Optischer Durchbruch und laserinduzierte Kavitation

Die Forschungsarbeiten zielen auf ein tieferes Verständnis kontrollierter nichtlinearer Energiedeponierung zur Chirurgie und Materialbearbeitung in optisch transparenten Materialien. Die Vorgänge bei der nichtlinearen Energiedeponierung werden dabei anhand des optischen Durchbruchs in flüssigen Medien untersucht, in denen es nach der Energiedeponierung zu einer schlagartigen Ausbildung einer Kavitationsblase kommt. Der optische Durchbruch lässt sich durch Fokussierung von kurzgepulster Laserstrahlung in ein optisch transparentes Material erzeugen. Dabei werden so hohe Bestrahlungsstärken erreicht, dass durch nichtlineare Absorption im Fokusvolumen Energie deponiert werden kann. Der Vorgang der Plasmabildung durch Multiphotonenabsorption, inverser Bremsstrahlungsabsorption, Stoßionisation, Kaskadenionisation und thermischer Ionisation ist dabei äußerst komplex und hängt stark von der Pulsdauer und Wellenlänge des Lasers sowie der Art der Fokussierung ab. Gemeinsam mit der AG Vogel wurde ein Verfahren entwickelt, das über eine Streulichtmethode die exakte Größenbestimmung der laserinduzierten Kavitationsblase ermöglicht. Dabei liefert die Größe der Kavitationsblase ein Maß für die deponierte Energie. Je kleiner die Kavitationsblase, desto geringer sind die thermo-mechanischen Nebenwirkungen und desto feiner ist auch der laserinduzierte Effekt.