Über die Laserschädigung von CaF2 mit Nanosekundenpulsen

Die vorliegende Arbeit wurde als Dissertationsschrift an der Freien Universität Berlin angefertigt und handelt von der experimentellen Untersuchung der Schädigung von CaF2 bei Bestrahlung mit gepulstem ultraviolettem und sichtbarem Laserlicht (( = 10-8 s; ( = 248 nm, 532 nm). Dabei ist die Laserfestigkeit von Materialien großer Bandlücke wie CaF2 von großer praktischer Bedeutung für den Einsatz als UV-Laseroptiken. Im vorliegenden Fall erfolgt die Wechselwirkung durch Einphotonenabsorption, die im wesentlichen zu einer lokalen Erwärmung der bestrahlten Probe führt. Deswegen auftretende Temperaturgradienten verursachen mechanische Spannungen, die oberhalb einer deutlich ausgeprägten Intensitätsschwelle zum Reißen des Materials entlang der natürlichen Spaltflächen führt. Diese Absorption findet in einer oberflächennahen Schicht statt und resultiert aus einer polierinduzierten, erhöhten Defektdichte in Form von Versetzungen. Je nach Politurverfahren konnte die Laserfestigkeit um eine halbe Größenordnung gesteigert werden. Die Zerstörung ist außerdem mit einer erheblichen Ablation verbunden, die massenspektroskopisch untersucht wurde. Mit der photoakustischen Ablenkungsmethode (Mirage-Effekt) sowie mit nachträglicher rasterelektronenmikroskopischer Untersuchung der Probe wurden auch unterhalb der massiven Zerstörungsschwelle erste Materialmodifikationen beobachtet. Des weiteren wurde ein Vergleich der Elektronen- und Laserbestrahlung von CaF2 durchgeführt. Dabei ergaben Messungen mittels Röntgenelektronenspektroskopie (XPS) eine Änderung der Oberflächenzusammensetzung durch Elektronenbeschuß, die bei Laserbestrahlung nicht feststellbar war.