HU217492B - Eljárás és berendezés hengeres sablon gravírozására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás hengeres sablőnők gravírőzására lézersűgársegítségével, amellyel főrgó üreges henger felületét képező fémszitánlevő lakkréteget előírt mintázatnak megfelelően eltávőlítanak. Alakkréteget a mintázat meghatárőzőtt tartőmányaiban főlyamatősanbekapcsőlt lézersűgárral (4) távőlítják el. A lézersűgarat (4) amintázat vőnatkőzó tartőmányának végénél 12–30 ?s tartőmányőn belüllekapcsőlják, és a fémszitáról (8) a lézersűgár (4) útjába visszavertsűgárzást a lézersűgár (4) útjából kicsatőlják. A találmány tővábbáberendezés az eljárás főganatősítására, amely a fémszita (8)hőmlőkőldali csapágyazására szőlgáló, legalább egy csapágyszerkezetet(9, 10), a hengeres fémszitát (8), a henger középvőnala (14) körülfőrgató hajtószerkezetet, a henger középvőnalával (14) párhűzamősanelmőzdítható és eltérítőtükörrel (6) ellátőtt megműnkálóasztalt (15),az eltérítőtükörrel (6) eltéríthető lézersűgarat (4) előállítógázlézert (1), a hajtószerkezetet, a megműnkálóasztal (15) mőzgatását,valamint a gázlézert (1) vezérlő vezérlőszerkezetet (21) tartalmaz. Agázlézer (1) lineárisan pőlarizált lézersűgár (4) kibőcsátásáraalkalmasan van kiképezve, és a sűgárútban az eltérítőtükör (6) éspőlarizátőr között a fémszitáról (8) visszavert sűgárzás rezgésisíkját a gázlézer (1) által kibőcsátőtt lézersűgárhőz (4) rezgésisíkjáhőz képest 90ř-kal elfőrgató szerkezet (25) van elrendezve. ŕ

Description

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

HU 217 492 B

HU 217 492 Β

A találmány tárgya eljárás hengeres sablonok gravírozására lézersugár segítségével, amellyel forgó üreges henger felületét képező fémszitán levő lakkréteget előírt mintázatnak megfelelően eltávolítunk. A találmány tárgya továbbá berendezés az eljárás foganatosítására, amely a fémszita homlokoldali csapágyazására szolgáló legalább egy csapágyszerkezetet, a hengeres fémszitát, a henger középvonala körül forgató hajtószerkezetet, a henger középvonalával párhuzamosan elmozdítható és eltérítőtükörrel ellátott megmunkálóasztalt, az eltérítőtükörrel eltéríthető lézersugarat előállító gázlézert, a hajtószerkezetet, a megmunkálóasztal mozgatását, valamint a gázlézert vezérlő vezérlőszerkezetet tartalmazó önmagában ismert munkaállomás.

Hengeres sablon előállításakor szokásosan üreges fémhengerből indulnak ki, amelynek külső felületén szerves lakkból képzett vékony réteg van, és saját falvastagsága is igen kicsi. Az üreges fémhengeren nagyszámú és egymáshoz igen közel levő átmenőnyílás van kiképezve, amelyeket a szerves lakk tömören lezár. Egy mintázatnak vagy képnek az előállításához az üreges fémhengert, amelyet tehát egy fémszita képez, esztergapadhoz hasonló berendezésbe fogják be két végénél fogva, és pontosan körkörösen megforgatják. Az üreges henger középvonalával párhuzamosan vezetett lézersugarat a középvonallal párhuzamosan mozgatható eltérítőtükörrel úgy irányítanak, hogy merőlegesen essen rá az üreges henger palástjára. Ezt a lézersugarat egy lencserendszer segítségével úgy fókuszálják, hogy igen kis átmérőjű fókuszfoltja pontosan a henger palástfelületére essen. Amikor a lézersugarat bekapcsolják, akkor az előírt mintázat képének megfelelően a szerves lakk elpárolgás útján eltávolítható az üreges henger palástfelületéről, és ekkor a lézersugár egy szakaszát az üreges henger középvonalának irányában vezetik és magát az üreges hengert forgatják. A lakk eltávolított tartományaiban, amelyeket mintázati tartományoknak nevezhetünk, az üreges henger átmenőnyílásai szabaddá válnak, és ezeken át egy későbbi lépésben valamilyen viszkózus anyag, például nyomtatópaszta átpréselhető.

A lézersugár előállításához szokásosan gáztöltésű teljesítmény lézert használnak, amely általában véve lézerközegként szén-dioxidot tartalmaz. Mikor egy ilyen fajtájú gázlézert lekapcsolnak, akkor a lekapcsolási időtől függően a lézersugár különböző energialecsengést mutat. A lekapcsolási idő hossza lényegében véve a lézergáz összetételétől függ. A lekapcsolási idő helytelen megválasztása azzal a jelentős veszéllyel jár, hogy a mintázat képében a szélek szerkezete olyan módon alakul, hogy nem elégíti ki az élességgel szemben manapság állított követelményeket.

Másrészt a lakkréteg eltávolításához felhasznált lézersugárzás energiáját mindig egy kicsit nagyobbra választják, mint amennyi fedezné a lakk elpárologtatásához szükséges energiát. A sugárzás fölös energiáját a lakkréteg alatt fekvő fémes szitafelület reflektálja. Ez ahhoz vezet, hogy a gázlézer emiatt biztonságosan nem kapcsolható.

Egy megfelelő teljesítményű szén-dioxid-lézert többnyire állandó vagy váltakozó elektromágneses mezőkkel geijesztenek. Egyenáramú geijesztés esetében az elektródok a gázáramban állnak, és a lézersugár kibocsátását több kV nagyságú feszültség fel-, illetve lekapcsolásával irányítják. Váltakozó geqesztőmező esetében az elektródok a gázáramon kívül és azzal párhuzamosan helyezkednek el a gázáramot irányító üvegcsövön kívül, és a mező az üvegcső falán át merőlegesen irányul a cső középvonalára, mégpedig a néhány száz kHz-50 MHz frekvenciatartományban.

A lézerfolyamat előfeltételeként a lézergáz metastabil szinten energiát képes tárolni, ami azonban egyúttal azzal a hátránnyal is jár, hogy az elektromos gerjesztés lekapcsolása után a lézergázban latens módon energia marad vissza, ami által különösen a jelen esetben a fémhenger felületéről reflektált maradék sugárzás az elektromos gerjesztés lekapcsolása után magából a metastabil energiaszintből kisülést hozhat létre. Ennek az a következménye, hogy a lézersugár igen egyenetlenül kapcsolható le, ami által a minta gravírozási szélei igen pontatlanokká válhatnak.

A lézer elektromos bekapcsolási időszaka alatt is, vagyis azon időtartam alatt, mikor bekapcsoljuk az elektromos gerjesztést, az említett reflexiók akaratlanul igen nagy és igen rövid impulzusteljesítményt okozhatnak a lézersugárzásban, amely esetenként roncsolhatja a fémszita felületét. Ezen túlmenően a fókuszált lézersugár által előállított gravírozási vonal szélességében is pulzáló jellegű változások figyelhetők meg. Mivel ezek a jelenségek nem csupán a gravírozás minőségének romlását okozzák, hanem a hordozó szilárdságának csökkenését is magukkal vonják, kívánatos ezek megakadályozása.

A találmánnyal célunk a kezdetben hivatkozott hengersablon-gravírozási eljárás oly módon való továbbfejlesztése, hogy jobb minőségű mintázati képet lehessen elérni, különösen a gravírozási szélek élességének tekintetében. A találmány révén elérendő további cél az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés kidolgozása.

A kitűzött célt olyan eljárással éljük el, amely alkalmas hengeres sablonok gravírozására lézersugár segítségével, amellyel forgó üreges henger felületét képező fémszitán levő lakkréteget előírt mintázatnak megfelelően eltávolítunk, a továbbfejlesztés értelmében a mintázat meghatározott tartományaiban a lakkréteget folyamatosan bekapcsolt lézersugárral távolítjuk el, a lézersugarat a mintázat vonatkozó tartományának végénél 12-30 ps tartományon belül lekapcsoljuk, és a fémszitáról a lézersugár útjába visszavert sugárzást a lézersugár útjából kicsatoljuk.

Úgy találtuk, hogy a fenti intézkedések adott kombinációja révén igen éles szélszerkezetű, illetve igen pontos gravírozási szélek keletkeznek, ha a forgó fémszita felületi sebessége > 2 m/s, de legfeljebb 12-13 m/sec tartományban választjuk meg. így valamely mintatartomány belsejében folyamatosan bekapcsolt lézersugárral kifogástalan energiastabilizáció érhető el, és a mintaszerkezet szélénél a lézersugár lekapcsolásakor az energia mindig saját maximális értékéről esik le, és ezáltal az energiaátmenet meredekebbé, ennek folytán pedig az élszerkezet élesebbé válik. A 12-30 ps tartományban

HU 217 492 Β levő rövid lekapcsolási időknek köszönhetően a lézersugár energiája különösen gyorsan leesik, és ezáltal az üreges hengeres fémszita megválasztott forgási sebessége mellett nem keletkeznek hátrányosan ható szerkezeti elmosódások. A fémhengerről visszavert sugárzás kicsatolása révén továbbá lehetővé válik a lézer biztos lekapcsolása, ami ugyancsak hozzájárul a gravírozási szélek javulásához.

A lézersugár lekapcsolására szolgáló időtartamot alkalmas módon előre beállítjuk, mégpedig a lézergáz összetételének változtatása révén.

Szén-dioxid-lézer esetében ez a változtatás a CO₂-, N₂- és He-gáz-összetevőkre vonatkozik. Ha ezek koncentrációját például 14%, 18% és 68% arányban választjuk meg, akkor egy viszonylag „lassú” gázkeveréket kapunk, amelynek lekapcsolási ideje 25-30 ps tartományban van 100%-os lézerteljesítmény esetén. 65% lézerteljesítmény esetén gyorsabb gázkeverék nyerhető 16% CO₂-, 4% N₂- és 80% He-összetétel esetén, amelynek lekapcsolási időtartama 12-15 ps tartományban van.

A találmány szerinti eljárás egyik igen előnyös foganatosítási módja esetében a lézersugár a mindenkori mintatartomány végének elérése előtt a lekapcsolási időtartamtól függő időszakkal korábban lekapcsolható. Ezáltal a gravírozási szél kismértékben csökkenthető, ami különösen hosszabb lekapcsolási idők esetében előnyös, mikor is ily módon az egymást követő mintatartományok közötti távolságok az előírt mintázati képpel összhangban tarthatók, mivel a gázlézer bekapcsolási ideje általában véve a lekapcsolási időnek csupán a töredékét teszi ki, ami miatt egyébként az egymást követő mintatartományok egymáshoz közelebb kerülnének. A két minta minősége ezáltal számottevő mértékben javítható.

A találmány egy további előnyös foganatosítási módja esetében az előnyösen nagyjából 1 kW teljesítményű lézersugárból visszavert sugárzás kicsatolásához a lézersugarat először lineárisan polarizáljuk, majd ezután egy további polarizációs szűrőn bocsátjuk át, mielőtt még nagyjából két egyforma és egymásra merőleges irányban álló sugárösszetevőre bontjuk fel, amelyek egymáshoz képest fázisban 90° értékkel el vannak tolva a lakkrétegre való beesés előtt. A találmány szerinti gravírozási eljáráshoz előnyösen egy olyan lézerelrendezés használható, amely eleve lineárisan polarizált lézersugarat bocsát ki, és ilyen állapotban lép be a sugár a kívánt útvonalba. Itt járulékosan egy polarizátor van elrendezve, amely a lineárisan polarizált és a megmunkálási helyre irányított sugárzást a polarizátor felépítésétől függően a kívánt helyre bocsátja vagy oda téríti. Mivel ennek a polarizátornak (analizátornak) meg kell akadályoznia, hogy a megmunkálási helyről visszavert sugárzás visszakerüljön a lézerrezonátorba és oda belépjen, a lézersugár további útvonalában egy fázistoló rendszer van elhelyezve, amely minden átlépéskor a lineárisan polarizált lézersugár egymásra merőleges és nagyjából egyforma nagyságú két összetevőjét nagyjából negyed hullámhosszal egymáshoz képest fázisában eltolja. A sugár irányában tekintve a polarizátor térben úgy helyezkedik el a megmunkálási helyre irányított és a lézerből kilépő sugárzás polarizációs síkjának helyzetéhez képest, hogy ez a sugárzás lehetőleg csillapítatlanul jusson el a megmunkálási helyre. Ez az utóbbi feltétel egyébként vonatkozik a berendezés továbbiakban ismertetett építőelemeire, tehát a fázistoló egység elemeire is, amelyek részt vesznek a lézersugár további irányításában, illetve terelésében. Különösen jól kielégíthetők ezek a követelmények abban az esetben, ha dielektromos vékony rétegekből felépített szerkezeti elemeket alkalmazunk. Az ilyen szerkezeti elemek a céltól függően kiképezhetők mind polarizációra, mind áteresztésre és reflexióra, és azzal az előnnyel járnak, hogy a sugár beesési irányához és a polarizációs irányhoz viszonyítottan térbelileg helyesen elrendezve segítségükkel kiváló áteresztési (transzmisszió) és visszaverési (reflexió) értékek érhetők el.

A polarizátor mögött elrendezett fázistoló rendszer több kitérítőtükörből áll, amelyek eltérő rétegszerkezettel vannak kiképezve. A rendszer első kitérítőtükre úgy van elrendezve, hogy a sugárirányból és az arra merőleges irányból a tükörfelülethez képesti beesési sík a lézersugár polarizációs síkjával egy véges nagyságú és előnyösen 45° értékű azimutszöget zár be. Ezáltal a lézersugár polarizációs iránya a beesési síkkal párhuzamos fényhullámra (p-hullámra) és egy erre merőleges fényhullámra (s-hullámra) oszlik szét. Az egyes vékony rétegek eltérő vastagsága eltérő fázistolást hoz létre a kitérítőtükrökön való visszaverődésnél a p-hullámok és az s-hullámok esetében. Egy kiviteli alak esetében egy lambda-negyedes tükör három 0°-os tükörrel van kombinálva. A lambda-negyedes tükrön való viszszaverődéskor a p-hullám az s-hullámhoz képest időben 90° fázisszöggel, vagyis egynegyed hullámhosszal eltolódik. Egy 0°-os tükör esetében a visszaverődés úgy történik, hogy a p-hullám és az s-hullám között egyáltalán nem keletkezik fáziseltolódás. A geometriai vagy szerkezeti sorrend, amelyben a 0°-os tükrök és a lambda-negyedes tükör egymáshoz képest elhelyezkednek, nem bír jelentőséggel. Egyetlen lambdanegyedes tükör helyett két lambda-nyolcados tükör is használható, amelyek rendre a hullámhossz nyolcadának megfelelő fáziseltolást okoznak a vonatkozó hullámúiban, és ezáltal az összes fáziseltolás ugyancsak 'Λ hullámhosszt tesz ki.

A fázistoló szerkezet a lineárisan polarizált lézersugárból cirkulárisán vagy adott esetben elliptikusán polarizált lézersugarat állít elő. Ezt a továbbiakban tetszőleges számban alkalmazható 0°-os reflektorok a gravírozandó sablonfelületre irányítják, és ott egy optikai rendszer fókuszálja. A fémfelületről lehetőleg merőlegesen visszavert sugár ismételten áthalad a fázistoló szerkezeten, és a fordított irányú áthaladás során a fázistoló szerkezet ismételten további 90° fázisszöggel, illetve 'A hullámhosszal eltolja a p-hullám fázisát az shullámhoz képest. így tehát a visszafutó hullám ily módon előálló 180° értékű fázistolása révén a sugár ismételten lineárisan polarizálttá válik, és polarizációs síkja 90° értékkel elfordul a megmunkálási hely felé haladó sugár polarizációs síkjához képest. Az ezen polarizációs iránnyal rendelkező sugarat azonban a polarizátor

HU 217 492 Β már nem engedi vissza a lézerbe, hanem attól eltéríti, és megakadályozza, hogy bejusson a lézerrezonátorba.

A találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakja esetében a fázistoló szerkezet, illetve a rezgési síkot elforgató szerkezet kialakítható a sugárirányban egymás után levő, Brewster-szög alatt elrendezett nagy törésmutatójú dielektrikum síktárcsával, valamint egy kettősen törő kristálylapkával.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti lézeres gravírozóberendezés áttekintő nézeti képe, a 2. ábra az 1. ábrához hasonló lézeres gravírozóberendezés felülnézete, a 3. ábra a berendezés fázistoló szerkezetének első kiviteli alakja, a 4. ábra a fázistoló szerkezet második kiviteli alakja.

A találmányt a továbbiakban a rajzok alapján részleteiben is ismertetjük.

Az 1. ábra a találmány szerinti berendezést mutatja, amely 1 gázlézert, jelen esetben CO₂-lézert tartalmaz, amely 2 kilépőnyílásán át 3 kitérítőtükörre beeső 4 lézersugarat bocsát ki, amely 4 lézersugár függőleges irányban polarizált. Az első 3 kitérítőtükör a 4 lézersugarat 90° szöggel téríti el, az a 25 fázistoló szerkezeten áthaladva második 5 kitérítőtükörre esik be, ahol irányát ismételten 90° szöggel megváltoztatja, és így eredeti haladási irányával ellentétes irányban megy tovább. A 4 lézersugár harmadszorra 6 eltérítőtükörre esik, amely 90° szöggel eltéríti. A harmadik 6 eltérítőtükör után a 4 lézersugarat egy fókuszáló optikai rendszer, a jelen esetben 7 lencse úgy fókuszálja, hogy fokuszfoltja üreges 8 henger palástfelületére essen, amely 8 hengernek a külső felülete például szerves lakkal vékonyan be van vonva. Az üreges 8 henger igen vékony és egyenletesen perforált fémrácsból vaijJelképezve, és két forgathatóan ágyazott és 10 csonkajeúp közé van befogva. A 9 csonka kúp nem ábrázolt és 11 orsószekrényben elrendezett hajtószerkezettel van forgató hajtókapcsolatban. A 10 csonka kúp 12 szegnyeregben forgathatóan van ágyazva. A 12 szegnyereg 13 vezetőpályákon az üreges 8 henger középvonalának irányában a 8 hengernek nyomható, és ekkor az üreges 8 hengert nekinyomja a 9 csonka kúpnak. Az így előállított dörzskapcsolat révén a 9 csonka kúp forgómozgása átadódik az üreges 8 hengernek és a csonka kúpnak. A 12 szegnyeregben golyóscsapággyal forgathatóan ágyazott 10 csonka kúp igen csekély súrlódási ellenállást fejt ki, és ezért, valamint a 9 csonka kúp igen állandó hajtási fordulatszáma miatt igen kicsi tengelyirányú szorítóerőre van szükség a 8 henger, valamint a 9 és 10 csonka kúpok között ahhoz, hogy az üreges 8 henger csúszásmentesen, vagyis a 9 csonka kúp fordulatszámával azonosan hajtható legyen.

A harmadik 6 eltérítőtükör és a 7 lencse a 14 középvonal irányában mozgatható 15 megmunkálóasztalra (szánra) van felszerelve. Pontosabban mondva a megmunkálóasztal 16 keresztszánt hordoz, és ezen van elrendezve a harmadik 6 eltéritőtükör és a 7 lencse, és ezáltal lehetővé válik a 7 lencse pontos sugárirányú beállításával az előállított fókuszfoltnak az üreges 8 henger felületére való beállítása. Amennyiben a 15 megmunkálóasztal 17 orsó segítségével 18 vezetőrudak mentén a 14 középvonal irányában mozog, és eközben a

8 üreges henger is forog, akkor a 7 lencse fókuszfoltja, illetve a 4 lézersugár fókuszált nyalábja csavarvonalat ír le a 8 üreges henger felületén. A 17 orsót 19 léptetőmotor hajtja. Az 1 gázlézer által kibocsátott 4 lézersugár beés kikapcsolásához, valamint a 19 léptetőmotor lépései10 nek vezérléséhez minden pontban ismernünk kell a 8 üreges henger forgási helyzetét. Ezen okból a 9 csonka kúp tengelyével 20 forgáshelyzet-dekóder van hozzákapcsolva, amely a 8 üreges henger egyetlen körbefordulása alatt több ezer impulzust ad le a forgási helyzet meghatározásához. A 8 üreges henger meghatározott forgási helyzetének és a 15 megmunkálóasztal helyzetének igénybevételével elektronikus tároló címezhető meg, amelyben a kívánt mintázat képe előzetesen tárolható. A megcímzett érték adja meg, hogy a megfelelő helyzetben a 8 üreges hengerből a lakkréteg eltávolítandó-e vagy sem, vagyis szükséges-e az 1 gázlézer bekapcsolása vagy sem. Az elektronikus tároló 21 vezérlőkészülékben van elhelyezve, amely 22,23 és 24 vezetékekkel össze van kapcsolva az 1 gázlézerrel, a 19 léptetőmo25 torral és a 20 forgáshelyzet-dekóderrel.

Amint már említettük, az első 3 kitérítőtükör és a második 5 kitérítőtükör között 25 fázistoló szerkezet van elhelyezve. Ez a 25 fázistoló szerkezet két 26 és 27 tartót egymással összekötő 28 kereszttartóra van sze30 relve, ahol a 26 és 27 tartók a 3 és 5 kitérítőtükröket tartják. A 27 tartón továbbá két 29, 30 sugárfogó van felszerelve, amelyeket a továbbiakban pontosabban is ismertetünk. A 25 fázistoló szerkezetnek 31 háza van, amelyben négy további 32, 33 kitérítőtükör van elren35 dezve, amelyeket a későbbiekben ugyancsak részletesebben tárgyalunk. A 31 ház szemben fekvő oldalain a sugár átlépéséhez 34 átlépőnyílások vannak kiképezve.

A 2. ábra az 1. ábrához hasonló és hengeres sablonok gravírozására alkalmas berendezést mutat, azonban itt a 15 megmunkálóasztal a 8 üreges hengernek az 1 gázlézer felé eső oldalán van megvezetve. Az 1. ábra szerinti megoldással azonos elemek hivatkozási száma az ottanival megegyezik és ezek részletesebb ismertetést nem igényelnek. A 2. ábra szerint az említett 21 ve45 zérlőszerkezet 40 beállítószerve például megfelelő számú 41 nyomógombot tartalmaz, amelynek megfelelő működtetésével előre beállítható az 1 gázlézer kívánt gázösszetétele a 4 lézersugár megkívánt lekapcsolási idejétől függően. A 41 nyomógombok működtetésétől közvetlenül függően 42, 43, 44 adagolószelepek 45, 46 és 47 tartályokból CO₂-, N₂- és He-gázt juttatnak 48 vezetékrendszeren át az 1 gázlézerbe. Ehhez a 21 vezérlőkészülék a megfelelő 42, 43, 44 adagolószelepekhez 49, 50, 51 elektromos vezetékeken át kapcsolódik.

A 3. ábra a 8 fémhengerről visszavert lézersugárzás kicsatolásának elvét szemlélteti. Ehhez az 1 gázlézer a korábban említetteknek megfelelően függőleges irányban lineárisan polarizált 4 lézersugarat bocsát ki, és a függőleges irányt a 3. ábrán 35 hivatkozási jellel tüntet60 tűk fel. A 4 lézersugár polarizációját az 1 gázlézer rezo4

HU 217 492 Β nátorában 36 tükörrendszer hozza létre. Ehhez a 36 tükörrendszer tükreinek felületét például aranyból lehet kialakítani, és két ilyen tükör a sugárirányhoz képest 45° szögben helyezhető el. Az aranynak az s-hullám esetében kismértékben nagyobb a visszaverő képessége, mint p-hullámok esetében. így a lézerrezonátorban az s-hullámok uralkodnak. Ez elegendő ahhoz, hogy a 2 kilépőnyíláson át túlnyomóan függőlegesen polarizált 4 lézersugár lépjen ki. A 4 lézersugár ezután 3 kitérítőtükörre esik, amely vékony rétegű polarizátorként van kiképezve. A 4 lézersugár a korábbiaknak megfelelően lényegében függőleges polarizációs irányt mutat, vagyis a kiterítőtükör beesési síkjához viszonyítva lényegében csak s összetevőt tartalmaz, amelyet ez a polarizátor igen nagy százalékban reflektál és alig enged át. Lehetséges azonban, hogy a teljesítménylézerek, ha csekély mértékben is, de p sugárösszetevőt is kibocsátanak, ezért biztonsági okokból 30 sugárfogó van a 3 kitérítőtükör mögött elrendezve.

Vékony rétegű polarizátorként kiképzett 3 kitérítőtükör 7-9 dielektromos réteget tartalmaz, amelyek váltakozva alacsony törésmutatójú (körülbelül n=l,5) és nagy törésmutatójú (körülbelül n=2,4) anyagból vannak képezve. Az egyes rétegek vastagsága úgy választandó meg, hogy a rétegekben ferdén haladó hullámok hatásos optikai úthossza a hullámhossz egynegyede legyen. Ha a lézersugár hullámhossza 10,6 pm, és a lézersugár beesési szöge a 3 polarizátor felületéhez képest 45°, akkor 2,4 törésmutatójú anyag esetében ez 1,06 pm rétegvastagságnak, 1,5 törésmutatójú anyag esetében 1,56 pm rétegvastagságnak felel meg. Egy ilyen rétegszerkezet esetében így a polarizált sugár s összetevőinek mintegy 99,8%-a visszaverődik, míg ugyanezen sugár p összetevői ugyanilyen százalékban áthaladhatnak. A polarizációs elrendezés helyénél figyelembe kell venni, hogy a lézerből kilépő 4 lézersugár a 3 kitérítőtükör beesési síkjához viszonyítva térbeli elrendezésénél fogva majdnem kizárólag s összetevőt tartalmaz. Ezért ez a sugárzás majdnem teljes egészében reflektálódik és a 25 fázistoló szerkezetre irányul. Itt a 4 lézersugár első 32 kitérítőtükörre esik, amely térben úgy van elrendezve, hogy a lézersugár polarizációjának iránya a sugár itteni beesési síkjában egyforma nagyságú p- és s-összetevőket tartalmaz. Ez az első 32 kitérítőtükör egyébként úgy van kialakítva, hogy a p- és s-hullámok között nem hoz létre viszonylagos időbeli késleltetést. Ugyanez vonatkozik a 25 fázistoló szerkezet két további 32 kitérítőtükrére is. Ezek a 32 kitérítőtükrök a 3 polarizátornak megfelelően ugyancsak nagy visszaverő képességgel rendelkeznek. A többrétegű dielektromos vékony rétegek és azok pontosan meghatározott rétegvastagsága okozza a nagy értékű visszaverő képességet, valamint a lézersugár p- és sösszetevői közötti 0 értékű eltolást.

A 25 fázistoló szerkezet továbbá 33 kitérítőtükröt tartalmaz, amelynek többrétegű szerkezetében a dielektromos rétegek rétegvastagsága úgy van megválasztva, hogy a 4 lézersugár p- és s-összetevői közötti viszonylagos fáziseltolás 90° nagyságú, vagyis negyed hullámhossznyi legyen. A rétegek száma úgy van megválasztva, hogy az egyes rétegek által reflektált, illetve áteresztett hullámok szuperpozíciója nagy értékű összreflexiót eredményezzen. A 32 és 33 kitérítőtükrök utolsó reflexiós rétegként fémes réteget tartalmazhatnak. Ez az eset akkor is, ha a tükörtest fémből van, amely ezenfelül erőteljes hőelvezetésre ad lehetőséget.

A 25 fázistoló szerkezetből kilépő 4 lézersugár cirkulárisán polarizált sugár, amely ezután a fókuszáló 7 lencsén át a gravírozandó sablonra esik. Ez a sablon a korábban említetteknek megfelelően vékony 8a lakkréteggel bevont vékony falú 8 fémhenger. A 8a lakkréteget a 4 lézersugár elpárologtatja, és ehhez felemészti a sugárzási energiát. A 8a lakkréteg biztonságos eltávolításához azonban mindig több sugárzási energiára van szükség, mint amennyi az eltávolításához feltétlenül szükséges, ezért a lézersugárzásnak egy része ráesik a fémes felületre, ahonnan a fémfelület jó reflexiós tulajdonságai miatt nagyrészt visszaverődik. Amennyiben ezt a sugárzást kisebb egyenetlenségek annyira szétszórják, hogy az eredeti sugáriránnyal nem esik egy vonalba, akkor ennek nincs is jelentősége a folyamat végrehajtásának tökéletessége szempontjából. Az a sugárhányad azonban, amelynek iránya pontosan egybeesik az eredeti sugáriránnyal, ismételten áthalad a 25 fázistoló szerkezeten. Meg kell azonban jegyezni, hogy fémfelület által pontosan merőlegesen visszavert sugárnak sohasem olyan a fáziskülönbsége, mint az eredeti p- és s-összetevők között. Ez azt jelenti, hogy az eredeti 90° értékű fáziskülönbség a visszavert sugárzásban megmarad egészen a 25 fázistoló szerkezet 32 kitérítőtükréig. Itt azonban ugyanolyan irányú és nagyságú, tehát 90° értékű fáziseltolás keletkezik a 33 kitérítőtükrön. Az innen tovább visszafelé haladó lézersugárzásban a p- és s-összetevők között a fáziskülönbség összesen 180° lesz. Ez azt jelenti, hogy a sugárzás ismét lineárisan polarizálttá válik, és polarizációs síkja az eredeti helyzetéhez képest 90° értékkel elfordul. A visszafelé haladó és a 25 fázistoló szerkezetet elhagyó sugár tehát merőlegesen áll a lézer által eredetileg kibocsátott sugárzás polarizációs síkjához képest. Ezen okból a visszafelé haladó sugárzás a vékony réteg 3 kitérítőtükör beesési síkjához viszonyítva egy p-hullám, amelyet ez a vékony réteg 3 kitérítőtükör nem ver vissza, hanem átereszt. Itt azután hűtött 29 sugárfogóra esik, amely elnyeli a sugárzási energiát, és azt hővé alakítja át. A 29 sugárfogó a lehető legkevésbé reflektáló, illetve fekete felülettel van kialakítva, és például vízhűtéssel van ellátva.

A 4. ábra a visszavert sugárzás kicsatolására szolgáló szerkezet egy másik kiviteli alakját mutatja. A 3. ábrával megegyező elemek ugyanazon hivatkozási jellel vannak ellátva. A 4 lézersugár polarizációjára itt két 37 Brewster-ablak szolgál az 1 gázlézer rezonátorának belsejében. Az 1 gázlézerből a lézersugárzás a 2 kicsatolóablakon át lép ki, és a 4 lézersugarat első 3 kitérítőtükör irányítja, amely nem okoz fáziseltolást a lineárisan polarizált sugárzás összetevői között. A 4 lézersugár a továbbiakban Brewster-szög alatt elrendezett dielektromos 38 síktárcsán halad át, amelynek nagy a törésmutatója. A továbbiakban a 4 lézersugár kettős törésű 39 kristálylapkán halad át, amely 90° viszonylagos

HU 217 492 Β fáziseltolást, vagyis negyed hullámhossznyi értékű eltolást hoz létre a két egyforma nagy és egymásra merőleges összetevő között. Ezek a rendes és a rendkívüli sugárösszetevők. Ezek akkor választhatók egyforma nagyra, ha a kristály iránya helyesen van beállítva a 4 lézersugár polarizációjának irányához képest. A két sugárösszetevő viszonylagos eltolása így a 39 kristályon átvezető optikai út hosszától és a kristály fajtájától függ, és ezért a 39 kristálylapka hosszúsága akkorára van megválasztva, hogy a kívánt fáziseltolás kialakuljon. A 4 lézersugár a 39 kristálylapkán való első áthaladása után cirkuláris polarizációt mutat, majd második áthaladása, pontosabban visszaverődése után az ismételten bekövetkező második, ugyanakkora és ugyanilyen irányú eltolás miatt ismételten lineárisan polarizálttá válik. A polarizáció iránya ekkor merőleges az első áthaladáskor mutatott polarizációs irányhoz képest.

A 4 lézersugár további haladása során ismételten a Brewster-szög alatt elhelyezett dielektromos 38 síktárcsára esik, amely a visszafelé haladó sugárzást az eltérő polarizációs irány miatt túlnyomórészt a 29 sugárfogóra veri vissza, és a sugárzásnak csupán csekély hányada jut a lézerrezonátorba, ahol az itt elrendezett két további 37 Brewster-ablak és polarizációs irányaik miatt nem képes lézerhatást kifejteni. A 37 síktárcsa reflexióképességének növelése érdekében vékony réteggel vagy több vékony réteget tartalmazó rendszerrel látható el.

Megjegyzendő, hogy a bemutatott vékony rétegű polarizátorként kiképzett 3 kitérítőtükör vagy a polarizátorként használt 37 Brewster-ablak helyett dikroikus polarizátor vagy (viszonylag hosszú hullámú lézersugárzás esetében) huzalrács-polarizátor is alkalmazható. A 25 fázistoló szerkezet kialakítható Fresnel-hasábként.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás hengeres sablonok gravírozására lézergázt tartalmazó gázlézer sugarának segítségével, amellyel forgó üreges henger felületét képező fémszitán levő lakkréteget előírt mintázatnak megfelelően eltávolítunk, azzal jellemezve, hogy

   - a mintázat meghatározott tartományaiban a lakkréteget folyamatosan bekapcsolt lézersugárral (4) távolítjuk el,

   - a lézersugarat (4) a mintázat vonatkozó tartományának végének elérése utáni 12-30 ps időtartományon belül lekapcsoljuk és

   - a fémszitáról (8) a lézersugár (4) útjába visszavert sugárzást a lézersugár (4) útjából kicsatoljuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lézersugár (4) lekapcsolásának időtartamát a lézergáz összetételének változtatása útján előre beállítjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lézersugarat (4) a vonatkozó mintázattartomány végének elérése előtt a lekapcsolási időtartamtól függő időközzel korábban kapcsoljuk le.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lakkréteget (8a) mintegy 1 kW teljesítményű lézersugárral (4) távolítjuk el.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a visszavert sugárzás kicsatolásához a lézersugarat (4) először lineárisan polarizáljuk, és egy további polarizációs szűrőn (38) bocsátjuk át, majd ezután két egyforma nagyságú és egymáshoz képest derékszögben álló sugárösszetevőre bontjuk fel, amelyeket egymáshoz képest 90° fázissal eltolunk a lakkrétegre (8a) való beesés előtt.
6. 6. Berendezés az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amely a fémszita (8) homlokoldali csapágyazására szolgáló, legalább egy csapágyszerkezetet (9, 10), a hengeres fémszitát (8), a henger középvonala (14) körül forgató hajtószerkezetet, a henger középvonalával (14) párhuzamosan elmozdítható és eltérítőtükörrel (6) ellátott megmunkálóasztalt (15), az eltérítőtükörrel (6) eltéríthető lézersugarat (4) előállító gázlézert (1), hajtószerkezetet, a megmunkálóasztal (15) mozgatását, valamint a gázlézert (1) vezérlő vezérlőszerkezetet (21) tartalmazó önmagában ismert munkaállomás, azzal jellemezve, hogy

   - a gázlézer (1) lineárisan polarizált lézersugár (4) kibocsátására alkalmasan van kiképezve, és

   - a sugárútban az eltérítőtükör (6) és polarizátor (38) között a fémszitáról (8) visszavert sugárzás rezgési síkját a gázlézer (1) által kibocsátott lézersugár (4) rezgési síkjához képest 90°-kal elforgató szerkezet (25) van elrendezve.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gázlézer (1) a henger középvonalára (14) párhuzamosan áll, és az eltérítőtükörig (6) a lézersugár (4) útjában két kitérítőtükör (3, 5) van elrendezve, és a rezgési síkot elforgató szerkezet (25) a két kitérítőtükör (3, 5) között van elrendezve.
8. 8. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a lézersugár (4) által először elért kitérítőtükör (3) vékony rétegű polarizátorként van kialakítva, és a rezgési síkot elforgató szerkezet (25) a sugárútban egymás után elrendezett további négy kitérítőtükröt (32, 32, 33, 32) tartalmaz, amelyek közül az egyik tükör (33) λ/4 fázistolóként van kiképezve.
9. 9. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rezgési síkot elforgató szerkezet (25) a sugárútban egymás mögött elrendezve nagy törésmutatójú és Brewster-szögben elhelyezett dielektromos síktárcsát (38), valamint kettősen törő kristálylemezkét (39) tartalmaz.
10. 10. A 6-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rezgési síkot elforgató szerkezet (25) a kitérítőtükröket (3, 5) egymással összekötő kereszttartón (28) van elhelyezve.
11. 11. Az 5-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőszerkezet (21) a gázlézer (1) gázösszetételét beállító állítószervvel (40) van ellátva.