Surface treatment of glass and ceramics using XeCI excimer laser radiation

Abstract

A XeCl excimer laser with uniform beam profile and 308 nm wavelength was used for ablation and surface modification of technical glasses and ceramics.The ablation behaviour and the resulting surface morphology of the different materials were measured in dependence upon the energy density and the number of pulses. In contradiction to ceramics, glasses show a higher ablation threshold and considerable higher ablation rates. Due to the short wavelength of the excimer laser, microstructuring of glass and ceramic surfaces is possible. Examples are presented, like marking of glasses, microline structuring of float glass, as well as positive and negative microstructuring of ceramics.

Ein XeCl-Excimer-Laser mit homogenem Strahlprofil und einer Wellenlänge von 308 nm wurde für den Materialabtrag und zur Oberflächenbearbeitung technischer Gläser und Keramiken eingesetzt. Das Abtragsverhalten und die sich daraus ergebende Oberflächenmorphologie der verschiedenen Materialien wurde in Abhängigkeit von der Energiedichte und der Pulszahl untersucht. Im Gegensatz zu Keramiken zeigen Gläser eine höhere Abtragsschwelle und wesentlich höhere Abtragsraten. Auf Grund der kurzen Wellenlänge des Excimer-Lasers ist eine Mikrostrukturierung von Glas- und Keramikoberflächen möglich. Es werden Beispiele gezeigt, wie Markieren von Gläsern, Erzeugung von Linienstrukturen im Mikrometerbereich auf Floatglas sowie positive und negative Mikrostrukturierungen von Keramiken.