Licht zum Schweißen von Glas

Ultrakurze Laserpulse als neues Werkzeug zum Fügen von Gläsern

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Die Bearbeitung von Gläsern mittels mechanischer Verfahren wie Sägen, Schleifen oder Polieren ist weltweit etabliert. Jedoch ist es auch heute noch immer eine Herausforderung, Gläser dauerhaft und stabil aneinander zu fügen. Die beim Kleben verwendeten Stoffe zeigen Alterungserscheinungen oder führen zu  Ausgasungen. Bei alternativen Verfahren müssen die Gläser zumeist stark erhitzt werden, was das Verbinden von Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unmöglich macht.

Wissenschaftler erforschen, wie Licht dazu verwendet werden kann, um transparente Materialien – wie beispielsweise Glas – dauerhaft aneinander fügen zu können. Notwendig dazu sind sehr, sehr kurze Laserpulse - sogenannte ultrakurze Laserpulse - deren Pulsdauer nur etwa 0,000000000001 s beträgt. Diese Laserpulse werden auf einen winzigen Punkt, deutlich kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares, fokussiert. Hierdurch ergeben sich so gigantische Intensitäten, dass die Atome auseinandergerissen werden und selbst transparente Materialien absorbieren. Dadurch wird die Temperatur des Glases ganz lokal erhöht. Weitere Laserpulse steigern die Temperatur weiter und bringen das Material zum Schmelzen. Die ultrakurzen Laserpulse wirken hier also wie eine lokale, punktförmige Wärmequelle. Platziert man diese in der Grenzfläche zweier Glasproben, lassen sie sich zusammenschweißen.

Aufbauend auf dieser Idee wurde ein Verfahren entwickelt, dass es erlaubt verschiedenste Gläser dauerhaft und höchst stabil aneinander zu fügen. Die erzielten Festigkeiten entsprechen in etwa dem des eigentlichen Glases.

Anwendungsgebiete für diese Technologie sind zahlreich, so zum Beispiel in der Medizin, um optische Sonden oder Endoskope zu versiegeln, aber auch in der Optik bei der Verbindung von Linsensystemen oder Faserkomponenten. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Ultraleichtbauweise optischer Spiegel und Linsen für die Luft- und Raumfahrttechnik.

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