Wie schützt man Laseroptiken vor den Gefahren von UV-Schäden?

Laseroptiken sind ein wichtiger Bestandteil vieler Lasertypen, einschließlich kommerzieller, industrieller, medizinischer und wissenschaftlicher Laser. UV-Laseroptiken haben jedoch aus zwei Hauptgründen oft eine begrenzte Lebensdauer: laserinduzierte Kontamination (LIC) und UV-Ermüdung. LIC wird durch die Ablagerung unerwünschten Materials auf der Oberfläche der Optik verursacht, während UV-Ermüdung durch angesammeltes Material verursacht wird. Die Einwirkung von UV-Licht kann zu Schäden an der Optik führen. Mit der Zeit verschlechtern diese beiden Schadensprozesse die Leistung der Optik.

 

 

Was ist laserinduzierte Kontamination (LIC)?
Optische Komponenten können kontaminiert werden, wenn UV-Laser mit Partikeln, Wasserdampf, organischem Material und anderen Verunreinigungen im System interagieren. Diese Verunreinigungen können aus der Umgebungsluft, optomechanischen Geräten und anderen Materialien im System stammen. Obwohl Abhilfemaßnahmen wie die Belüftung mit trockenem Stickstoff hilfreich sind, können sie dennoch zu LIC führen. Jede Ansammlung von Partikeln blockiert den Lichtweg, verringert die Funktionalität der Komponenten und kann die Laserschadensschwelle der Optik senken.

 

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit kommt es häufig zu Kondensation auf optischen Oberflächen. Diese kondensierten Wassermoleküle können dann mit dem Laser und dem Oberflächenmaterial interagieren und LIC auslösen. Darüber hinaus führen gasförmige Emissionen und andere molekulare Verunreinigungen in der Luft häufig zur Bildung von kohlenstoffbasierten Ablagerungen auf optischen Oberflächen. Das baumartige Wachstum von LIC kann in Abbildung 1 beobachtet werden.

 

Was ist UV-Müdigkeit?
Zusätzlich zur umweltbedingten LIC unterliegen Materialien, die in Beschichtungen und Substraten verwendet werden, im Laufe der Zeit aufgrund optischer Ermüdungsprozesse einer Verschlechterung, selbst wenn die Intensität der Lichtquelle unter der laserinduzierten Schadensschwelle (LIDT) liegt.

 

Das Konzept der UV-Ermüdung kann mit dem Binden eines Buches verglichen werden. Schon leichte Nutzung kann zu Verschleiß führen. Von Edmund Optics durchgeführte UV-Ermüdungsexperimente haben gezeigt, dass die UV-Laserbestrahlung unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise im Vakuum, zu UV-Ermüdungseffekten führen kann. Der Unterschied zwischen LIC und UV-Müdigkeit besteht darin, dass LIC ein kumulativer Prozess ist, während Ermüdung die Schädigung durch Licht darstellt. Material, was zu Verfärbungen oder anderen intrinsischen Veränderungen führt, die sogar zur Entfernung des Materials führen können.

 

Zwei Phänomene, die die Bedingungen und Mechanismen für eine erhebliche Verschlechterung der optischen Leistung bestimmen, liegen unterhalb der Einzelpuls-Schadensschwelle im Kurzpulslaserbereich.

 

Der erste Mechanismus basiert auf Änderungen des Brechungsindex, wodurch ein Linseneffekt entsteht, der die lokale Lichtintensität auf dem optischen Element erhöht.

 

Der zweite Mechanismus beinhaltet die Bildung photoinduzierter Defekte durch die Bildung selbstgefangener Exzitonen, was zur Akkumulation von Absorptionszentren und einem Verlust der optischen Wirksamkeit führt.

 

 

Sowohl LIC als auch optische Ermüdung können bei Lasern im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich auftreten, wenn auch in geringerem Ausmaß. Aufgrund der hohen Energie der UV-Photonen treten diese Effekte jedoch häufiger bei Systemen auf, die in diesem Spektralbereich emittieren.

 

 

 

Wie schützt man Laseroptiken vor den Gefahren von UV-Schäden?
Eine Möglichkeit, Laseroptiken vor UV-Schäden zu schützen, ist der Einsatz von Schutzbeschichtungen. Diese Beschichtungen sollen das Eindringen von UV-Strahlung blockieren und vor deren schädlichen Auswirkungen schützen. Zu den beliebtesten Beschichtungen gehören Antireflexbeschichtungen (die die Menge an UV-Strahlung reduzieren, die das Brillenglas erreicht) und Anti-UV-Beschichtungen (die UV-Strahlung vollständig blockieren).

 

Eine weitere Möglichkeit, Laseroptiken vor UV-Schäden zu schützen, ist die richtige Lagerung. Wenn die Linsen nicht verwendet werden, sollten sie in einer dunklen Umgebung ohne UV-Strahlung aufbewahrt werden. Darüber hinaus sollten die Linsen an einem sauberen, trockenen Ort ohne Rückstände oder Feuchtigkeit gelagert werden, die im Laufe der Zeit Schäden verursachen könnten.

 

Auch eine regelmäßige Reinigung ist wichtig, um Ihre Laseroptik in gutem Zustand zu halten und vor UV-Schäden zu schützen. Zur ordnungsgemäßen Reinigung wird die Linse mit einem weichen Tuch oder einer Bürste von Schmutz oder Ablagerungen befreit und anschließend vorsichtig mit einer milden Reinigungslösung abgewaschen. Es ist wichtig, die Linse keinen aggressiven Chemikalien oder Lösungsmitteln auszusetzen, die irreparable Schäden verursachen können.

 

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Schutz von Laseroptiken vor UV-Schäden von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung ihrer Leistung und die Verlängerung ihrer Lebensdauer ist. Durch die Verwendung von Schutzbeschichtungen, ordnungsgemäßer Lagerung und regelmäßiger Reinigung können Laseroptiken über Jahre hinweg in Top-Zustand bleiben.

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