DE102021106412A1

DE102021106412A1 - Interferenzstrukturierung von Glasoberflächen

Info

Publication number: DE102021106412A1
Application number: DE102021106412.0A
Authority: DE
Inventors: Shubham Dhar Dwivedi; Tobias Dyck
Original assignee: 4JET Microtech GmbH
Current assignee: 4JET Microtech GmbH
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-09-22
Also published as: EP4308514A1; WO2022194414A1

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren aufweisend: Erzeugen eines Interferenzmusters auf einer Glasoberfläche zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche, wobei das Interferenzmuster durch eine Laserstrahlung eines CO2-Lasers erzeugt wird. Ferner wird eine entsprechende Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und eine entsprechende Verwendung eines Interferenzmusters eines CO2-Lasers offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Bearbeitung von Glasoberflächen.
HINTERGRUND
Aus der Praxis ist es bekannt, Glasoberflächen mittels kurzer Laserpulse zu bearbeiten. Beispielsweise offenbart ein Artikel „Microfabrication and Surface Functionalization of Soda Lime Glass through Direct Interference Patterning“ in Nanomaterials 2021, 11, 129, die Verwendung von Kurzpuls-Lasern mit 12 ps bzw. 70 ps Pulsdauer bei einer Wellenlänge von 532 nm.
ZUSAMMENFASSUNG
Angesichts der oben beschriebenen Situation gibt es ein Bedürfnis für eine verbesserte Technik, welche eine Bearbeitung von Glasoberflächen erlaubt.
Diesem Bedürfnis wird durch die unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird ein Verfahren bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspektes wird ein Verfahren bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Erzeugen eines Interferenzmusters auf einer Glasoberfläche zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche; wobei das Interferenzmuster durch eine Laserstrahlung eines CO2-Lasers erzeugt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspektes wird eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung aufweisend: eine Objektaufnahme zum Aufnehmen eines Objektes, welches eine Glasoberfläche aufweist; eine optische Anordnung zum Empfangen von Laserstrahlung eines CO2-Lasers, wobei die optische Anordnung ausgebildet ist, um aus der Laserstrahlung ein Interferenzmuster auf der Glasoberfläche zu erzeugen zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche.
Gemäß einem dritten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird eine Verwendung eines Interferenzmusters eines CO2-Lasers bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspektes wird eine Verwendung eines Interferenzmusters eines CO2-Lasers zur Änderung einer Oberflächeneigenschaft einer Glasoberfläche bereitgestellt.
BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände weist ein Erzeugen eines Interferenzmusters auf einer Glasoberfläche zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche auf, wobei das Interferenzmuster durch eine Laserstrahlung eines CO2-Lasers erzeugt wird.
Analog weist eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände für eine Glasoberfläche (d.h. eine Oberfläche, die aus einem Glas gebildet ist) eine optische Anordnung zum Empfangen von Laserstrahlung eines CO2-Lasers auf, wobei die optische Anordnung ausgebildet ist, um aus der Laserstrahlung ein Interferenzmuster auf der Glasoberfläche zu erzeugen zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche.
Analog weist eine Verwendung gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände eine Verwendung eines Interferenzmusters eines CO2-Lasers zur Änderung einer Oberflächeneigenschaft einer Glasoberfläche auf.
Mindestens einige der Aspekte und Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände basieren auf der Erkenntnis der Erfinder, dass eine Interferenzstrukturierung einer Glasoberfläche mittels CO2-Laserstrahlung möglich ist. Im Gegensatz hierzu haben bekannte Verfahren zur Laserinterferenzstrukturierung von Glasoberflächen stets ultrakurze Pulse verwendet. Ein CO2-Laser wurde bislang allenfalls zum Aufwärmen oder Schmelzen von Glas verwendet. Die überraschende Verwendbarkeit von CO2-Laserstrahlung für eine Interferenzstrukturierung von Glasoberflächen eröffnet neue Perspektiven in der Bearbeitung von Glasoberflächen. Insbesondere kann durch die Verwendung von CO2-Laserstrahlung und die verfügbare hohe Leistung von CO2-Lasern eine große Fläche in kurzer Zeit bearbeitet werden.
Ferner können laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturen (laser induced perodic surface structures, LIPSS) vermieden werden, die innerhalb der gewünschten Interferenzstruktur auftreten können und die typischerweise eine Größenordnung von einigen 10nm bis einigen 100nm (nm = Nanometer) aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weisen benachbarte Intensitätsmaxima des Interferenzmusters einen Abstand auf, der in einem Bereich zwischen 10 µm und 500 µm (µm = Mikrometer) liegt. Beispielsweise können benachbarte Intensitätsmaxima des Interferenzmusters einen Abstand aufweisen, der zwischen 50 µm und 150 µm, beispielsweise bei (ca.) 100 µm liegt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Interferenzmuster eine Vielzahl von Intensitätsmaxima auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Interferenzmuster eine periodische Anordnung der Vielzahl von Intensitätsmaxima auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Intensitätsmaxima der Vielzahl von Intensitätsmaxima entlang einer Linie angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Bewegen der Glasoberfläche und eines Strahlengangs der Laserstrahlung, welcher auf der Glasoberfläche mündet, relativ zueinander auf, wobei während des Bewegens mindestens zeitweise das Interferenzmuster auf der Glasoberfläche erzeugt wird. Genauer weist das Bewegen ein Bewegen eines Strahlengangs der Interferenzstrahlung, welche das Interferenzmuster auf der Glasoberfläche erzeugt, auf. Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die Intensitätsmaxima des Interferenzmusters in einer Querrichtung und das Bewegen des Strahlengangs der Laserstrahlung und der Glasoberfläche relativ zueinander erfolgt in einer Längsrichtung, die einen Winkel mit der Querrichtung einschließt. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Winkel, den die Längsrichtung mit der Querrichtung einschließt, 90 Grad. Gemäß anderer Ausführungsform kann der Winkel von 90 Grad abweichen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Bewegen des Strahlengangs und der Glasoberfläche relativ zueinander in mindestens zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen. Beispielsweise kann das Bewegen des Strahlengangs und der Glasoberfläche relativ zueinander mäanderförmig erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform wird durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster eine Vielzahl von parallelen, linienförmigen Vertiefungen auf der Glasoberfläche erzeugt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster eine Vielzahl von ersten parallelen, linienförmigen Vertiefungen auf der Glasoberfläche erzeugt und eine Vielzahl von zweiten parallelen, linienförmigen Vertiefungen erzeugt, wobei die ersten linienförmigen Vertiefungen mit den zweiten linienförmigen Vertiefungen einen Winkel zwischen 1 Grad und 90 Grad definieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform schneiden sich die ersten linienförmigen Vertiefungen und die zweiten linienförmigen Vertiefungen. Eine linienförmige Vertiefung wird hierin auch als Furche bezeichnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster mindestens eine weitere Vielzahl von weiteren parallelen linienförmigen Vertiefungen erzeugt. Eine Vielzahl von parallelen linienförmigen Vertiefungen wird kann auch als Gruppe von parallelen Vertiefungen bezeichnet werden. In diesem Sinne wird gemäß einer Ausführungsform durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster mindestens eine Gruppe, beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Gruppen paralleler Vertiefungen erzeugt, die zwischen sich jeweils einen Winkel zwischen 1 Grad und 90 Grad definieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Glas im Sinne der hierin offenbarten Gegenstände ein Festkörper, welcher Siliziumdioxid aufweist. Gemäß einer Ausführungsform weist das Glas mindestens teilweise eine amorphe Struktur auf. Gemäß einer Ausführungsform ist das Glas ein Quarzglas oder ein Borsilikatglas. Entsprechend ist gemäß einer Ausführungsform ist die Glasoberfläche eine Oberfläche eines Quarzglases oder eines Borsilikatglases.
Gemäß einer Ausführungsform ist liegt die Wellenlänge der Laserstrahlung des CO2-Lasers in einem Bereich zwischen 9pm und 11µm
Gemäß einer Ausführungsform weist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung eine Objektaufnahme zum Aufnehmen eines Objektes, welches eine Glasoberfläche aufweist, auf. Gemäß einer Ausführungsform ist die Objektaufnahme ausgebildet zum Aufnehmen eines Objektes, welches aus Glas gebildet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Objektaufnahme ausgebildet zum Aufnehmen einer Glasscheibe. Gemäß einer Ausführungsform ist die Objektaufnahme ausgebildet zum Aufnehmen eines Objektes mit Abmessungen, die in einem Bereich zwischen 1 cm² und 10 m² liegen (cm² = Quadratzentimeter; m² = Quadratmeter). Gemäß einer Ausführungsform ist die Objektaufnahme einstellbar, um Objekte mit verschiedenen Abmessungen aufzunehmen. Beispielsweise kann die Objektaufnahme einstellbar sein für Objektabmessungen von 3 cm² bis 3 m².
Gemäß einer Ausführungsform wird durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster eine Oberflächeneigenschaft der Glasoberfläche verändert. Beispielsweise kann die Veränderung einer Oberflächeneigenschaft mindestens eine von den folgenden umfassen: eine Veränderung eines Kontaktwinkels der Glasoberfläche mit einer Flüssigkeit, beispielsweise eine Veränderung einer hydrophilen Eigenschaft der Glasoberfläche; eine Veränderung einer optischen Eigenschaft der Glasoberfläche, beispielsweise eine Veränderung einer optischen Streuung der Glasoberfläche; eine Veränderung einer haptischen Eigenschaft der Glasoberfläche. Gemäß einer Ausführungsform wird durch das Bearbeiten der Glasoberfläche mit dem Interferenzmuster der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser verändert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Veränderung einer optischen Eigenschaft die Veränderung einer Streueigenschaft und/oder einer Beugungseigenschaft der Glasoberfläche. Die Veränderung einer optischen Eigenschaft der Glasoberfläche kann beispielsweise eine Mattierung der Glasoberfläche sein, beispielsweise eine Mattierung, die zu einer Trübung (d.h. zu Milchglas) führt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Änderung einer Oberflächeneigenschaft eine anisotrope Änderung einer Oberflächeneigenschaft.
Gemäß Ausführungsformen des ersten Aspektes ist das Verfahren eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einem oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes und/oder des dritten Aspektes.
Gemäß Ausführungsformen des zweiten Aspektes ist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einem oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes und/oder des dritten Aspektes.
Gemäß Ausführungsformen des dritten Aspektes ist die Verwendung eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einem oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes und/oder des dritten Aspektes.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände beschrieben, wobei beispielsweise auf ein Verfahren, eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und eine Verwendung Bezug genommen wird. Es sollte hervorgehoben werden, dass natürlich jede Kombination von Merkmalen verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele möglich ist. Insbesondere werden einige Ausführungsformen mit Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsformen mit Bezug auf eine Vorrichtung beschrieben werden. Wiederum andere Ausführungsformen werden mit Bezug auf Verwendung beschrieben. Jedoch wird der Fachmann der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüche und den Zeichnungen entnehmen, dass, solange es nicht anders angegeben ist, Merkmale verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele kombinierbar sind und solche Kombinationen von Merkmalen als durch diese Anmeldung offenbart anzusehen sind. Beispielsweise ist selbst ein Merkmal, welches sich auf ein Verfahren oder auf eine Verwendung bezieht, mit einem Merkmal kombinierbar, welches sich auf eine Vorrichtung bezieht, und umgekehrt. Mit der Offenbarung eines Verfahrens, einer Ausführungsform eines Verfahrens oder einer Funktion sind ferner ein oder mehrere Aktoren sowie eine mit den Aktoren zusammenwirkende Funktionalität einer Steuervorrichtung als offenbart anzusehen, welche zur Ausführung des Verfahrens bzw. der Funktion ausgebildet sind. Ferner ist mit der Offenbarung einer Funktion einer Vorrichtung ein entsprechendes Verfahren, welches die Funktion ohne Vorrichtungsmerkmale definiert, als offenbart anzusehen. Ferner definieren Merkmale eines Interferenzmusters analoge Merkmale einer Oberflächenstruktur bzw. eines Oberflächenbereichs, der durch einen Laserspot, der das Interferenzmuster aufweist, bearbeitet wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen, auf welche die beanspruchte Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen dieses Dokuments sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
Figurenliste

1 zeigt eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
2 zeigt ein Interferenzmuster 114 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
3 zeigt das mit der Laserstrahlung 110 bearbeitete Objekt 104 aus 1 in einer Aufsicht.
4 zeigt die Glasoberfläche 106 aus 3 in einer Seitenansicht.
5 zeigt ein weiteres Objekt 204 mit bearbeiteter Glasoberfläche 106 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird angemerkt, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente oder Komponenten mit denselben Bezugszahlen versehen sind, oder mit Bezugszahlen, die sich nur in der ersten Ziffer unterscheiden. Solche Merkmale bzw. Komponenten, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten in einer anderen Figur gleich oder zumindest funktionsgleich sind, werden nur bei ihrem ersten Auftreten in dem nachfolgenden Text detailliert beschrieben und die Beschreibung wird bei nachfolgendem Auftreten dieser Merkmale und Komponenten (bzw. der entsprechenden Bezugszahlen) nicht wiederholt.
1 zeigt eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 100 eine Objektaufnahme 102 zum Aufnehmen eines Objektes 104 auf. Das Objekt 104 kann gemäß einer Ausführungsform eine Glasoberfläche 106 aufweisen, d. h. eine Oberfläche, die aus Glas gebildet ist. Die Glasoberfläche 106 kann hierbei durch eine Glasbeschichtung gebildet sein, die auf einem Körper des Objektes 104 aufgebracht ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Objekt 104 ein Glaskörper, wobei die Glasoberfläche 106 eine Oberfläche des Glaskörpers ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Objektaufnahme 102 durch einen Tisch gebildet sein, auf welchem das Objekt 104 anordenbar, beispielsweise auflegbar ist. Eine Fixierung des Objektes 104 bezüglich der Objektaufnahme 102 kann durch übliche Maßnahmen erfolgen oder beispielsweise allein durch das Gewicht des Objektes 104.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Objektbearbeitungsvorrichtung 100 eine optische Anordnung 108 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung 108 ausgebildet zum Empfangen von Laserstrahlung 110 eines CO2-Lasers 112. Gemäß einer Ausführungsform kann der CO2-Laser 112 Teil der Objektbearbeitungsvorrichtung 100 sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der CO2-Laser ein separates Element sein, welches mit der Objektbearbeitungsvorrichtung 100 (genauer mit der optischen Anordnung 108 der Objektbearbeitungsvorrichtung 100) optisch koppelbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung 108 ausgebildet, um aus der Laserstrahlung 110 ein Interferenzmuster 114 auf der Glasoberfläche zu erzeugen. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die optische Anordnung 108 ausgebildet, um in bekannter Weise die Laserstrahlung 110 in zwei Teilstrahlen 116, 118 aufzuspalten, die auf der Glasoberfläche 106 interferieren und dadurch das Interferenzmuster 114 ausbilden, beispielsweise wie in 1 dargestellt. Mit anderen Worten ist die optische Anordnung 108 gemäß einer Ausführungsform ausgebildet, um die Laserstrahlung 110 in Form von zwei interferierende Teilstrahlen auf die Glasoberfläche 106 zu richten. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die optische Anordnung 108 ausgebildet sein, um drei oder mehr interferierende Teilstrahlen zu bilden. Die mindestens zwei Teilstrahlen 116, 118 (d. h. die von der optischen Anordnung 108 abgegebene Laserstrahlung 110, welche das Interferenzmuster 114 bildet) werden hierin auch als Interferenzstrahlung 120 bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 100 eingerichtet zum Bewegen der Interferenzstrahlung 120 und der Glasoberfläche 106 relativ zueinander. Gemäß einer Ausführungsform weist die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 100 zu diesem Zweck eine Aktoranordnung 122 auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Aktoranordnung 122 mindestens einen Aktor auf, beispielsweise einen ersten Aktor 124 zum Bewegen der optischen Anordnung 108 und/oder einen zweiten Aktor 126 zum Bewegen der Objektaufnahme 102, beispielsweise wie in 1 dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Aktoranordnung 122 ausgebildet, um den Strahlengang und die Glasoberfläche relativ zueinander in mindestens zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen zu bewegen. Auf diese Weise ist eine beliebige Bewegung in zwei Dimensionen realisierbar. Beispielsweise kann ein erster Aktor (beispielsweise der erste Aktor 124) für eine Bewegung in einer ersten Richtung ausgebildet sein und ein zweiter Aktor (beispielsweise der zweite Aktor 126) kann für eine Bewegung in einer zweiten Richtung ausgebildet sein, die sich quer (beispielsweise senkrecht) zu der ersten Richtung erstreckt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aktoranordnung 122 für eine Bewegung in drei Dimensionen ausgebildet.
Allgemein ist die Aktoranordnung ausgebildet zum Bewegen der Interferenzstrahlung 120 und der Glasoberfläche 106 relativ zueinander. Das Bewegen kann mindestens eines von dem Folgenden umfassen: ein lineares Bewegen der Interferenzstrahlung 120 und der Glasoberfläche 106 relativ zueinander; ein Drehen der Interferenzstrahlung 120 und der Glasoberfläche 106 relativ zueinander. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Aktoranordnung eine Aktoranordnung eines Roboterarmes sein, welcher die optische Anordnung 108 (und optional den CO2-Laser 112) trägt. In jedem Fall ist der CO2-Laser 112 mit der optischen Anordnung 108 optisch gekoppelt, beispielsweise über einen geeigneten Strahlungsweg, welcher zur Führung der Laserstrahlung 110 beispielsweise optische Elemente (wie beispielsweise optische Fasern, Spiegel, etc.) aufweisen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die optische Anordnung 108 ausgebildet und bezüglich der Glasoberfläche 106 angeordnet, so dass benachbarte Intensitätsmaxima des Interferenzmusters 114 einen Abstand aufweisen, der in einem Bereich zwischen 10 µm und 500 µm, beispielsweise in einem Bereich zwischen 50 µm und 150 µm, liegt.
2 zeigt ein Interferenzmuster 114 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände. Gemäß einer Ausführungsform weist das Interferenzmuster 114 eine Vielzahl von Intensitätsmaxima 130 auf, welche in 2 schematisch durch Kreise dargestellt sind. Der Abstand zweier benachbarter Intensitätsmaxima 130 ist gemäß einer Ausführungsform zwischen den Punkten maximaler Intensität definiert, beispielsweise wie in 2 bei 132 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Interferenzmuster 114 ein periodisches Interferenzmuster.
3 zeigt das mit der Laserstrahlung 110 bearbeitete Objekt 104 aus 1 in einer Aufsicht. Gemäß einer Ausführungsform wird in der Glasoberfläche 106 des Objektes 104 durch das Interferenzmuster 114 eine Oberflächenstruktur 133 erzeugt, welche eine physikalische Eigenschaft der Glasoberfläche im Vergleich zu der unbearbeiteten Glasoberfläche ändert. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform die Oberflächenstruktur 133 eine Vielzahl von parallelen Furchen umfassen, von denen einige in 3 mit 134 bezeichnet sind.
Die typische Wellenlänge eines CO2-Lasers ist geeignet, um die parallelen Furchen 134 so auszubilden, dass ein Kontaktwinkel der Glasoberfläche 106 mit einer Flüssigkeit verändert wird.
4 zeigt die Glasoberfläche 106 aus 3 in einer Seitenansicht, wobei schematisch zur Verdeutlichung ein Flüssigkeitstropfen 136, beispielsweise ein Wassertropfen, und der zugehörige Kontaktwinkel 138 eingezeichnet sind. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die Glasoberfläche 106 im Bereich der Oberflächenstruktur 133 hydrophiler als in einem unbearbeiteten Bereich 135.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberflächenstruktur 133 uniaxial ausgebildet bzw. wird die physikalische Eigenschaft der Glasoberfläche 106 uniaxial oder anisotrop verändert. Beispielsweise wird gemäß einer Ausführungsform ein auf die Oberflächenstruktur 133 aufgebrachter Flüssigkeitstropfen (in 3 nicht dargestellt) in einer Längsrichtung 140 entlang der Oberflächenstruktur 133 verteilt, wohingegen eine Ausbreitung des Flüssigkeitstropfens senkrecht zu der Längsrichtung 140 nahezu vermieden wird. Mit anderen Worten kann durch eine Bearbeitung einer Glasoberfläche gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände ein gerichtetes Fließen von Flüssigkeiten entlang der Glasoberfläche erreicht werden. Es versteht sich, dass durch entsprechende Formgebung des bearbeiteten Bereichs ein gerichtetes Fließen entlang von beliebig geformten Pfaden auf der Glasoberfläche realisiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Oberflächenstruktur isotrop und die physikalische Eigenschaft der Glasoberfläche 106 ist durch die Oberflächenstruktur isotrop verändert. Dies kann beispielsweise durch ein geeignetes Interferenzmuster 114 oder eine geeignete relative Bewegung der Glasoberfläche und des Strahlengangs (bzw. des Interferenzmusters) zueinander erreicht werden.
5 zeigt ein weiteres Objekt 204 mit bearbeiteter Glasoberfläche 106 gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Oberflächenstruktur 233 eine Vielzahl von ersten parallelen Furchen 134, eine Vielzahl von zweiten parallelen Furchen 234, die bezüglich der ersten parallelen Furchen 134 senkrecht angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von dritten parallelen Furchen 334, die schräg zu den ersten parallelen Furchen 134 und den zweiten parallelen Furchen 234 angeordnet sind, beispielsweise wie in 5 dargestellt.
Eine Vielzahl von parallelen Furchen wird hierin auch als ein Satz von parallelen Furchen bezeichnet. Allgemein weist gemäß einer Ausführungsform die Oberflächenstruktur eine Vielzahl von Sätzen paralleler Furchen auf, die quer zueinander verlaufen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Diffusorscheibe realisiert werden, welche einfallendes Licht streut, um beispielsweise den beleuchteten Raumwinkel zu beeinflussen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform realisiert die Oberflächenstruktur 133, 233 ein Beugungsgitter, beispielsweise ein zweidimensionales oder ein dreidimensionales Beugungsgitter.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhafte Anwendungen veranschaulichen und dass eine Vielzahl weiterer Anwendungen durch eine hierin beschriebene Bearbeitung von Glasoberflächen mit einem Interferenzmuster eines CO2-Lasers möglich sind.
Es sollte angemerkt werden, dass eine optische Anordnung oder eine Aktoranordnung, wie es hierin beschrieben sind, nicht auf die dezidierten Entitäten beschränkt ist, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben sind. Vielmehr können die hierin offenbarten Gegenstände auf zahlreiche Weisen implementiert werden, während sie immer noch die offenbarte spezifische Funktionalität liefern.
Es wird darauf hingewiesen, dass jede hierin offenbarte Entität (z. B. Verfahrensschritte, Komponenten, Elemente, Anordnungen und Vorrichtungen) nicht auf eine dezidierte Entität beschränkt ist, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben ist. Vielmehr können die hierin beschriebenen Gegenstände auf verschiedene Weisen mit verschiedener Granularität auf Vorrichtungs-Niveau oder Verfahrensniveau bereitgestellt sein, während sie immer noch die angegebene Funktionalität liefern. Gemäß anderer Ausführungsformen kann eine Entität konfiguriert sein, um zwei oder mehr Funktionen, wie sie hierin beschrieben sind, zu liefern. Gemäß nochmals anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr Entitäten konfiguriert sein, um zusammen eine Funktion, wie sie hierin beschrieben ist, zu liefern.
Eine Definition einer optischen Anordnung bzw. einer optischen Geometrie unter Bezugnahme auf eine Laserstrahlung kann selbstverständlich auch analog definiert werden unter Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung, und umgekehrt. Insofern offenbart hierin jede Bezugnahme auf eine Laserstrahlung analog eine Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der vorliegenden Offenbarung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale verschiedener Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offenbart anzusehen sind. Ferner sollte erwähnt werden, dass Begriffe wie „ein“ oder „eines“ eine Mehrzahl nicht ausschließen. Begriffe wie „enthaltend“ oder „aufweisend“ schließen weitere Merkmale oder Verfahrensschritte nicht aus. Folglich steht gemäß einer Ausführungsform der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „unter anderem aufweisend“. Gemäß einer weiteren Ausführungsform steht der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „bestehend aus“. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Begriff „eingerichtet für“ unter anderem die Bedeutung „konfiguriert um“. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollten. Ferner sollte angemerkt werden, dass Bezugszeichen in der Beschreibung und die Bezugnahme der Beschreibung auf die Zeichnungen nicht als den Umfang der Beschreibung einschränkend ausgelegt werden sollen. Vielmehr veranschaulichen die Zeichnungen nur eine exemplarische Implementierung einer bestimmten Kombination von mehreren Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände, wobei jede andere Kombination von Ausführungsformen ebenso möglich und mit dieser Anmeldung als offenbart anzusehen ist.
Zusammenfassend bleibt festzustellen:
Offenbart wird ein Verfahren aufweisend: Erzeugen eines Interferenzmusters auf einer Glasoberfläche zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche, wobei das Interferenzmuster durch eine Laserstrahlung eines CO2-Lasers erzeugt wird. Ferner wird eine entsprechende Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und eine entsprechende Verwendung eines Interferenzmusters eines CO2-Lasers offenbart.

Claims

Verfahren aufweisend: Erzeugen eines Interferenzmusters (114) auf einer Glasoberfläche (106) zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche (106); wobei das Interferenzmuster (114) durch eine Laserstrahlung (110) eines CO2-Lasers erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei benachbarte Intensitätsmaxima (130) des Interferenzmusters (114) einen Abstand (132) aufweisen, der in einem Bereich zwischen 10 µm und 500 µm liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei benachbarte Intensitätsmaxima (130) des Interferenzmusters einen Abstand (132) aufweisen, der in einem Bereich zwischen 50 µm und 150 µm liegt.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: Bewegen der Glasoberfläche (106) und eines Strahlengangs der Laserstrahlung (110), welcher auf Glasüberfläche (106) mündet, relativ zueinander, wobei während des Bewegens mindestens zeitweise das Interferenzmuster (114) auf der Glasoberfläche (106) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Bewegen des Strahlengangs und der Glasoberfläche (106) relativ zueinander in mindestens zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen erfolgt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Glasoberfläche (106) eine Oberfläche eines Quarzglases oder eines Borsilikatglases ist.
Oberflächenbearbeitungsvorrichtung (100) aufweisend: eine Objektaufnahme (102) zum Aufnehmen eines Objektes (104), welches eine Glasoberfläche (106) aufweist; eine optische Anordnung (108) zum Empfangen von Laserstrahlung (110) eines CO2-Lasers, wobei die optische Anordnung (108) ausgebildet ist, um aus der Laserstrahlung (110) ein Interferenzmuster (114) auf der Glasoberfläche (106) zu erzeugen zum dadurch Bearbeiten der Glasoberfläche (106).
Verwendung eines Interferenzmusters (114) eines CO2-Lasers zur Änderung einer Oberflächeneigenschaft einer Glasoberfläche (106).
Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Änderung einer Oberflächeneigenschaft mindestens eine von den Folgenden umfasst: eine Veränderung eines Kontaktwinkels (138) der Glasoberfläche (106) mit einer Flüssigkeit; eine Veränderung einer optischen Eigenschaft der Glasoberfläche (106).
Verwendung nach irgendeinem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Änderung einer Oberflächeneigenschaft eine anisotrope Änderung einer Oberflächeneigenschaft ist.