DE202004011832U1 - Light beam blocking system for machining laser with synchronized triggering uses chopper disk with opaque sectors and laser trigger pulses may be synchronized with rotation of disk - Google Patents

Light beam blocking system for machining laser with synchronized triggering uses chopper disk with opaque sectors and laser trigger pulses may be synchronized with rotation of disk Download PDF

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Abstract

The pulsed laser (10) may be of a known type with a current pulse supply (8). It has a 100% reflecting mirror (6) at one end and a partially reflecting mirror (7) at the other end. Light (14) escaping from the partially reflecting mirror is blocked at regular or irregular intervals by a motor-driven (18) chopper disk (12). A detector (26) with a light source (20) and a light receiver (22) monitors the rotation of the disk and is connected to a synchronization circuit (24) connected to the laser pulse generation circuit. When the beam passes through the disk it falls on a workpiece (16).

Description

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Die Erfindung betrifft einen gepulsten Laser, insbesondere einen Excimerlaser und F2-Laser, und sie betrifft insbesondere die synchrone Triggerung eines schaltenden Sperrelements.The invention relates to a pulsed laser, in particular an excimer laser and F 2 laser, and it relates in particular to the synchronous triggering of a switching blocking element.

Stand der TechnikState of the art

Gepulste Laser 10, insbesondere sogenannte Excimerlaser (einschließlich Exciplexlaser) und F2-Laser, weisen eine mit Lasergas gefüllte Laserkammer 2 auf, in der zwei Elektroden 4 üblicherweise parallel zur optischen Achse eines Laserresonators angeordnet sind (siehe 1a). Der Laserresonator besteht im einfachsten Fall aus einer Laserkammer 2 und zwei Spiegeln 6 und 7. Der Spiegel 6 hat einen Reflektionsgrad von 100%. Der Spiegel 7 hat einen Reflektionsgrad von kleiner als 100% und stellt somit den Auskoppelspiegel dar. Der Laserstrahl 14 tritt durch den Spiegel 7 aus dem Laser 10 aus. Die Elektroden 4 dienen der sogenannten Hauptentladung des Lasers. Zwischen ihnen wird eine Gasentladung gezündet. Dabei werden Hochspannungskondensatoren durch eine Spannungsversorgung 8 aufgeladen und durch einen geeigneten Schalter (nicht eingezeichnet) über die Elektroden entladen. Somit können Laserpulse einer bestimmten Repetitionsrate erzeugt werden. Um eine effektive Anregung des Lasergases für die Gasentladung zu erreichen, erfolgt vor dem Einsetzen der Hauptentladung eine Vorionisierung. Auch die Vorionisierung wird häufig mittels gesonderter, Elektroden durchgeführt, zwischen denen ein Funke gezündet wird. Weitere Details zu gepulsten Lasern sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.Pulsed lasers 10 , in particular so-called excimer lasers (including exciplex lasers) and F 2 lasers, have a laser chamber filled with laser gas 2 on, in which two electrodes 4 are usually arranged parallel to the optical axis of a laser resonator (see 1a ). In the simplest case, the laser resonator consists of a laser chamber 2 and two mirrors 6 and 7 , The mirror 6 has a degree of reflection of 100%. The mirror 7 has a degree of reflection of less than 100% and thus represents the decoupling mirror. The laser beam 14 steps through the mirror 7 from the laser 10 out. The electrodes 4 serve the so-called main discharge of the laser. A gas discharge is ignited between them. High voltage capacitors are powered by a power supply 8th charged and discharged through a suitable switch (not shown) over the electrodes. Laser pulses of a certain repetition rate can thus be generated. In order to achieve an effective excitation of the laser gas for the gas discharge, pre-ionization takes place before the main discharge begins. Preionization is also often carried out using separate electrodes, between which a spark is ignited. Further details on pulsed lasers are well known in the prior art.

Die vorgenannten gepulsten Laser können bei der Materialbearbeitung oder im medizinischen Bereich eingesetzt werden. Hierbei ist es meistens notwendig, dass eine gewisse Anzahl von Laserimpulsen auf das zu bearbeitende Werkstück fällt und die Laserimpulse eine konstante Energie aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn der Laser ständig bei konstanten Betriebsbedingungen arbeitet, was aber durch die industriellen Anwendungen oftmals nicht der Fall ist. Gerade im industriellen Bereich will man nun einzelne Laserpulse oder unterschiedlich lange Pulszüge mit unterschiedlich langen Pausen erzeugen. Eine Lösungsvariante, einen gepulsten Strahl bei Bedarf ein- und auszuschalten besteht darin, eine entsprechende Triggerung der Laserentladung zu bewirken. Allerdings ist die Pulshöhe bei Lasern im allgemeinen von der Pulsfrequenz bzw. von der Länge der Pause zum vorhergehenden Puls abhängig. Außerdem ändern sich die thermischen Verhältnisse im Laser in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz bzw. den Pulspausen. Somit ist es schwierig bei dieser Betriebsweise konstante Pulshöhen bzw. konstante Pulsenergien zu erzeugen und es muß nach anderen Lösungen gesucht werden.The The aforementioned pulsed lasers can be used used in material processing or in the medical field become. It is usually necessary to have a certain number of laser pulses falls on the workpiece to be machined and the laser pulses have constant energy. It is advantageous if the laser constantly works at constant operating conditions, which is due to the industrial applications is often not the case. Especially in industrial area you want individual laser pulses or different long pulse trains with breaks of different lengths. A solution variant, there is a pulsed beam on and off if necessary in triggering the laser discharge accordingly. Indeed is the pulse height with lasers in general from the pulse frequency or from the length of the Pause depending on the previous pulse. In addition, the thermal change conditions depending on the laser from the pulse frequency or the pulse pauses. So it's difficult constant pulse heights or constant pulse energies in this mode of operation to generate and it has to other solutions be searched for.

Eine andere Lösungsvariante, den gepulsten Strahl bei Bedarf ein- und auszuschalten, ohne die Entladung auszusetzen, besteht darin, außerhalb oder innerhalb des Laserresonators einen mechanischen Schalter anzuordnen. Ein solcher mechanischer Schalter kann durch eine geeignete Steuerschaltung bei Bedarf in den Laserstrahlengang hineingebracht werden und wieder aus dem Laserstrahlengang herausgenommen werden. Dadurch kann ein gewünschtes Laserpulsmuster erzeugt werden. Allerdings ist solch ein mechanischer Schalter meistens zu träge, da die Laserpulse in einer hochrepetitierenden Folge auf das Werkstück treffen müssen.A other solution variant, switching the pulsed beam on and off as required without discharging exposing is outside or to arrange a mechanical switch within the laser resonator. Such a mechanical switch can be made using a suitable control circuit if necessary be brought into the laser beam path and again be taken out of the laser beam path. This can be a desired Laser pulse patterns are generated. However, such is a mechanical one Switches mostly too slow, because the laser pulses hit the workpiece in a highly repetitive sequence have to.

Eine weitere Lösungsvariante wäre ein akustooptischer Schalter außerhalb des Laserresonators. Ein solcher Schalter kann schnell ein- und ausgeschaltet werden. Nachteilig bei dieser Variante ist, dass der zuvor genannte Schalter kein 100%-iges Schalten eines Laserstahls gestattet. Es können maximal 80% der Laserleistung geschaltet werden.A another solution would be a acousto-optical switch outside of the laser resonator. Such a switch can turn on and off quickly turned off. The disadvantage of this variant is that the The aforementioned switch does not switch 100% of a laser steel allowed. It can a maximum of 80% of the laser power can be switched.

Darüber hinaus sind im Stand der Technik auch noch Pockelszellen bekannt. Pockelszellen arbeiten sehr schnell und sind einfach anzusteuern. Allerdings sind sie für Anwendungen im UV-Bereich teuer und anfällig (z.B. niedrige Zerstörschwelle) und erfordern einen linear polarisierten Laserstrahl.Furthermore Pockels cells are also known in the prior art. Pockels work very quickly and are easy to control. However them for Applications in the UV range expensive and susceptible (e.g. low destruction threshold) and require a linearly polarized laser beam.

Der Erfindung zugrundeliegendes ProblemThe invention underlying problem

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gepulsten Laser, mit einem schaltenden Sperrelement so zu synchronisieren, dass eine entsprechende Sequenz von Laserpulsen auf ein Werkstück trifft.It is the object of the invention, a pulsed laser with a switching Lock element to synchronize so that a corresponding sequence of Laser pulses on a workpiece meets.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung einen gepulsten Laser, insbesondere einen Excimerlaser und F2-Laser vor, mit:To solve this problem, the invention proposes a pulsed laser, in particular an excimer laser and F 2 laser, with:

  • – einem schaltenden Sperrelement- one switching blocking element
  • – einer Synchronisationseinheit- one synchronization unit
  • – einer Laserkammer- one laser chamber

Der Begriff der Laserkammer ist mit dem ebenfalls verwendeten Begriff der Laserröhre identisch. Der Begriff des Laserpulses ist mit dem ebenfalls verwendeten Begriff des Laserstrahls identisch.The Term of the laser chamber is with the term also used the laser tube identical. The term laser pulse is also used with that Concept of the laser beam identical.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, den Laser mit einem schaltenden Sperrelement zu synchronisieren. Hierdurch können auch komplexe Pulsmuster erzeugt werden, ohne die Entladung auszusetzen. In 1b ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform bestehend aus Laser 10 und einer Chopperscheibe 12 dargestellt. In 2 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Chopperscheibe 12 zu sehen. Die Drehrichtung 34 der Chopperscheibe 12 ist ebenfalls eingezeichnet. Die Chopperscheibe 12 besteht bevorzugt aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Die Chopperscheibe 12 besitzt mehrere Öffnungen 30 (in 1b gestrichelt gezeichnet) mit z.B. gleichwinkligen Abständen, durch die ein Laserstrahl 14 ungehindert durchtreten kann. Andere Bereiche 32 der Chopperscheibe 12 (2) bilden ein undurchdringliches Hindernis, d.h. an diesen Stellen wirkt die Chopperscheibe 12 wie ein sperrendes Element für den Laserstrahl 14. Die Chopperscheibe 12 kann man daher auch als einen Schalter oder schaltendes Sperrelement ansehen, das die Laserstrahlung je nach Bedarf mit einer bestimmten Schaltfrequenz ein- bzw. ausschaltet. Die Repetitionsrate des Lasers ist gleich der Schaltfrequenz der Chopperscheibe 12. Der Laserstrahl 14 kann also für eine bestimmte Zeit durch die Öffnung 30 hindurchtreten, d.h. es gibt somit eine Öffnungszeit, während der der Laserstrahl 14 auf ein Werkstück 16 auftreffen kann. Die anderen Bereiche 32 blocken den Laserstrahl 14 ab, d.h. während dieser Sperrzeit wirkt die Chopperscheibe als sperrendes Element. Die Chopperscheibe 12 wird durch einen Motor 18 in Rotation versetzt, wobei die Drehfrequenz weitestgehend konstant gehalten wird. Neben den bereits erwähnten Elementen in 1b und 2 wird auch eine Synchronisationseinheit 24 benötigt. Zur Regelung des Pulsmusters ist es notwendig, dass zwischen Laser 10, Synchronisationseinheit 24 (z.B. eine phase locked loop PLL) und Chopperscheibe 12 Signale (durch Pfeile gekennzeichnet) ausgetauscht werden, derart, dass die Chopperscheibe 12 immer dann in einem offen Zustand ist, sofern das Werkstück 16 bestrahlt werden soll oder umgekehrt in einem geschlossenen Zustand, falls keine Laserstrahlung auf das zu bearbeitende Werkstück 16 fallen soll. Hierzu muß der Synchronisationseinheit 24 ein Signal von der Chopperscheibe 12 zugeleitet werden, welches den Zustand der Chopperscheibe 12 anzeigt. Hierzu kann eine Lichtschranke 26 (in 1b gestrichelt gezeichnet) bestehend aus einer Lichtquelle (Sender) 20 und einem Detektor (Empfänger) 22 verwendet werden. Sofern Licht 25 von der Lichtquelle 20 vom Empfänger 22 registriert wird, ist dies ein Zeichen, dass eine Öffnung in der Chopperscheibe 12 für den Laserstrahldurchgang zur Verfügung steht und somit das Werkstück 16 belichtet werden kann. Der Empfänger 22 muß also ein Signal an die Synchronisationseinheit 24 liefern, an welcher Stelle sich die Chopperscheibe 12 gerade befindet. Immer dann, wenn ein Laserimpuls auf das Werkstück 16 abgegeben werden soll, muß die Synchronisationseinheit 24 einen Triggerbefehl an den Laser liefern, damit ein Laserpuls abgegeben wird. Die Öffnungen der Chopperscheibe 12 haben eine bestimmte Dimension, die größer als der Laserstrahldurchmesser ist. Die Synchronisationseinheit 24 erhält vom Empfänger 22 für eine gewisse Zeitspanne t ein Signal, dass eine Öffnung 30 den Strahlengang für eine Belichtung des Werkstücks 16 freigibt. Die Synchronisationseinheit 24 beinhaltet eine Schaltung, mit der man ein Delay erzeugen kann. Der Laserpuls soll erst nach einer gewissen Zeit einen Puls abgeben und nicht zu dem Zeitpunkt, wo der Empfänger 22 den offenen Zustand meldet. Zu diesem Zeitpunkt steht nämlich noch nicht die komplette Öffnung für den Laserstrahl 14 zur Verfügung und ein Teil des Strahls kann abgeschnitten werden und das Werkstück 16 wird nicht entsprechend bearbeitet. Daher muß die Synchronisationseinheit 24 ein Delay Δt für die Triggerung des Lasers 10 hinzufügen. Dieses Delay Δt sollte so groß sein, dass genau dann ein Laserpuls abgegeben wird, wenn der komplette Laserstrahl 14 durch die Öffnung gelangen kann. Dies ist in 3 graphisch dargestellt. Die Chopperscheibe 12 kann man aber auch so benutzen, dass der Laserpuls einen Bereich der Chopperscheibe 12 trifft, die den Laserstrahl 14 nicht passieren lässt (siehe 3). Hierzu muß das Delay Δt + T/2 betragen, wobei T die Pulsfolgefrequenz, d.h. die Chopperfrequenz darstellt. Somit kann der Laser 10 bei einem solchen Delay ständig Pulse abgeben, obwohl kein Werkstück 16 bearbeitet werden soll, es werden jedoch die eingangs beschriebenen Probleme vermieden. Diverse Pulsmuster lassen sich also durch eine geeignete Wahl des Delays erzeugen. Da die Chopperscheibe 12 als Strahlbarriere benutzt werden kann, können diese Bereiche mit reflektierenden Materialien 36 (siehe 4) versehen werden, da sich ansonsten das Material der Chopperscheibe 12 gegebenenfalls unter dem Einfluß der Laserstrahlung zu sehr erwärmen würde und geschädigt werden könnte. Daher können in den sperrenden Bereichen Spiegel auf die Oberfläche aufgebracht werden. Hierbei handelt es sich nicht um massive Spiegel, da diese zu schwer sind und bei den hohen Drehzahlen Unwuchten erzeugen können. Daher werden die Spiegel als Schichten auf die Chopperscheibe 12 aufgedampft. Somit werden keine zusätzlichen größeren Massen auf der Chopperscheibe 12 befestigt. Durch eine kleine Verkippung (siehe 5) der Chopperscheibe 12 wird die Laserstrahlung von den Spiegeln reflektiert und fällt dann in eine geeignete Strahlenfalle 28, die eventuell auch gekühlt werden kann. Eine weitere Alternative ist, dass auf der Oberfläche der Chopperscheibe 12 schon beim Produktionsprozeß keilförmige Bereiche (siehe 6) erzeugt werden, worauf später die Spiegel aufgedampft werden. Durch diese Technik wird die Laserstrahlung dann in eine Strahlenfalle 28 reflektiert.The invention makes use of the knowledge of synchronizing the laser with a switching blocking element. In this way, complex pulse patterns can also be generated without suspending the discharge. In 1b is a schematic preferred embodiment consisting of laser 10 and a chopper disc 12 shown. In 2 is schematically a preferred embodiment of the chopper disc 12 to see. The direction of rotation 34 the chopper disc 12 is also shown. The chopper disc 12 preferably consists of a metal or a metal alloy. The chopper disc 12 has several openings 30 (in 1b drawn in dashed lines) with, for example, equiangular distances through which a laser beam 14 can pass through unhindered. Other areas 32 the chopper disc 12 ( 2 ) form an impenetrable obstacle, ie the chopper disc acts at these points 12 like a blocking element for the laser beam 14 , The chopper disc 12 can therefore also be seen as a switch or switching blocking element that switches the laser radiation on or off as required with a specific switching frequency. The repetition rate of the laser is equal to the switching frequency of the chopper disk 12 , The laser beam 14 can go through the opening for a certain time 30 pass through, ie there is thus an opening time during which the laser beam 14 on a workpiece 16 can hit. The other areas 32 block the laser beam 14 off, ie the chopper disc acts as a blocking element during this blocking time. The chopper disc 12 is powered by an engine 18 set in rotation, the rotational frequency being kept largely constant. In addition to the elements already mentioned in 1b and 2 also becomes a synchronization unit 24 needed. To regulate the pulse pattern it is necessary that between laser 10 , Synchronization unit 24 (eg a phase locked loop PLL) and chopper disc 12 Signals (indicated by arrows) are exchanged in such a way that the chopper disc 12 is always in an open state, provided the workpiece 16 to be irradiated or vice versa in a closed state if there is no laser radiation on the workpiece to be machined 16 should fall. To do this, the synchronization unit 24 a signal from the chopper disc 12 be supplied, which shows the state of the chopper disc 12 displays. A light barrier can be used for this 26 (in 1b drawn in dashed lines) consisting of a light source (transmitter) 20 and a detector (receiver) 22 be used. Unless light 25 from the light source 20 from the recipient 22 is registered, this is a sign that there is an opening in the chopper disc 12 is available for the laser beam passage and thus the workpiece 16 can be exposed. The recipient 22 must therefore send a signal to the synchronization unit 24 deliver where the chopper disc is 12 is currently located. Whenever there is a laser pulse on the workpiece 16 the synchronization unit must be delivered 24 deliver a trigger command to the laser so that a laser pulse is delivered. The openings of the chopper disc 12 have a certain dimension that is larger than the laser beam diameter. The synchronization unit 24 received from the recipient 22 for a period of time t a signal that an opening 30 the beam path for exposure of the workpiece 16 releases. The synchronization unit 24 includes a circuit that can be used to create a delay. The laser pulse should only emit a pulse after a certain time and not at the time when the receiver 22 reports the open state. At this point, the complete opening for the laser beam is not yet available 14 available and part of the beam can be cut off and the workpiece 16 will not be processed accordingly. Therefore, the synchronization unit 24 a delay Δt for triggering the laser 10 Add. This delay Δt should be so large that a laser pulse is emitted exactly when the complete laser beam 14 can get through the opening. This is in 3 represented graphically. The chopper disc 12 but you can also use it so that the laser pulse covers an area of the chopper disk 12 that hits the laser beam 14 does not let happen (see 3 ). For this purpose, the delay must be Δt + T / 2, where T represents the pulse repetition frequency, ie the chopper frequency. So the laser can 10 continuously emit pulses with such a delay, even though no workpiece 16 to be processed, but the problems described at the beginning are avoided. Various pulse patterns can therefore be generated by a suitable choice of the delay. Because the chopper disc 12 These areas can be used as a radiation barrier with reflective materials 36 (please refer 4 ) must be provided, otherwise the material of the chopper disc 12 possibly under the influence of laser radiation would heat up too much and could be damaged. Therefore, mirrors can be applied to the surface in the blocking areas. These are not massive mirrors because they are too heavy and can cause imbalances at high speeds. Therefore, the mirrors are layered on the chopper disc 12 evaporated. So there are no additional large masses on the chopper disc 12 attached. With a small tilt (see 5 ) the chopper disc 12 the laser radiation is reflected by the mirrors and then falls into a suitable beam trap 28 , which can possibly also be cooled. Another alternative is that on the surface of the chopper disc 12 wedge-shaped areas during the production process (see 6 ) are generated, whereupon the mirrors are later vapor-deposited. With this technique, the laser radiation is then trapped in a beam 28 reflected.

Bisher wurde angenommen, dass die Chopperscheibe 12 außerhalb des Resonators angebracht ist (siehe 1b). Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Chopperscheibe 12 innerhalb des Resonators eingebaut wird (siehe 1c). Z.B. bei Excimer – und F2-Lasern wird durch die Hauptentladung der größte Teil der Energie dem Lasersystem zugeführt und somit bleiben auch im nicht-lasernden Zustand die thermischen Bedingungen des Lasers nahezu stabil.So far it was assumed that the chopper disc 12 is attached outside the resonator (see 1b ). But there is also the possibility that the chopper disc 12 within of the resonator is installed (see 1c ). For example, in the case of excimer and F 2 lasers, most of the energy is supplied to the laser system through the main discharge and the thermal conditions of the laser therefore remain almost stable even in the non-lasering state.

Eine weitere Möglichkeit, gewisse Pulsmuster auf das Werkstück 16 einwirken zu lassen, kann dadurch erzeugt werden, dass man bei fester Repetitionsrate des Lasers die Chopperscheibe 12 mit unterschiedlichen Drehzahlen ansteuert. Dies ist aber nur bei recht einfachen Pulsmustern und bei langsamen Repetitionsratenänderungen möglich, da die Chopperscheibe 12 aufgrund ihrer Trägheit nicht so schnell nachgeregelt werden kann.Another way to put certain pulse patterns on the workpiece 16 Allowing to act can be achieved by having the chopper disc at a fixed repetition rate of the laser 12 controlled with different speeds. However, this is only possible with very simple pulse patterns and with slow repetition rate changes, since the chopper disk 12 cannot be readjusted so quickly due to its inertia.

Die Chopperscheibe 12 kann auch durch ein endloses Band ersetzt werden, in dem sich diverse Öffnungen befinden. Das endlose Band kann über zwei Walzen und über einen oder zwei Motoren in Bewegung versetzt werden. Bei dieser Konstruktion muß das Band und die Walzen aus einem geeigneten Material hergestellt werden, damit die Bewegung konstant und ohne Unterbrechungen erfolgt.The chopper disc 12 can also be replaced by an endless belt with various openings. The endless belt can be set in motion using two rollers and one or two motors. With this construction, the belt and the rollers must be made of a suitable material so that the movement is constant and without interruptions.

Durch die Bestrahlung des Werkstücks 16 laufen physikalische oder chemische Prozesse ab, die das Werkstück in seinen Eigenschaften verändert. Vorstellbar ist auch, dass mit der beschriebenen Erfindung chemische Reaktionen ausgelöst werden, die man z.B. spektroskopisch untersuchen möchte. Weitere Anwendungen sind z.B. das TFT-Annealing, das Maskenschreiben oder die Belichtung von Wafern in der Halbleiterindustrie.By irradiating the workpiece 16 there are physical or chemical processes that change the properties of the workpiece. It is also conceivable that the described invention triggers chemical reactions that one would like to examine, for example, spectroscopically. Other applications include TFT annealing, mask writing or the exposure of wafers in the semiconductor industry.

Claims (11)

Ein Laser zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei der Laser einen Laserresonator beinhaltet und der Laserresonator eine Laserkammer aufweist, die ein Lasergas und Elektroden beinhaltet und der Laser verfügt über eine gepulste elektrische Spannungsversorgung, um einen Laserpuls zu erzeugen, wobei die Repetitionsrate der Laserpulse durch die gepulste elektrische Spannungsversorgung vorgegeben wird und die Laserpulse sich im Laserresonator und außerhalb des Laserresonators entlang eines vorgegebenen Strahlengangs ausbreiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein Sperrelement beinhaltet, das Sperrelement ist so ausgelegt, dass es abwechselnd öffnet und schließt und zwar mit der gleichen Schaltfrequenz wie die Repetitionsrate der Laserpulse und das Sperrelement ist in bezug auf den Laserresonator so angeordnet, dass bei geöffnetem Sperrelement ein Laserpuls auf das Werkstück auftrifft beziehungsweise bei geschlossenem Sperrelement der Laserpuls nicht auf das Werkstück gelangen kann, und der Laser beinhaltet eine Synchronisationseinheit, die Synchronisationseinheit ist mit der Spannungsversorgung verbunden und die Synchronisationseinheit ist so ausgelegt, dass die Phase der Repetitionsrate des Lasers mit der Schaltfrequenz des Sperrelements synchronisiert wird, damit das Sperrelement wahlweise in einem geöffneten oder geschlossenen Zustand während der Erzeugung eines Laserpulses ist.A laser for machining a workpiece, the laser including a laser resonator and the laser resonator having a laser chamber that contains a laser gas and electrodes, and the laser has a pulsed electrical power supply to generate a laser pulse, the repetition rate of the laser pulses by the pulsed Electrical power supply is specified and the laser pulses propagate in the laser resonator and outside the laser resonator along a predetermined beam path , characterized in that the laser contains a blocking element, the blocking element is designed so that it opens and closes alternately and with the same switching frequency as that Repetition rate of the laser pulses and the blocking element is arranged in relation to the laser resonator in such a way that a laser pulse hits the workpiece when the blocking element is open or the laser pulse does not reach the workpiece when the blocking element is closed n can, and the laser includes a synchronization unit, the synchronization unit is connected to the voltage supply and the synchronization unit is designed so that the phase of the repetition rate of the laser is synchronized with the switching frequency of the blocking element, so that the blocking element can be optionally in an open or closed state during the generation of a laser pulse. Ein Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement sich im Laserresonator befindet und wenn das Sperrelement offen ist, wird ein Laserpuls durch die Gasentladung erzeugt, und wenn sich das Sperrelement im geschlossenen Zustand befindet, wird kein Laserpuls durch die Gasentladung erzeugt.A laser according to claim 1, characterized in that this Locking element is located in the laser resonator and if the locking element is open, a laser pulse is generated by the gas discharge, and when the locking element is in the closed state no laser pulse generated by the gas discharge. Ein Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement sich außerhalb des Laserresonators befindet, wobei durch jede Gasentladung ein Laserpuls erzeugt wird und das Sperrelement ist so zwischen dem Laser und dem Werkstück angeordnet, dass der Laserpuls im offenen Zustand des Sperrelements auf das Werkstück treffen kann und das Sperrelement verhindert das Auftreffen des Laserpulses auf das Werkstück in geschlossenem Zustand.A laser according to claim 1, characterized in that this Blocking element itself outside of the laser resonator is located, with each gas discharge Laser pulse is generated and the blocking element is between the Laser and the workpiece arranged that the laser pulse in the open state of the blocking element on the workpiece can hit and the blocking element prevents the laser pulse from striking on the workpiece in the closed state. Ein Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement ein rotierendes Element ist mit mindestens einer Öffnung durch die der Laserpuls durchtreten kann und mindestens einem sperrenden Bereich, durch den der Laserpuls nicht durchtreten kann, das Sperrelement ist offen, wenn sich die Öffnung im Strahlengang befindet und das Sperrelement ist geschlossen, wenn der sperrende Bereich sich im Strahlengang befindet.A laser according to claim 3, characterized in that this Locking element is a rotating element with at least one opening which the laser pulse can penetrate and at least one blocking Area through which the laser pulse cannot pass, the blocking element is open when the opening located in the beam path and the blocking element is closed when the blocking area is in the beam path. Ein Laser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Sperrelement aus einer Vielzahl von Öffnungen besteht, die gleichwinklige Abstände haben und mit sperrenden Bereichen, die sich zwischen den Öffnungen befinden.A laser according to claim 4, characterized in that this rotating locking element consists of a plurality of openings that are equidistant and with blocking areas located between the openings are located. Ein Laser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Sperrelement eine Drehfrequenz aufweist, die Schaltfrequenz des Sperrelements ist gleich zur Drehfrequenz des Sperrelements multipliziert mit der Anzahl der Öffnungen.A laser according to claim 5, characterized in that this rotating locking element has a rotational frequency, the switching frequency the blocking element is equal to the rotational frequency of the blocking element multiplied by the number of openings. Ein Laser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser einen Detektor beinhaltet, der Detektor ist mit der Synchronisationseinheit verbunden und der Detektor ist so angeordnet, damit Öffnungen des Sperrelements im Strahlengang detektiert werden und somit bestimmt werden kann, ob das Sperrelement geöffnet oder geschlossen ist.A laser according to claim 5, characterized in that the Laser includes a detector, the detector is with the synchronization unit connected and the detector is arranged so that openings of the blocking element can be detected in the beam path and thus determined can be whether the locking element is open or closed. Ein Laser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor eine Lichtschranke, bestehend aus einem Sender und einem Empfänger, ist, der Sender befindet sich auf einer Seite des Sperrelements und der Empfänger auf der anderen Seite des Sperrelements, wobei der Sender und der Empfänger in Bezug auf das Sperrelement so angeordnet sind, dass Licht des Senders durch einer der Öffnungen des Sperrelements durchtritt und vom Empfänger registriert wird.A laser according to claim 7, characterized in that the detector is a light barrier, be is composed of a transmitter and a receiver, the transmitter is on one side of the blocking element and the receiver on the other side of the blocking element, the transmitter and the receiver being arranged with respect to the blocking element such that light from the transmitter is transmitted through a the openings of the blocking element passes through and is registered by the recipient. Ein Laser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sperrende Bereich des Sperrelements so angeordnet ist, dass ein auftreffender Laserpuls in eine Strahlenfalle reflektiert wird.A laser according to claim 4, characterized in that the blocking area of the blocking element is arranged in such a way that an incident laser pulse reflects into a beam trap becomes. Ein Laser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement mit einem Motor in Rotation versetzt wird.A laser according to claim 4, characterized in that the locking element is set in rotation by a motor. Ein Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die auftreffenden Laserpulse physikalische oder chemische Prozesse an der Oberfläche des Werkstücks oder im Inneren des Werkstücks auslösen.A laser according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the incident laser pulses are physical or chemical processes on the surface of the workpiece or inside the workpiece trigger.
DE202004011832U 2004-07-28 2004-07-28 Light beam blocking system for machining laser with synchronized triggering uses chopper disk with opaque sectors and laser trigger pulses may be synchronized with rotation of disk Expired - Lifetime DE202004011832U1 (en)

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DE102012020636A1 (en) * 2012-10-20 2014-04-24 Forschungszentrum Jülich GmbH Fachbereich Patente Band-shaped chopper for a particle beam

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