit vorhandenen Oberflächen determiniert. Der Beginn der Zone einer durch die Feldverteilung bewirkten Beeinflussung hängt sowohl von den Parametern des Umgebungsgases als auch der Charakteristik der Laserstrahlung ab, insbesondere von deren Pulsdauer und Wiederholrate. Je nach Auslegung eines erfindungsgemäßen Laserspiegels wird nun ein innerhalb der durch die Distanz D definierten Zone befindlicher Partikel 9a entweder durch die durch den Feldgradienten erzeugte Gradientenkraft von der Oberfläche wegbewegt oder aber auch ein anhaftender Partikel 9b von der Oberfläche abgelöst und nachfolgend aus der Zone entfernt. Je nach Anwendungsbedingungen kann es ausreichend sein, einen Laserspiegel so auszulegen, dass nur die Anlagerung von Partikeln 9a unterdrückt wird, sofern sichergestellt wird, dass keine oder nur geringe anderen Verschmutzungswirkungen auftreten, z.B. während der Phasen außerhalb des Betriebs.

[0051] Der Feldverlauf der Schichtstruktur kann am einfachsten so gewählt werden, dass innerhalb der Schichtstruktur und nahe an der Oberfläche bzw. in Oberflächennähe ein zumindest lokales Minimum des Feldverlaufs auftritt. Außerdem kann die Oberfläche so gelegt werden, dass außerhalb der Schichtstruktur und nahe der Oberfläche ein zumindest lokales Maximum des Feldverlaufs zu liegen kommt, insbesondere kann die Oberfläche zwischen einem Minimum und einem Maximum des Feldverlaufs angeordnet werden.

[0052] Bei Schichtstrukturen des Stands der Technik wird typischerweise die Schichtfolge so gewählt, dass für die gewählte Mittelwellenlänge an der Oberfläche ein Knoten, d.h. ein Minimum der Amplitude, entsteht. Erfindungsgemäß weist die maximale Amplitude an der Oberfläche jedoch einen, insbesondere signifikant von Null verschiedenen Wert auf. So kann erfindungsgemäß der Betrag des Feldgradienten an der Oberfläche mehr als 10 %, insbesondere zwischen 30 und 70 % der maximalen Feldstärke des Feldverlaufs erreichen. Der Begriff Mittelwellenlänge beschreibt hierbei die Wellenlänge, für welche das Verhalten der Schichtstruktur in Reflektivität ausgelegt wird, d.h. für die Wellenlänge wird die gewünschte Eigenschaft am besten erreicht. Im Herstellungsprozess wird die Optimierung der Eigenschaften bezüglich dieser Wellenlänge vorgenommen.

[0053] In den nachfolgenden Figuren werden konkrete Beispiele für Schichtstrukturen in ihrer Abfolge und mit ihrem Feldverlauf angegeben. Schichtstrukturen werden in der Regel durch hierauf spezialisierte optische Beschichter auf Substraten erzeugt, wobei für eine Spiegelschicht zumeist mehrere Randbedingungen wie Reflektivität, Transmission, Gruppengeschwin- 6/18 digkeitsdispersion etc. vorgegeben werden, die gleichzeitig einzuhalten sind. Hierbei wird eine Software verwendet, bei der zunächst eine Anfangsschichtstruktur eingegeben wird, die den Erfordernissen so nah wie möglich kommt. Diese wird unter in der Branche und in der Literatur vorhandenen Standarddesigns ausgewählt. Danach werden Teile der vorhandenen Schichtstruktur für die Variation durch die Software vorgegeben. Schließlich variiert die Software nach dem Zufallsprinzip (z.B. mittels Monte-Carlo-Verfahren) alle zur Variation freigegebenen Schichten und sucht eine Konvergenz hin zu den Zielparametern. Konkrete Strategien bzw. Vorgehensweisen sind im Stand der Technik und dem erfahrenen Schichtdesigner als Fachmann bekannt. Eine Vorgehensweise, die beim Design eines Kantenfilters (dichroitischer Spiegel) anwendbar ist, kann beispielsweise in L. Young und E.G. Cristal „On a Dielectric Multilayer Fiber by Baumeister", Appl. Opt. 5 (1), Seiten 77-80 (1966) gefunden werden.

[0054] Grundsätzlich ist jedoch die Realisierung von Schichtstrukturen für einen vorgegebenen Feldverlauf eine Standardaufgabe hierauf spezialisierter Unternehmen und wird daher als Verfahren des Stands der Technik nicht näher erläutert.

[0055] Die in den nachfolgenden Figuren gezeigten Verläufe von Reflektivität und der Feldverteilung wurden mit der als Opensource-Software unter http://www.stanford.edu/group/mcgehee/transfermatrix/ erhältlichen Software getätigt. Hierfür wurde für die beiden Beschichtungsmaterialien Si02 und Ti02 folgende Brechungsindizes zugrundegelegt. Die Brechungsindizes von Si02 bei 980 und 1030nm sind 1, 486316 bzw. 1, 485896, für Ti02 entsprechend 2,366260 bzw. 2,362047, und im Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1300nm linearisiert. Für Ta205 wird ein konstanter Wert von n=2,2 zugrundegelegt.

[0056] Die folgenden Figuren zeigen Aufbau und Wirkung zweier Ausführungsbeispiele einer Schichtstruktur als erfindungsgemäßes Laserstrahlführungselement. Die Schichtstrukturen aus sich abwechselnden ersten Schichtart aus Si02 und zweiten Schichtart aus Ti02 sind dabei auf einem Substrat aus Si02 auf gewachsen, wobei die Daten der Schicht folgen in Fig. 3 tabellarisch angegeben sind. In beiden Fällen wurde für die Berechnung Luft und ein Substrat aus Si02 angesetzt.

[0057] Für den Laserspiegel des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der linken Spalte in der Tabelle aus Fig.3 gelten hierbei die Anforderungen einer hohen Transmission (z.B. >2%) für eine Pumpwellenlänge von 980nm und einer hohen Reflektivität (z.B. >99,9%) ab einer Wellenlänge von 1030nm.

[0058] Für den Laserspiegel des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der rechten Spalte in der Tabelle aus Fig.3 gilt hierbei die Anforderung einer hohen Reflektivität (z.B. >99,8%) für eine Wellenlänge von 1064nm.

[0059] Fig. 4 zeigt die tabellarische Darstellung von Betriebsparametern zweier Anwendungen, welche beide das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schichtstruktur nutzen bzw. nutzen können. Das erste Ausführungsbeispiel der Schichtstruktur wird in unmodifzierter Form in einem regenerativen Verstärker und in modifizierter Ausgestaltung in einem Femtose-kundenoszillator mit einem Auskopplungsgrad von 2% verwendet.

[0060] In beiden Beispielen wird eine Laserführungsanordnung für Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1030nm verwendet, wobei in einem Fall ein wiederherstellbarer bzw. regenerativer Pikosekundenverstärker und im anderen Fall ein Femtosekundenoszillator realisiert wird.

[0061] (1) Im Pikosekundenverstärker wird das erste Ausführungsbeispiel des Klaserstrahlfüh-rungselements als dichroitischer HR-Spiegel mit einer Transmittivität >98% bei 980nm, einer Reflektivität von 99.9% bei 1030nm und einer Fluenz bzw. einfallender Pulsenergiedichte an der Schichtoberfläche von ca. 10mJ/cmA2 verwendet. Es konnte bei alternativem Einsatz eines entsprechenden Elements des Stands der Technik degradierendes Verhalten festgestellt werden. Hier zeigten sich eine Feldverteilung und ein Verlauf, die gerade umgekehrt zur erfindungsgemäß optimierten Feldverteilung verliefen. Sobald jedoch das erfindungsgemäße Laser-

AT13 792U1 2014-08-15

Strahlführungselement mit der entsprechenden Feldverteilung eingebaut wurde, konnte keine Degradation mehr gemessen werden.

[0062] I m Femtosekundenoszillator wird das modifizierte erste Ausführungsbeispiel des Laserstrahlführungselements bzw. der Schichtstruktur nunmehr als dichroitischer Auskoppler mit einer Transmittivität >98% bei 980nm, einer Reflektivität von 98% bei 1035nm und einer Fluenz bzw. einfallender Pulsenergiedichte an der Schichtoberfläche von ca. 1 mJ/cmA2 verwendet. Es konnte degradierendes Verhalten festgestellt werden, wenn alternativ eine Beschichtung des Stands der Technik verwendet wurde. Diese zeigt wie im Fall des Pikosekundenverstärker ebenfalls ein elektrisches Feld an der Oberfläche, wobei dieses Feld mit zunehmendem Abstand von der Schichtoberfläche abnimmt. Die Degradation konnte jedoch durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Strahlführungselementes verhindert werden.

[0063] In beiden Einsatzfällen tritt der die Partikel bzw. Gasmoleküle ablösende bzw. die Anlagerung unterdrückende Effekt bei einer Pulsspitzenleistungsdichte von mehr als 0,5 GW/cm2 auf, insbesondere bei einer Pulsspitzenleistungsdichte von mehr als 1 GW/cm2. Bei den sich anlagernden Teilchen handelte es sich um residuelle geringfügige Moleküle, die während des Nutzungszeitraums in die Beschichtung eingebaut bzw. an diese angelagert werden. Quellen solcher Moleküle sind beispielsweise Reinigungsflüssigkeiten, Ausgasungen von Klebstoffen oder andere Lösungsmittel.

[0064] Fig.5 zeigt die Darstellung des Verlaufs der Reflektivität für das erste Ausführungsbeispiel normiert auf die einfallende Lichtintensität gegenüber der Wellenlänge.

[0065] In Fig.6 ist die korrespondierende Feldverteilung für das erste Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei die gepunktete Linie den Verlauf für eine Wellenlänge von 1040nm und die durchgezogene Linie für eine Wellenlänge von 1064nm wiedergibt. Dargestellt ist die normalisierte Intensität des elektrischen Feldes |E|2 gegenüber dem Ort innerhalb und außerhalb der Schichtstruktur, wobei dieser in Nanometern angegeben ist. Die dicker eingezeichnete Oberfläche der Schichtstruktur befindet sich in dieser Darstellung bei 400nm. Ein Wechsel in der Schichtstruktur wird durch die dünnen vertikalen Streifen angezeigt, wobei der linke Schwingungsbauch in der Luft als Umgebungsgas gelegen ist.

[0066] Es ist erkennbar, dass am Ort der Oberfläche ein nicht verschwindendes Feld auftritt, wobei sich das Maximum als Ort höchster Intensität oberhalb der eigentlichen Oberfläche, aber immer noch in direkter Nähe zu dieser befindet. Partikel an oder in Nähe der Oberfläche erfahren eine Gradientenkraft, welche diese in Richtung auf das Maximum und damit weg von der Oberfläche bewegt.

[0067] Eine andere Möglichkeit der Realisierung einer erfindungsgemäßen Laserspiegelanordnung besteht in der Verwendung eines Laserspiegels des Stands der Technik, der bei seiner Mittelwellenlänge einen Knoten des Feldverlaufs an der Oberfläche aufweist. Erfindungsgemäß wird jedoch dieser Laserspiegel für eine Nutzwellenlänge eingesetzt, welche dieser Mittelwellenlänge nicht entspricht. Der Laserspiegel wird erfindungsgemäß somit für eine Wellenlänge eingesetzt, für die er vom Design her eigentlich nicht ausgelegt ist, so dass die genutzte Laserwellenlänge ungleich der Mittelwellenlänge ist.

[0068] In dem in den Fig. 7 und 8 gezeigten Beispiel wird ein Bragg-Spiegel verwendet, welcher einen zum zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserspiegels korrespondierenden Schichtaufbau besitzt, jedoch dessen oberste 70nm dicke Si02-Schicht nicht aufweist. Die Anforderung für diesen Laserspiegel besteht hierbei in einer Reflektiviät von ca. 99,8% für eine Mittelwellenlänge von 1064nm.

[0069] Fig. 7 zeigt für diesen Bragg-Spiegel den auf die einfallende Lichtintensität normierten Verlauf der Reflektivität gegenüber der Wellenlänge.

[0070] In Fig. 8 wird die korrespondierende Feldverteilung für den Bragg-Spiegel dargestellt. Aufgetragen ist wiederum die normalisierte Intensität des elektrischen Feldes |E|2 gegenüber dem Ort innerhalb und außerhalb der Schichtstruktur, wobei dieser in Nanometern angegeben ist. Die dicker eingezeichnete Oberfläche der Schichtstruktur befindet sich in dieser Darstellung 8/18

(sterrecNsches pitesiasfit AT13 792U1 2014-08-15 ebenfalls bei 400nm. Gezeigt werden die Verläufe für die Mittelwellenlänge von 1064nm (durchgezogene Linie) sowie für die Wellenlängen von 1040nm (gepunktete Linie) und 970nm (gestrichelte Linie).

[0071] Bei der Mittelwellenlänge von 1064nm zeigt sich im Feldverlauf ein so durch die konkrete Auslegung beabsichtigter Feldknoten an der Oberfläche. Bei Wellenlängen, die kürzer als diese Bragg-Wellenlänge sind, ergibt sich eine andere Situation mit einem etwas weiter im Inneren der ersten Schicht liegenden Feldknoten und damit einem nicht verschwindenden Feld an der Oberfläche. Allerdings sind die auftretenden Feldstärken und Gradienten gering, so dass hohe Intensitäten des eingestrahlten Laserlichtes erforderlich sind, um erfindungsgemäße Effekte zu erreichen.

[0072] Fig.9 zeigt die Darstellung des Verlaufs der Reflektivität für das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem derselbe Aufbau für einen Bragg-Spiegel wie in den Figuren 8 und 9 verwendet wird. Allerdings wird die in der Tabelle in Fig.3 enthaltene zusätzliche und 70nm starke Si02-Schicht als oberste Schicht und die Oberfläche des Schichtaufbaus definierende Schicht verwendet. Diese ist im konkreten Beispiel einer Mittelwellenlänge von 1064nm etwas kürzer als eine Viertelwellenlänge, da ansonsten ein Feldbauch an der Oberfläche zustande käme. Die Fig.9 zeigt wiederum den auf die einfallende Lichtintensität normierten Verlauf der Reflektivität gegenüber der Wellenlänge.

[0073] Fig.10 erfolgt die Darstellung der Feldverteilung für das zweite Ausführungsbeispiel, wobei wiederum die normalisierte Intensität des elektrischen Feldes |E|2 gegenüber dem in Nanometern angegebenen Ort innerhalb und außerhalb der Schichtstruktur gezeigt wird. Die dicker eingezeichnete Oberfläche der Schichtstruktur befindet sich in dieser Darstellung ebenfalls bei 400nm. Gezeigt werden die Verläufe für die Mittelwellenlänge von 1064nm (durchgezogene Linie) sowie für die Wellenlängen von 1040nm (gepunktete Linie) und 970nm (gestrichelte Linie).

[0074] Bei diesem erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiel liegen nunmehr alle Feldknoten der drei Wellenlängen knapp unterhalb der Oberfläche, so dass ein nicht verschwindendes Feld an der Oberfläche resultiert. Gegenüber dem unveränderten Bragg-Spiegel aus dem in Fig.7 und 8 dargestellten Beispiel sind die auftretenden Feldstärkegradienten und Gradientenkräfte höher, so dass erfindungsgemäße Effekte zu erreichen sind. Insbesondere die zum Entfernen der Partikel von der Oberfläche erforderliche Ablösekraft bzw. Ablösearbeit kann nunmehr realisiert werden.

[0075] Die Beispiele werden nur in schematischer Darstellung und zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Laseranordnung gezeigt, so dass keine exakte und maßstabgetreue Wiedergabe der Schichtdickenverhältnisse oder von Grösse oder Abständen der Komponenten erfolgt. 9/18

Claims (15)

1. AT 13 792 U1 2014-08-15 Ansprüche 1. Laserstrahlführungsanordnung, insbesondere zur Erzeugung oder Verstärkung von Femto-oder Pikosekundenpulsen, mit - einer Quelle (1) zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einer Laserwellenlänge, - mindestens einem Laserstrahlführungselement (5,6,7,8) mit einer Oberfläche zur Wechselwirkung mit der Laserstrahlung, insbesondere zu deren Reflektion, - einem die Oberfläche kontaktierenden Umgebungsgas (9), wobei das Laserstrahlführungselement (5,6,7,8) so als Schichtstruktur mit wenigstens zwei unterschiedlichen Schichtarten (10,11) ausgebildet ist, dass die Schichtstruktur bei Einfall der Laserstrahlung für eine vorgegebene Mittelwellenlänge einen definierten Feldverlauf und ein vorgegebenes Reflektionsverhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldverlauf der Schichtstruktur für die Laserwellenlänge an der Oberfläche einen Feldgradienten, aufweist, der, insbesondere im zeitlichen Mittel, - von der Oberfläche wegweist und - insbesondere einen Betrag aufweist, der eine Ablösung von an der Oberfläche haftenden Partikeln oder Gasmolekülen (9b) und/oder eine Unterdrückung der Anlagerung von Partikeln oder Gasmolekülen (9a) des Umgebungsgases (9) an die Oberfläche bewirkt.
2. 2. Laserstrahlführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldverlauf innerhalb der Schichtstruktur als der Oberfläche nächstgelegenes Extremum ein zumindest lokales Minimum aufweist.
3. 3. Laserstrahlführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldverlauf außerhalb der Schichtstruktur als der Oberfläche nächstgelegenes Extremum ein zumindest lokales Maximum aufweist, insbesondere die Oberfläche zwischen einem Minimum und einem Maximum des Feldverlaufs angeordnet ist.
4. 4. Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Feldstärke an der Oberfläche mehr als 10%, insbesondere zwischen 30% und 70% der maximalen Feldstärke des Feldverlaufs erreicht.
5. 5. Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserwellenlänge gleich der Mittelwellenlänge ist.
6. 6. Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserwellenlänge ungleich der Mittelwellenlänge ist.
7. 7. Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserstrahlführungselement als Braggspiegel ausgebildet ist.
8. 8. Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserwellenlänge im ultravioletten Bereich liegt.
9. 9. Laserstrahlführungselement für eine Laserstrahlführungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Laserstrahlführungselement (5,6,7,8) so als Schichtstruktur mit wenigstens zwei unterschiedlichen Schichtarten (10,11) ausgebildet ist, dass die Schichtstruktur für eine vorgegebene Mittelwellenlänge einer einfallenden Laserstrahlung, insbesondere im ultravioletten Bereich, einen definierten Feldverlauf und insbesondere ein vorgegebenes Reflektionsverhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass 10/18

   AT 13 792 U1 2014-08-15 der Feldverlauf der Schichtstruktur für die Mittelwellenlänge an der Oberfläche einen Feldgradienten, aufweist, der, insbesondere im zeitlichen Mittel, - von der Oberfläche wegweist und - insbesondere die Feldstärke einen Betrag an der Oberfläche erreicht, der mehr als 10%, insbesondere zwischen 30% und 70% der maximalen Feldstärke des Feldverlaufs beträgt.
10. 10. Verfahren zur Strahlführung von Laserstrahlung, insbesondere von Femto- oder Pikose-kundenpulsen, mit einem - Erzeugen oder Einkoppeln von Laserstrahlung mit einer Laserwellenlänge, insbesondere im ultravioletten Bereich, - Reflektieren der Laserstrahlung an einer Oberfläche von mindestens einem laserstrahlführenden Element (5, 6, 7, 8), wobei die Oberfläche des laserstrahlführenden Elements durch ein Umgebungsgas kontaktier wird und das laserstrahlführende Element so als Schichtstruktur mit wenigstens zwei unterschiedlichen Schichtarten (10,11) ausgebildet ist, dass die Schichtstruktur bei Einfall der Laserstrahlung für eine vorgegebene Mittelwellenlänge einen definierten Feldverlauf und ein vorgegebenes Reflektionsverhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstruktur so gewählt ist, dass der Feldverlauf der Schichtstruktur für die Laserwellenlänge an der Oberfläche einen Feldgradienten aufweist, der, insbesondere im zeitlichen Mittel, - von der Oberfläche wegweist und - insbesondere einen Betrag aufweist, der eine Ablösung von an der Oberfläche haftenden Partikeln oder Gasmolekülen (9b) und/oder eine Unterdrückung der Anlagerung von Partikeln oder Gasmolekülen (9a) des Umgebungsgases (9) an die Oberfläche bewirkt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldverlauf innerhalb der Schichtstruktur als der Oberfläche nächstgelegenes Extremum ein zumindest lokales Minimum aufweist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldverlauf ausserhalb der Schichtstruktur als der Oberfläche nächstgelegenes Extremum ein zumindest lokales Maximum aufweist, insbesondere die Oberfläche zwischen einem Minimum und einem Maximum des Feldverlaufs angeordnet ist.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Feldstärke an der Oberfläche mehr als 10%, insbesondere zwischen 30% und 70% der maximalen Feldstärke des Feldverlaufs erreicht.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung auf der Oberfläche eine Leistungsdichte größer als 0,5 GW/cm2, insbesondere größer als 1 GW/cm2 erreicht.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserwellenlänge ungleich der Mittelwellenlänge ist. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen 11/18