Ultrakurzpulslaser haben sich als weitverbreitetes Werkzeug in der Lasermaterialbearbeitung
etabliert da sie aufgrund ihrer hocheffizienten Energiedeposition und der dabei auftretenden
niedrigen thermischen Materialschädigung präzisen Materialabtrag ermöglichen. Aktuelle
Untersuchungen der Metallbearbeitung mit Laserdoppelpulsen haben gezeigt dass die
Ablationseffizienz abhängig vom zeitlichen Versatz der Pulse ist. Um diesen Effekt erklären zu
können muss die Wechselwirkung zwischen ultrakurzen Laserpulsen und dem Metall verstanden
werden. In dieser Arbeit wird dazu ein einzigartiges Pump-Probe-Ellipsometer entwickelt
welches die Messung des transienten komplexen Brechungsindexes N = n - ik des bestrahlten
Metalls auf ultrakurzer Zeitskala ermöglicht. Anhand dieser Größe können die frühen
Materialeigenschaften und die Materialbewegung analysiert werden. Durch die gewonnenen
experimentellen Daten und durch ein darauf aufbauendes hydrodynamisches Simulationsmodell wird
die Ablationsdynamik von Aluminium (Al) detailliert untersucht. Innerhalb der ersten
Pikosekunden nach dem Auftreffen des Femtosekunden-Bearbeitungspulses wird ein schneller
Anstieg des Brechungsindexes n und eine parallele Abnahme des Extinktionskoeffizienten k
gemessen. Dieses Verhalten wird durch das ultraschnelle Aufheizen und Schmelzen des Al
verursacht. Die Gittertemperatur erreicht die Schmelztemperatur bereits während des Auftreffens
des Bearbeitungspulses. Zusätzlich nimmt die Materialdichte im bestrahlten Volumen ab und das
Material wölbt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 1500 m s auf. Die Ursache hierfür ist
der hohe Druckaufbau im Material welcher durch den Femtosekundenpuls erzeugt wird. Diese
Einzelpulsergebnisse werden mit Hinblick auf ihre Auswirkung für die Doppelpulsablation von
Metallen diskutiert. Es wird herausgefunden dass die Änderung der optischen Parameter die
Effizienzabnahme bei der Doppelpulsablation nicht alleine verursacht. Ein Modell welches
zusätzlich die Materialaufwölbung eine verminderte elektronische Eindringtiefe und einen
reduzierten Druckeinschluss berücksichtigt wird aufgestellt um die Effizienzabnahme zu
erklären.
