LT6791B - Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys - Google Patents

Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys Download PDF

Info

Publication number
LT6791B
LT6791B LT2019028A LT2019028A LT6791B LT 6791 B LT6791 B LT 6791B LT 2019028 A LT2019028 A LT 2019028A LT 2019028 A LT2019028 A LT 2019028A LT 6791 B LT6791 B LT 6791B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
workpiece
laser beam
laser
damage
trajectory
Prior art date
Application number
LT2019028A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2019028A (lt
Inventor
Mindaugas MIKUTIS
Orestas ULČINAS
Titas GERTUS
Antanas URBAS
Original Assignee
Uab "Altechna R&D"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uab "Altechna R&D" filed Critical Uab "Altechna R&D"
Priority to LT2019028A priority Critical patent/LT6791B/lt
Priority to CN202080036224.1A priority patent/CN113825585B/zh
Priority to EP20726244.5A priority patent/EP3969219B1/en
Priority to PCT/IB2020/054549 priority patent/WO2020230064A1/en
Priority to KR1020217041040A priority patent/KR20220008335A/ko
Priority to JP2021568330A priority patent/JP2022532241A/ja
Priority to US17/610,861 priority patent/US20220258278A1/en
Publication of LT2019028A publication Critical patent/LT2019028A/lt
Publication of LT6791B publication Critical patent/LT6791B/lt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0093—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring combined with mechanical machining or metal-working covered by other subclasses than B23K
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0736—Shaping the laser spot into an oval shape, e.g. elliptic shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/122—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in a liquid, e.g. underwater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/0222—Scoring using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/04—Cutting or splitting in curves, especially for making spectacle lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/54—Glass

Landscapes

  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

Išradimas yra susijęs su skaidrių medžiagų apdirbimo būdais, naudojančiais ultratrumpuosius lazerio impulsus. Medžiagų, žymia dalimi skaidrių lazerio spinduliuotei, apdirbimo būdas apima necentrosimetrinio nedifraguojančio pluošto suformavimą optiniame elemente, kuriame yra bent dvi dvejopalūžių struktūrų sritys, kai kiekvienoje tų sričių Pancharantnam'o-Berry fazė kinta pagal tai sričiai būdingą dėsnį. Praėjusios elementą šviesos energijos, fazės bei poliarizacijos skirstinių forma kinta, priklausomai nuo krentančios į elementą šviesos parametrų. Pluošto energijos skirstinys sukuriamas artutinai tolygus šviesos plitimo kryptimi. Lazerio impulso energija parenkama taip, kad ruošinyje sufokusuoto pagrindinio skirstinio maksimumo poveikio srityje susiformuotų pailgos tuštuminių pažaidų sritys norima kryptimi, o gretimų impulsų šalutiniai maksimumai paveiktų ruošinį, sukurdami cheminio pobūdžio pokyčius tarp gretimų impulsų pažaidų. Iš sukurtų pažaidų sričių ir cheminio poveikio sričių suformuojama norimos formos pjūvio linija. Taip apdirbtas ruošinys patalpinamas agresyviame tirpale, kuriame paveiktos sritys tirpsta žymiai sparčiau, negu nepaveiktos, dėl ko ruošinio medžiagoje galima gauti pjūvius su pločio ir gylio santykiu, siekiančiu 1/50.

Description

Technikos sritis
Išradimas priklauso lazerių sričiai ir yra susijęs su skaidrių terpių apdirbimu ir gali būti panaudotas skaidrių terpių tarp jų stiklų, chemiškai grūdintų stiklų, safyrų bei kitokių kristalinių medžiagų pjaustymui, skaldymui ir kitiems apdirbimo procesams panaudojant ultratrumpųjų impulsų lazerinės spinduliuotės pluoštą.
Technikos lygis
Skaidrių terpių ruošiniuose norint išpjauti labai mažų išmatavimo kiaurymes ar atlikti laisvos formos pjūvius, naudojami lazeriniai metodai. Įprastiniai lazerinio mikroapdirbimo (gręžimo, pjūvių ar griovių formavimo ir pan.) metodai dažniausiai remiasi medžiagos pašalinimu dėl lazerio impulso sutelktos energijos Į poveikio zoną - abliavimu. Naudojant šiam tikslui femtosekundinius lazerius, gaunami itin švarūs kiaurymių ar pjūvių kraštai, praktiškai nėra medžiagos, kurios negalėtume apdirbti tokiais lazeriais. Tačiau abliavimas turi principinį trūkumą - šiuo metodu neįmanoma pašalinti medžiagos iš labai siaurų plyšių ar mažo skersmens kiaurymių dėl to, kad šalinama iš pjūvio dugno medžiaga kaupiasi ant sienelių aukščiau poveikio zonos palaipsniui uždengdama priėjimą šviesai. Šis trūkumas apeinamas, naudojant atidalinimą skaldant, kai lazerio impulsu sukuriamos pažaidos išilgai norimos atidalinimo linijos. Tačiau šis būdas veikia labai ribotai tuo atveju, kai ruošinį reikia sudalinti pagal didelio kreivumo linijas, o ypač, kai reikia pragręžti kiaurymes. Uždavinys dar labiau sudėtingėja, kai ruošinys yra pagamintas iš stiklo, ypač, jei tas stiklas grūdintas. Stiklai pastaruoju metu užima vis didesnę dalį tarp medžiagų, naudojamų puslaidininkių technologijose (kaip pagrindai puslaidininkinėse struktūrose), mikroelektromechaninių sistemų gamyboje, mikrofluidinių prietaisų gamyboje. Visose šiose srityse reikalinga galimybė sukurti pjūvius, kiaurymes ar kanalus, turinčius bet kokią formą. Lazeriniai metodai pastaruoju metu pradėti kombinuoti su cheminiu ėsdinimu, kuris žymiai praplečia jų galimybes.
Žinomi analogai naudoja lazeriu paveiktos medžiagos ėsdinimą rūgštimis ar šarmais. US20180029924A1 aprašo būdą, kur ultravioletiniu lazeriu pragręžtos skylės yra ėsdinamos HF rūgštimi, naudojant savybę, kad lazeriu paveikta medžiaga yra ėsdinama sparčiau už nepaveiktą. Šiuo būdu gaunamos kiaurymės yra nevienodo skersmens per ruošinio storį (dažniausiai smėlio laikrodžio formos), ėsdinimo metų kiaurymės plečiasi į visas puses vienodai, dėl ko ėsdinant visą pjūvio liniją, pjūvis gaunamas pločio, apytiksliai lygaus žingsniui tarp kiaurymių.
US2018037489 siūlomas būdas taip pat nepasižymi kryptingumu, lazeriu pramuštos kiaurymės jas ėsdinant tolygiai plečiasi į visas puses. Būdas skirtas ne pjūvių ar griovių darymui, bet tik apskritoms kiaurymėms.
US9517963B2 aprašytas būdas naudoja tolygų lazerių pramuštų kiaurymių didinimą ėsdinimu. Šiame būde stiklo pramušimui naudojamas nedifraguojantis Besselio pluoštas, kuris yra centrosimetrinis, todėl kiaurymės yra apskritos ir nepasižymi kryptingumu. Būdas nesiūlo galimybės išėsdinti tolygų pjūvį, jis tik palengvina ruošinio laužimą išilgai linijos, jungiančios kiaurymes. Naudojant aprašytą būdą, gaunamos žymios nuožulos kiaurymių įėjimo bei išėjimo iš ruošinio vietose, t.y., kiaurymės stipriai nukrypsta nuo cilindro formos, dėl ko pjūvis irgi yra su netaisyklingos formos nuožulomis. Taip pat, pramušant lazeriu kiaurymes, aplink jas susiformuoja neprognozuojamos formos mikroįtrūkimai, kuriais plisdama ėsdinanti stiklą rūgštis didina kiaurymę, mažindama lūžio lygumą, kuris nėra vienodas išilgai atidalinimo linijos dėl įtrūkimų atsitiktinio pobūdžio.
EP3102358A4 aprašytas būdas naudoja Lazeriu pramuštų kiaurymių ėsdinimą, jas padidinant ir turint tikslą kiaurymes panaudoti stiklo skėlimui išilgai kiaurymių sudaryto kontūro. Ėsdinimo proceso kryptingumo nesiekiama ir jis nėra valdomas, kiaurymės nėra jungiamos.
US20160152508A1 aprašytas būdas stikliniams ruošiniams atidalinti per lazeriu prašautų ir ėsdinimu padidintų kiaurymių linijas. Ėsdinimo proceso kryptingumo nesiekiama ir jis nėra valdomas, kiaurymės nėra jungiamos.
Naudojant aukščiau aprašytus kombinuotus lazerinio ir cheminio apdirbimo būdus, pakankamai storuose stikluose galima išpjauti kiaurymes, pasiekiant stiklo storio santykį su kiaurymės skersmeniu lygų 20-30 ir daugiau. Pagrindinė jų problema yra ta, kad, ėsdinant paveiktą stiklą agresyviomis rūgštimis ar jų mišiniais, tokiais, kaip HF, BHF, HF+HNO3, gaunamų kiaurymių forma žymai nukrypsta nuo cilindro (pvz., „smėlio laikrodžio“ forma), jų briaunos irgi nėra stačios, o su žymia nuožula, siekiančia 5-10% nuo skersmens. Daugeliui taikymų tai nėra priimtina. Ėsdinant paveiktą stiklą šarmais, pvz., NaOH, KOH, kiaurymių geometrija yra žymiai tikslesnė, negu naudojant rūgštis, bet pats procesas yra gana lėtas, mikrometrų eilės tarpo praėsdinimui reikalaujantis keliolikos valandų.
Sprendžiama techninė problema
Išradimu siekiama pagerinti skaidrių medžiagų apdorojimo kokybę skaldant ar pjaunant skaidrias medžiagas, kartu pagerinant apdorojimo tikslumą.
Išradimo esmės atskleidimas
Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad skaidrių medžiagų apdirbimo būde, suformuojant apdirbamo ruošinio medžiagoje pjūvio arba skėlimo paviršių, turinčiame dvi apdirbimo stadijas:
A stadijoje vykdo pjūvio arba skėlimo paviršiaus formavimą lazeriu, nevisiškai atskiriant ruošinio dalis viena nuo kitos, kur A stadija apima šiuos etapus:
A.1 - koherentinių ultratrumpų impulsų lazerinės spinduliuotės TEMoo modos pluošto generavimą lazeriu,
A.2 - generuojamo lazerinės spinduliuotės pluošto nukreipimą į optinę sistemą, kuri suformuoja užduotą lazerinės spinduliuotės pluošto impulso skersmenį, bendrą impulso energiją, ir šviesos poliarizaciją,
A.3 - suformuoto lazerinės spinduliuotės pluošto etape A2 nukreipimą į optinį elementą, kuris įeinantį lazerinės spinduliuotės pluoštą transformuoja pagal užduotą dėsnį,
A.4 - suformuoto lazerinės spinduliuotės pluošto lokalizavimą ruošinyje, kurio medžiaga yra žymia dalimi skaidri lazerinės spinduliuotės pluoštui, o užduoti lazerinės spinduliuotės impulso parametrai užtikrina apdirbamo ruošinio židinio srityje lazerinės spinduliuotės energijos tankį, pakankamą pakeisti apdirbamos ruošinio medžiagos savybes,
A.5 - apdirbamo ruošinio valdomą perkėlimą atžvilgiu lazerinės spinduliuotės pluošto taip, kad atitinkamai persikelia lazerio spinduliuotės pluošto fokusavimo židinys minėtame ruošinyje sukuriant reikiamą skaičių pažaidos sričių ir suformuojant ruošinyje norimos trajektorijos pjūvio ir (arba) skėlimo paviršių,
B stadijoje vykdo visišką ruošinio dalių atskyrimą viena nuo kitos pagal suformuotą stadijoje A pjūvio ir (arba) skėlimo paviršiaus trajektoriją, patalpinant ruošinį į cheminę terpę, ėsdinančią pažaidos srityje ruošinio medžiagą, kur etape A.3 lazerinės spinduliuotės pluošto transformavimas pagal užsiduotą dėsnį vyksta optiniame elemente, kuriame suformuota dvejopalūžė struktūra, tolygiai keičianti statmenai j jį krentančios lazerinės spinduliuotės pluošto Pancharatnam'oBerry fazę (PBF), kur optiniame elemente (10) yra suformuotos bent dvi minėtos struktūros sritys, su skirtingais PBF kitimo dėsniais ir jų orientacija krentančio į elementą lazerinės spinduliuotės pluošto atžvilgiu, kur minėtos bent dvi struktūros sritys suformuoja atitinkamai bent du subpluoštus su galimybe keisti subpluoštų energijos, fazės bei poliarizacijos skirstinj priklausomai nuo krentančios j optinį elementą (10) lazerinės spinduliuotės parametrų tokių, kaip poliarizacijos tipas toks kaip tiesinė arba apskritiminė arba radialinė arba azimutinė ir (arba) tiesinės poliarizacijos plokštumos orientacija pjūvio ar skėlimo trajektorijos elemente krypties atžvilgiu, kur suformuoti minėti subpluoštai tarpusavyje interferuoja, gaunant suminį nedifraguojantj lazerinės spinduliuotės pluoštą, turintį užsiduotos energijos, fazės bei poliarizacijos židinio linijos necentrosimetrinj skirstinį, geriau pailgo pavidalo, plokštumoje, statmenoje lazerinės spinduliuotės pluošto sklidimo krypčiai, kur minėto skirstinio norimą pavidalą galima gauti, keičiant krintančios j optinį elementą (10) lazerinės spinduliuotės, suformuotos etape A.2, parametrus, kur nedifraguojančio lazerinės spinduliuotės pluošto necentrosimetrinis skirstinys turi statmenoje šviesos plitimo plokštumoje pagrindinį pailgą energijos maksimumą, kuriame sukaupta didžioji dalis impulso energijos su tankiu p, ir šalutinius energijos maksimumus, pailgus minėtoje plokštumoje, kuriuose energijos tankis yra tarp p/6 ir p/3, gautą suminį lazerinės spinduliuotės pluoštą lokalizuoja ruošinyje, kur kiekvienas lazerinės spinduliuotės impulsas suformuoja pailgo pavidalo bendrą pažaidos sritį, sudarytą iš fizinių pokyčių, sudarytų iš ertmių ir (arba) įskilimų dėl minėto pagrindinio energijos maksimumo poveikio ir cheminių ruošinio medžiagos pokyčių dėl minėtų šalutinių energijos maksimumų poveikio, kur pažaidos bendras sritis ruošinyje orientuoja pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją pasukant elementą (10) apie jo ašį, o apdirbamą ruošinį valdomai perkelia taip, kad suformuotos pailgos pažaidos sritys dėl fizinių ruošinio medžiagos pokyčių išsidėsto išilgai viena po kitos su tarpais pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją, o etapuose A4 ir A5 lazerio impulsų energiją ir galią bei ruošinio judėjimo greitį parenka taip, kad pažaidos sritys dėl cheminių ruošinio medžiagos pokyčių pratęsia pagal pjūvio trajektoriją pažaidos sritis susidariusias dėl fizinių pažaidos pokyčių tiek, kad gretimos bendros pažaidos sritys susiliečia arba dalinai persikloja, o stadijoje B cheminė terpė veiktų ruošinio medžiagą vienu metu visoje pjūvio trajektorijoje.
Suformuotos pailgos bendros pažaidos sritys yra eliptinio pavidalo plokštumoje, statmenoje šviesos plitimo krypčiai ir artutinai pastovaus dydžio, kintant ne daugiau, negu +/-15% nuo vidutinės reikšmės išilgai minėtos krypties.
Pjūvio arba skėlimo paviršiaus trajektorija iš pailgų minėtų bendrų pažaidos sričių yra suformuojama, išdėstant išilgai pjūvio ar skėlimo paviršiaus trajektorijos daugiau negu vieną nedifraguojantj pluoštą atstumais, palyginamais su pluošto skersiniais matmenimis.
Pailgos pažaidos dėl fizinių ruošinio pokyčių ruošinyje yra išdėstomos su žingsniu, viršijančiu pažaidų plotį bent 1,5 kartų.
Ruošinys paeiliui talpinamas į kelis pasirinktinai chemiškai aktyvius skysčius, tokius kaip KOH, Na2CO3, HF, HCI tirpalus, kad ruošinio pažaidų srityje susidarę ir likę prieš tai joje vykusios cheminės reakcijos produktai būtų perkeliami ir ištirpinami kitame ruošinį veikiančiame tirpale.
Šio išradimo konstrukciniame išpildyme lazerinio medžiagų apdirbimo įrenginyje, apimančiame lazerį, generuojantį ultratrumpųjų impulsų lazerinės spinduliuotės TEM00 modos pluoštą, nukreiptą į optinę sistemą, skirtą lazerinės spinduliuotės pluošto impulso energijai, šviesos poliarizacijai ir lazerinės spinduliuotės pluošto skersmeniu! keisti, kur optinėje sistemoje suformuotas lazerinės spinduliuotės pluoštas per optinį elementą, skirtą įeinantį pluoštą transformuoti pagal užduotą dėsnį, lokalizuojamas apdirbamame ruošinyje, kur ruošinio medžiaga yra žymia dalimi skaidri lazerinės spinduliuotės pluoštui, optinėje sistemoje suformuoti pasirinkti lazerinės spinduliuotės pluošto impulso parametrai užtikrina lazerinės spinduliuotės energijos tankį, pakankamą židinio srityje pakeisti apdirbamos ruošinio medžiagos savybes, valdomą perkėlimo mechanizmą, skirtą apdirbamos medžiagos ruošiniui perkelti atžvilgiu lazerinės spinduliuotės pluošto taip, kad perkeliant lazerio spinduliuotės pluošto fokusavimo židinį minėtame ruošinyje sukuria reikiamą skaičių pažaidos sričių ir suformuoja ruošinyje norimos trajektorijos pjovimo ir/arba skėlimo paviršių, indą su chemine terpe, ėsdinančia ruošinio medžiagą pažaidos srityje ir skirta ruošiniui joje patalpinti ir jo dalims atskirti vieną nuo kitos pagal suformuotą pjovimo ir/arba skėlimo paviršiaus trajektoriją, kur lazerinės spinduliuotės kelyje už optinės sistemos esantis optinis elementas (10), skirtas įeinantį lazerinės spinduliuotės pluoštui transformuoti pagal užduotą dėsnį, turi dvejopalūžę struktūrą, tolygiai keičiančią statmenai į jį krentančios lazerinės spinduliuotės pluošto Pancharatnam'o-Berry fazę (PBF), kur ruošinyje yra bent dvi minėtos dvejapalūžės struktūros sritys su skirtingais PBF kitimo dėsniais ir jų orientacija krentančio į elementą pluošto atžvilgiu, kur minėtos struktūros sritys elemente suformuoja atitinkamai bent du interferuojančius subpluoštus, gaunant suminį nedifraguojantį lazerinės spinduliuotės pluoštą, turintį norimos energijos, fazės bei poliarizacijos necentrosimetrinį skirstinj, geriau pailgo pavidalo, plokštumoje, statmenoje lazerinės spinduliuotės pluošto sklidimo krypčiai, ir turintį pagrindinį energijos maksimumą ir šalutinius energijos maksimumus, kur optinis elementas sumontuotas galinčiame pasisukti apie savo ašį tvirtinimo mechanizme, skirtame elemento, ir jame suformuotų dvejopalūžių struktūrų sričių padėčiai keisti, elemento suformuotas minėtas suminis nedifraguojantis lazerinės spinduliuotės pluoštas per fokusuojančią optiką lokalizuojamas apdirbamame ruošinyje, kur pasukant optinį elementą minėtu mechanizmu pakeičiama suformuotos pailgos pažaidos srities orientacija pagal pjovimo linijos trajektoriją, o valdomu perkėlimo mechanizmu ruošinį perkelia taip, kad suformuotos pailgo pavidalo bendros pažaidos sritys, sudarytos iš ruošinio medžiagos fizinių pokyčių ir cheminių ruošinio medžiagos pokyčių, išsidėsto išilgai viena po kitos pagal pjovimo ir/arba skėlimo trajektoriją taip, kad suformuotos pailgos pažaidos sritys dėl fizinių ruošinio medžiagos pokyčių išsidėsto išilgai viena po kitos su tarpais pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją, o pažaidos sritys dėl cheminių ruošinio medžiagos pokyčių pratęsia pagal pjūvio trajektoriją pažaidos sritis susidariusias dėl fizinių pažaidos pokyčių tiek, kad gretimos bendros pažaidos sritys susiliečia arba dalinai persikloja.
Išradimo naudingumas
Siūlomas lazerinis-cheminis stiklinių ruošinių apdirbimo būdas įgalina gauti tikslios geometrijos pjūvius ar kiaurymes per laiką 10 ir daugiau kartų trumpesnį, negu žinomi lazerio asistuoto cheminio ėsdinimo (Laser Assisted Chemical Etching LACE) arba lazerio inicijuoto cheminio ėsdinimo (Laser Induced Chemical Etching
LICE) būdai.
Siūlomas išradimas įgalina išėsdinti lazeriu suformuotą siaurą kryptingai sujungtų fizinių bei cheminių pažaidų liniją. Siūlomame išradime bendra pažaida susidaro ruošinio medžiagos struktūros pokyčių pagrindu, apimančių ertmių, saviorganizuojančių struktūrų, mechaninių įtempiu susidarymą ir cheminius pokyčius, apimančius cheminių jungčių persiorganizavimą ar laisvų jungčių atsiradimą.
Siūlomame būde formuojamas pailgo skerspjūvio pluoštas didžiausio intensyvumo vietoje sukuria fizinę pažaidą (iki kiaurymės pramušimo), o išplitusi pjūvio linijos kryptimi mažesnio intensyvumo sritis pakeičia medžiagos chemines savybes. Taip susidariusi bendra pažaidos sritis pagerina apdorojimo tikslumą: pasiekiant pjūvio pločio santykį su gyliu iki 1:100, nenukrypstant nuo statmens daugiau, negu 2° ir išlaikant pjūvių nuožulas ne didesnes, negu 0,1 pm. Išėsdinto pjūvio paviršiaus nelygumai neviršija 2 pm, jų nuožulos neviršija 0,1 pm, pjūviai neturi užvartų. Todėl šiuo būdu pagaminti gaminiai gali būti naudojami pritaikymuose, reikalaujančiuose didelio tikslumo bei statmenumo, tokiuose, kaip puslaidininkinių prietaisų testinių plokščių kreipiančiosios tarpinės, kas žymiai pailgina jų tarnybos laiką. Nuožulų bei užvartų nebuvimas leidžia naudoti gaminius sujungimui plokštumomis be papildomo poliravimo po cheminio apdirbimo, kas paspartina mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) ir mikrofluidinių prietaisų gamybą.
Išradimas detaliau paaiškinamas brėžiniais, kurie neapriboja išradimo apimties ir kuriuose pavaizduota:
Fig. 1 pavaizduota pasiūlyto skaidrių medžiagų apdirbimo įrenginio principinė blokinės schemos dalis, paaiškinanti lazerio pluošto suformavimą iki jo patekimo į formuojantį skirstinį optinį elementą.
Fig. 2 pavaizduota pasiūlyto skaidrių medžiagų lazerinio apdirbimo įrenginio principinės schemos dalis, kuri parodo, kaip suformuojamas norimas skirstinys ir kaip jis patalpinamas apdirbamame ruošinyje.
Fig. 3 pavaizduota dvejopalūžės struktūros, suformuotos pluoštą transformuojančiame elemente, koordinatės polinėje ir stačiakampėje koordinačių sistemose.
Fig. 4 pavaizduotos sektoriais išdėstytos PBF kitimo sritys elemente.
Fig. 5 pavaizduotos koncentriškai išdėstytos PBF kitimo sritys elemente.
Fig. 6 pavaizduotas bendriausias PBF kitimo zonų išdėstymas elemente, kai skirtinguose sektoriuose PBF kitimas dar priklauso ir nuo dvejopalūžių struktūrų atstumo nuo elemento centro.
Fig. 7 pavaizduotas konkretus atvejis, kai PBF kitimas dviejuose 180° sektoriuose turi skirtingas priklausomybes nuo atstumo nuo centro.
Fig. 8 pavaizduotas išmatuotas skersinis energijos skirstinys, sukurtas elementu iš Fig. 7.
Fig. 9 pavaizduotas Fig. 8 skirstinio energijos kitimas išilgai šviesos sklidimo krypties.
Fig. 10 pavaizduota valdomos krypties pažaidų linija, gauta sukant elementą aplink šviesos pluošto ašį.
Fig. 11 pavaizduotos pažaidos toje linijoje, kuriose išskirti fizinių (pramušimas) ir cheminių (jungčių persiskirstymas) pažaidų laukai.
Fig. 12 pavaizduota bendriausio pavidalo žemės šarminio aliumosilikatinio stiklo struktūra.
Fig. 13 pavaizduotas atominės jėgos mikroskopu (AFM) išmatuotas pjūvio krašto profilis.
Išradimo realizavimo pavyzdys
Pasiūlytas skaidrių medžiagų apdirbimo būdas apima šią operacijų seką:
Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas apima dvi apdirbimo stadijas:
A stadijoje vykdo pjūvio arba skėlimo paviršiaus formavimą lazeriu, nevisiškai atskiriant ruošinio dalis viena nuo kitos. A stadija apima šiuos etapus: A.1 - lazeriu generuoja koherentinį ultratrumpųjų impulsų lazerinės spinduliuotės TEMOo modos pluoštą. A.2 - generuojamo lazerinės spinduliuotės pluoštą nukreipia į optinę sistemą, kuri suformuoja užduotą lazerinės spinduliuotės pluošto impulso skersmenį, bendrą impulso energiją, ir šviesos poliarizaciją. A.3 - lazerinės spinduliuotės pluoštą, suformuotą etape A2 nukreipia į optinį elementą, kuris lazerinės spinduliuotės pluoštą transformuoja pagal užsiduotą dėsnį. Šis transformavimas vyksta optiniame elemente, kuriame yra suformuota dvejopalūžė struktūra, tolygiai keičianti statmenai į jį krentančios lazerinės spinduliuotės pluošto Pancharatnam'o-Berry fazę (PBF). Minėtame optiniame elemente yra suformuotos bent dvi minėtos struktūros sritys, su skirtingais PBF kitimo dėsniais ir jų orientacija krentančio j elementą pluošto atžvilgiu. Minėtos bent dvi struktūros sritys suformuoja atitinkamai bent du subpluoštus su galimybe keisti subpluoštų energijos, fazės bei poliarizacijos skirstinį priklausomai nuo krentančios į minėtą optinį elementą šviesos parametrų tokių, kaip poliarizacijos tipas toks kaip tiesinė arba apskritiminė arba radialinė arba azimutinė ir (arba) tiesinės poliarizacijos plokštumos orientacija pjūvio ar skėlimo trajektorijos elemente krypties atžvilgiu.
Suformuoti minėti subpluoštai tarpusavyje interferuoja, gaunant suminį nedifraguojantj lazerinės spinduliuotės pluoštą, turintį užsiduotos energijos, fazės bei poliarizacijos židinio linijos necentrosimetrinį skirstinį, geriau pailgo pavidalo, plokštumoje, statmenoje lazerinės spinduliuotės pluošto sklidimo krypčiai, kur minėto skirstinio norimą pavidalą galima gauti, keičiant krintančios j minėtą optinį elementą lazerinės spinduliuotės, suformuotos etape A.2, parametrus. A.4 etape gautą suminį lazerinės spinduliuotės pluoštą lokalizuoja ruošinyje, kur kiekvienas lazerinės spinduliuotės impulsas suformuoja pailgo pavidalo bendrą pažaidos sritį, sudarytą iš fizinių ir cheminių ruošinio medžiagos pokyčių. Ruošinio medžiaga, kuriame lokalizuoja lazerinės spinduliuotės pluoštą yra žymia dalimi skaidri lazerinės spinduliuotės pluoštui, o užduoti lazerinės spinduliuotės impulso parametrai užtikrina apdirbamo ruošinio židinio srityje lazerinės spinduliuotės energijos tankį, pakankamą pakeisti apdirbamos ruošinio medžiagos savybes. A5 etape bendras pažaidos sritis ruošinyje orientuoja pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją pasukant minėtą optinį elementą apie jo ašį, o apdirbamą ruošinį valdomai perkelia taip, kad suformuotos pailgos pažaidos sritys dėl fizinių ruošinio medžiagos pokyčių išsidėsto išilgai viena po kitos su tarpais pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją. Lazerio impulsų energiją ir galią bei ruošinio judėjimo greitį parenka taip, kad pažaidos sritys susidariusios dėl cheminių ruošinio medžiagos pokyčių pratęsia pagal pjūvio trajektoriją pažaidos sritis susidariusias dėl fizinių pažaidos pokyčių tiek, kad gretimos bendros pažaidos sritys susilieja arba persikloja. Suformuotos pailgos bendros pažaidos sritys geriau yra eliptinio pavidalo plokštumoje, statmenoje šviesos plitimo krypčiai ir artutinai pastovaus dydžio, kintant ne daugiau, negu +/-15% nuo vidutinės reikšmės išilgai minėtos krypties. Pjūvio arba skėlimo paviršiaus trajektorija iš pailgų minėtų bendrų pažaidos sričių yra suformuojama, išdėstant išilgai pjūvio ar skėlimo paviršiaus trajektorijos daugiau negu vieną nedifraguojantj pluoštą atstumais, palyginamais su pluošto skersiniais matmenimis. Pailgos pažaidos dėl fizinių ruošinio pokyčių ruošinyje yra išdėstomos su žingsniu, viršijančiu pažaidų plotį bent 1,5 kartų.
Toliau B stadijoje vykdo visišką ruošinio dalių atskyrimą viena nuo kitos pagal suformuotą stadijoje A pjūvio ir (arba) skėlimo paviršiaus trajektoriją, tam ruošinį patalpina į cheminę terpę, ėsdinančią pažaidos srityje ruošinio medžiagą. Kadangi pagal pjūvio ar skėlimo trajektoriją susidariusios bendros pažaidos sritys tarpusavyje liečiasi arba persikloja tai cheminė terpė veikia ruošinio medžiagą vienu metu visoje pjūvio arba skėlimo paviršiaus trajektorijoje ir šioje trajektorijoje paveiktą ruošinio medžiagą cheminė terpė tirpina žymiai sparčiau negu nepaveiktą ruošinio dalį. Palaikius ruošinį tirpale tinkamą laiką, reagentas ištirpina ruošinio medžiagą išilgai pjūvio linijos, mažai ją išplėsdamas statmena linijai kryptimi ir ruošinio dalys atidalinamos viena nuo kitos. Cheminė terpė į kurią talpinamas ruošinys po apdirbimo lazerio spinduliuotės pluoštu A etape gali būti KOH tirpalas, bet geriau kai ruošinys paeiliui talpinamas į kelis pasirinktinai chemiškai aktyvius skysčius, tokius kaip KOH, Na2COs, HF, HCI tirpalus. Ruošinį išėmus iš vieno cheminės terpės tirpalo jį patalpina į kitą cheminės terpės tirpalą, kuris ištirpina ruošinio pažaidų srityje susidariusius ir likusius prieš tai vykusios cheminės reakcijos produktus. Taip ruošinys talpinamas vis j kitą cheminės terpės tirpalą, kol ruošinio dalys viena nuo kitos atsiskiria labai tiksliai be jokių skersinių įskilimų.
Skaidyti skaidrias medžiagas siūlomu būdu naudojamas lazeris 1, (Fig. 1) sukuriami TEMoo modos ultra trumpi (100 fs - 10 ps trukmės) šviesos impulsai, turintys energijos skirstinį skerspjūvyje 2, aprašomą Gauso formule l(r) = l(0) exp(—2rW) [1]
Kur I® yra šviesos intensyvumas pluošto taške, nutolusiame per r nuo pluošto ašies, l(0) yra šviesos intensyvumas pluošto ašyje, ω0 yra atstumas nuo ašies iki taško, kuriame l®=l(0)/e.
Šviesos intensyvumas pluošte reguliuojamas derinamu ateniuatoriumi 3, kurį sudaro pusbangė plokštelė 4 ir poliarizatorius 5, kurio poliarizacijos plokštuma yra suderinta praleisti visą iš lazerio ateinančią šviesą, nesant kelyje plokštelės 4. Sukant plokštelės lėtosios ašies kryptį lazerio šviesos poliarizacijos plokštumos atžvilgiu, atitinkamai pasukama praėjusios plokštelę šviesos poliarizacijos kryptis, ir, poliarizatoriui 5 praleidžiant tik šviesos dedamąją, lygiagrečią iš lazerio išeinančios šviesos poliarizacijai, galima praleisti nuo 0% iki 100% iš lazerio ateinančios šviesos, priklausomai nuo plokštelės 3 posūkio kampo.
Praėjusio ateniuatorių šviesos pluošto skersmuo yra užduodamas paderinamu plėstuvu 6, kurį sudaro neigiamų 7 ir teigiamų 8 lęšių rinkinys. Derinant atstumą tarp lęšių, pasiekiamas reikalingas išeinančio iš plėstuvo pluošto skersmuo.
Tuo atveju, jei reikalinga suteikti šviesos pluoštui elipsinę poliarizaciją, jo kelyje patalpinama ketvirčio bangos plokštelė 9, kurios lėtosios ašies kampas su krentančios šviesos poliarizacijos plokštuma užduoda elipsiškumo laipsnį ir apskritiminės poliarizacijos sukimosi kryptį (kairinę ar dešininę).
Lazerio šviesos pluošto kelyje patalpinamas optinis elementas 10, pagamintas iš plokščio skaidrios medžiagos ruošinio, kuriame suformuojama šviesos PancharatnanTo-Berry fazę (PBF) keičianti struktūra.
Lazerio pluošto diametras parenkamas taip, kad pluoštas visiškai užpildytų darbinį pluošto formavimo elemento plotą. Tai reiškia, kad šviesos intensyvumas atstumu RE nuo pluošto ašies turi būti ne didesnis, negu (RE) s l(0)/e2, kitaip tariant, elemento spindulys turi būti ne mažesnis, negu dvigubas Gauso pluošto spindulys [1] formulėje, t.y.,
Re £ 2 ωο [2]
Lazerio pluošte 11 patalpinus pluoštą formuojantį elementą 10 su PBF, kintančia jo skerspjūvyje, skirtingose elemento vietose pagal užduotą dėsnį pasukama poliarizacijos plokštuma ir įnešamas reikalingo dydžio fazės vėlinimas. Elementas tvirtinamas posūkio mechanizme 12, kas įgalina keisti elemento, o tuo pačiu jame įrašytų struktūrų padėtį krentančios į elementą poliarizacijos plokštumos atžvilgiu. Šviesos pluošteliai 13, plintantys iš įvairių elemento vietų, interferuoja tarpusavyje tiek konstruktyviai, tiek destruktyviai, kas leidžia suformuoti norimus energijos, fazės bei poliarizacijos skirstinius 14. Suformuotas skirstinys per fokusuojančią optiką (15,16,17) pavidalu 18 perkeliamas į ruošinį 19. Bent dalis fokusuojančios optikos sudaro 4f schemą, kuri naudojama tam, kad būtų galima Fourier plokštumoje 16 pridėti papildomą amplitudės funkciją, pvz., nufiltruoti nepageidaujamus amplitudinio spektro elementus, tuo pačiu suformuojant reikiamą skirstinį židinio linijoje. Židinio srities vieta Z ašyje nustatoma aukščio paderinimo mechanizmu (20), o pats ruošinys gali būti judinamas pozicionavimo mechanizmu (21) X-Y plokštumoje.
Elemente (10) yra suformuotos viena ar daugiau zonų, kiekvienoje iš kurių Pancharatnam'o-Berry fazė (PBF) sklandžiai kinta pagal tai zonai užduotą taisyklę.
Kiekviename skerspjūvio taške PBF reikšmė yra užduodama ruošinio tūryje suformuota periodine nanoplokštelių struktūra 23, (Fig.3), kurios orientacija elemente yra aprašoma priklausomybe stačiakampėse koordinatėse = fi(.Xbyd [3]
Kur yra periodinės struktūros posūkio į koordinačių ašį kampas j-toje zonoje, aprašomas funkcija ft arba polinėse koordinatėse:
ίί^φι} [4] čia r‘ “ + y t2 ir yra tos periodinės struktūros polinės koordinatės elemento skerspjūvyje.
Norint gauti skirstinius su ašine simetrija (apskritimine ar elipsine), šios zonos gali būti išdėstytos tiek sektoriais (Fig.4)
Α(θ — ri RE/Vminj — Vi < Vmax,t) [5]
Kur Re yra elemento spindulys, yra sektoriaus pradžios ir pabaigos kampas polinėse koordinatėse.
Tiek koncentraciniais žiedais (Fig.5) “ fi(Q — r( REfVminj — Vi < Vmax.l) Įgj
Kur rmintbrmax,t yra žiedo pradžios ir pabaigos spindulių reikšmės
Tiek žiedais, sudalintais į sektorius (Fig.6) = ft(Tmin,i — < ^max,l>Vmin,i — Vi < V max,i) [7]
Atskiru konkrečiu atveju, elemente suformuojamos dvi zonos sektoriais
O < φι £ π jr ΤΓ < Φ2 s 2ττ kiekviename iš sektorių PBF kitimą formuojant žiedais, kiekviename iš kurių PBF kitimas aprašomas funkcija, būdinga tik tam žiedui (Fig.7):
^1],φη — [g]
Kur φη yra PBF orientacijos kampas n-tame sektoriuje ir žiede i arba j, kuri irj yra žiedo numeris atitinkamai 1-me arba 2-me sektoriuje (Fig.7).
Parinkus funkcijas taip, kad = fi(Tb<Pi) = sin(re*rr/180)*a [9] ir ^2 = /jOj'^2) = sin((r9*n/180+n)*a kur yra elemento spindulys, a yra koeficientas, apsprendžiantis supluoštų susigaudymo kampą
PBF elementas formuoja nedifraguojantį pluoštą.
Lazerio šviesos pluošte patalpinus elementą 10, aprašomą [9] ir [10] funkcijomis, už elemento susiformuoja eliptinės simetrijos skirstinys (Fig. 8), turintis vieną ar kelis maksimumus šviesos plitimo kryptimi (Fig.9). Intensyvumo pasiskirstymą tarp maksimumų užduoda šviesos, krentančios į elementą, poliarizacijos pobūdis (tiesinė, apskritiminė ar elipsinė). Skirstinyje suformuojamas pagrindinis maksimumas 24, kuriame sutelkiama didžioji dalis pluošto energijos, o aplink jį suformuojami taip pat eliptiški šalutiniai maksimumai 25. Skirstinio elipsės ilgosios ašies 26 (Fig. 8) kryptis priklauso nuo elemento sektorių orientacijos plokštumoje, statmenoje šviesos plitimo krypčiai.
Sufokusavus elemento sukurtą skirstinį stikle ir impulso galios tankiui viršijant ribą prib, kurios reikšmė priklauso nuo stiklo sandaros, stiklo tūryje susidaro tuštuminės pažaidos, kurių forma atkartoja intensyvumo skirtinį židinio srityje. Pavyzdžiui, stiklui borosilikatiniuose stikluose su didele (~6-10%) žemės šarminių elementų koncentracija prib 1 x 1015 WcnT3, kai stikluose be žemės šarminių elementų ta riba yra prib » 5 x 1014Wcm’3. Energijos skirstinys suformuojamas tokio pavidalo, kad pnb būtų viršijamas tik pagrindiniame maksimume 24.
Perkeliant stiklo ruošinį (19) X-Y plokštumoje, statmenoje šviesos sklidimo krypčiai, ir tuo pačiu metu keičiant skirstinio elipsės ilgosios ašies padėtį posūkio mechanizmu 12, eliptinės pažaidos 27 išdėstomos išilgai norimos pjūvio linijos 28. Šalutinių maksimumų 25, persiklojančių nuo gretutinių impulsų, galios tankiui p viršijus skėlimo susidarymo slenkstį psk= Prit/o + Prit/3, būdingą tam konkrečiam stiklui, fizines pažaidas sujungia susidarę cheminiai pokyčiai 29 (Fig. 10), sąlygojantys ir fizinių įtempiu atsiradimą.
Aplinkui pažaidas susidaro sritys (30, Fig.11), kuriose yra pakeistos fizikocheminės stiklų savybės. Stiklas yra oksidinių struktūrų tinklas, kuriame yra įmaišyti šarminių ir/arba žemės šarminių metalų katijonai. Atskiru atveju, aliumosilikatinį stiklą su aliuminio kiekiu Al / Si £ 1/3 (12 Fig.) sudaro deguonies atomų tetraedrai su silicio (31) arba aliuminio (32) atomais centre. Dalies tų tetraedrų viršūnes sukabina rišančioje deguonies (Bridging Oxygen - BO) tilteliai, skiriami pagal ryšio tipą į BO1 (33), rišančius Si-O-Si tetraedrus ir BO2 (34), rišančius Si-O-AI tetraedrus. Laisvi kampuose esantys deguonies atomai vadinami nerišančiu deguonimi (Non Bridging Oxygen - NBO) (35). Tarp šių gana tvarkingų struktūrų gana laisvai įsiterpia šarminių (ŠM, 36) ir žemės šarminių (ŽM, 37) metalų katijonai, kurių buvimas įtakoja deguonies tiltelių susidarymą ir BO1/BO2 tiltelių kiekių santykį. Yra žinoma, kad, esant atomų kiekių ŠM/AI » 1 skirtingų tipų tiltelių kiekio santykis BO2/BO1 « 3, NBO/BO2 =0, tuo tarpu stikluose su ŠM/AI « 0,2 tas santykis BO2/BO1 « 0,3, taip pat stebimos ir nerišančiojo deguonies jungtys NBO/(BO1+BO2) »0,1
Veikiant lazerio impulsu tokius stiklus, stebimas žymus santykio BO/NBO pasikeitimas. Nustatyta, kad daugelyje stiklų lazerio impulso energijos tankiui viršijus 2x103 J/cm2, santykis pasiekia BO/NBO « 0,3, t.y., BO tiltelių sumažėja daugiau, negu ~3 kartus, lyginant su lazerio nepaveiktu stiklu. Stiklą veikiant lazerio šviesai, nutrūksta BO tipo tilteliai ir susidaro deguonies deficito centrai (Oxygen Deficiency Center, ODC) su silicio ar aliuminio pertekliumi (ODC l)=Si- Si= ir =AI-AI = arba su laisvomis jungtimis (ODC II) =Si° ir =AI°. Taip pat struktūroje susidaro nerišančiojo deguonies skylių centrai (Non Bridging Oxygen Hole Centers - NBOHC) kaip =Si-O° arba saI-O°. Visi šie defektai yra žymiai chemiškai aktyvesni už lazeriu nepaveiktą stiklą, todėl, patalpinus paveiktą ruošinį į šarmo tirpalą, hidroksilo anijonai reaguoja su atsivėrusiomis jungtimis, sudarydami tirpius darinius kaip:
[-Si-O-Si-] + OH' [-SiO]· + [-Si-OH] [11]
[-AI-O-AI-] + OH' [-AIO]· + [-AI-OH] [12]
Tinklą modifikuojančių žemės šarminių metalų (Ca, Mg, Ba, Zn) oksidai, kurie susidaro, susijungiant metalams su atsilaisvinusiu deguonimi, tiesiogiai nereaguoja su šarmais, bet yra tirpūs juose. Tuo tarpu šarminiai metalai (Li, Na, K) pereina į tirpalą hidroksidų pavidalu.
Dėka išvardintų procesų, šalutinių impulso maksimumų paveikta stiklo sritis yra tirpinama šarme iki 1000 kartų greičiau, negu nepaveikta. Tai reiškia, kad, suformavus norimo pjūvio linijoje sritį su dideliu laisvų deguonies ar aktyvių silicio ir aliuminio jungčių kiekiu, šarmas ištirpins praktiškai tik pjūvio sritį, nepaliesdamas ruošinio medžiagos, kurios nereikia pašalinti. To dėka gaunami itin didelio tikslumo pjūviai. Kaip matyti iš Fig. 13, ant pjūvio krašto susiformuoja tik 0,05-0,1 pm (50-100 nm) dydžio nuožula.

Claims (6)

  1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS
    1. Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas, suformuojant apdirbamo ruošinio medžiagoje pjūvio arba skėlimo paviršių, turintis dvi apdirbimo stadijas:
    A stadijoje vykdo pjūvio arba skėlimo paviršiaus formavimą lazeriu, nevisiškai atskiriant ruošinio dalis viena nuo kitos, kur A stadija apima šiuos etapus:
    A.1 koherentinių ultratrumpų impulsų lazerinės spinduliuotės TEM00 modos pluošto generavimą lazeriu,
    A.2 generuojamo lazerinės spinduliuotės pluošto nukreipimą į optinę sistemą, kuri suformuoja užduotą lazerinės spinduliuotės pluošto impulso skersmenį, bendrą impulso energiją, ir šviesos poliarizaciją,
    A.3 suformuoto lazerinės spinduliuotės pluošto etape A2 nukreipimą į optinį elementą, kuris įeinantį lazerinės spinduliuotės pluoštą transformuoja pagal užduotą dėsnį,
    A.4 suformuoto lazerinės spinduliuotės pluošto lokalizavimą ruošinyje, kurio medžiaga yra žymia dalimi skaidri lazerinės spinduliuotės pluoštui, o užduoti lazerinės spinduliuotės impulso parametrai užtikrina apdirbamo ruošinio židinio srityje lazerinės spinduliuotės energijos tankį, pakankamą pakeisti apdirbamos ruošinio medžiagos savybes,
    A.5 apdirbamo ruošinio valdomą perkėlimą atžvilgiu lazerinės spinduliuotės pluošto taip, kad atitinkamai persikelia lazerio spinduliuotės pluošto fokusavimo židinys minėtame ruošinyje sukuriant reikiamą skaičių pažaidos sričių ir suformuojant ruošinyje norimos trajektorijos pjūvio ir (arba) skėlimo paviršių,
    B stadijoje vykdo visišką ruošinio dalių atskyrimą viena nuo kitos pagal suformuotą stadijoje A pjūvio ir (arba) skėlimo paviršiaus trajektoriją, patalpinant ruošinį į cheminę terpę, ėsdinančią pažaidos srityje ruošinio medžiagą, besiskiriantis tuo, kad etape A.3 lazerinės spinduliuotės pluošto transformavimas pagal užsiduotą dėsnį vyksta optiniame elemente (10), kuriame suformuota dvejopalūžė struktūra, tolygiai keičianti statmenai į jį krentančios lazerinės spinduliuotės pluošto PancharatnamO-Berry fazę (PBF), kur optiniame elemente (10) yra suformuotos bent dvi minėtos struktūros sritys, su skirtingais PBF kitimo dėsniais ir jų orientacija krentančio į elementą lazerinės spinduliuotės pluošto atžvilgiu, kur minėtos bent dvi struktūros sritys suformuoja atitinkamai bent du subpluoštus su galimybe keisti subpluoštų energijos, fazės bei poliarizacijos skirstinį priklausomai nuo krentančios į optinj elementą (10) lazerinės spinduliuotės parametrų tokių, kaip poliarizacijos tipas toks kaip tiesinė arba apskritiminė arba radialinė arba azimutinė ir (arba) tiesinės poliarizacijos plokštumos orientacija pjūvio ar skėlimo trajektorijos elemente krypties atžvilgiu, kur suformuoti minėti subpluoštai tarpusavyje interferuoja, gaunant suminį nedifraguojantj lazerinės spinduliuotės pluoštą, turintį užsiduotos energijos, fazės bei poliarizacijos židinio linijos necentrosimetrinį skirstinį, geriau pailgo pavidalo, plokštumoje, statmenoje lazerinės spinduliuotės pluošto sklidimo krypčiai, kur minėto skirstinio norimą pavidalą galima gauti, keičiant krintančios į optinį elementą (10) lazerinės spinduliuotės, suformuotos etape A.2, parametrus, kur nedifraguojančio lazerinės spinduliuotės pluošto necentrosimetrinis skirstinys turi statmenoje šviesos plitimo plokštumoje pagrindinį pailgą energijos maksimumą, kuriame sukaupta didžioji dalis impulso energijos su tankiu p, ir šalutinius energijos maksimumus, pailgus minėtoje plokštumoje, kuriuose energijos tankis yra tarp p/6 ir p/3, gautą suminį lazerinės spinduliuotės pluoštą lokalizuoja ruošinyje, kur kiekvienas lazerinės spinduliuotės impulsas suformuoja pailgo pavidalo bendrą pažaidos sritį, sudarytą iš fizinių pokyčių, sudarytų iš ertmių ir (arba) įskilimų dėl minėto pagrindinio energijos maksimumo poveikio ir cheminių ruošinio medžiagos pokyčių dėl minėtų šalutinių energijos maksimumų poveikio, kur pažaidos bendras sritis ruošinyje orientuoja pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją pasukant elementą (10) apie jo ašį, o apdirbamą ruošinį valdomai perkelia taip, kad suformuotos pailgos pažaidos sritys dėl fizinių ruošinio medžiagos pokyčių išsidėsto išilgai viena po kitos su tarpais pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją, o etapuose A4 ir A5 lazerio impulsų energiją ir galią bei ruošinio judėjimo greitį parenka taip, kad pažaidos sritys dėl cheminių ruošinio medžiagos pokyčių pratęsia pagal pjūvio trajektoriją pažaidos sritis susidariusias dėl fizinių pažaidos pokyčių tiek, kad gretimos bendros pažaidos sritys susiliečia arba dalinai persikloja, o stadijoje B cheminė terpė veiktų ruošinio medžiagą vienu metu visoje pjūvio trajektorijoje.
  2. 2. Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad suformuotos pailgos bendros pažaidos sritys yra eliptinio pavidalo plokštumoje, statmenoje šviesos plitimo krypčiai ir artutinai pastovaus dydžio, kintant ne daugiau, negu +/-15% nuo vidutinės reikšmės išilgai minėtos krypties.
  3. 3. Būdas pagal 1 arba 2 punktus, besiskiriantis tuo kad pjūvio arba skėlimo paviršiaus trajektorija iš pailgų minėtų bendrų pažaidos sričių yra suformuojama, išdėstant išilgai pjūvio ar skėlimo paviršiaus trajektorijos daugiau negu vieną nedifraguojantį pluoštą atstumais, palyginamais su pluošto skersiniais matmenimis.
  4. 4. Būdas pagal 1, 2 arba 3 punktus, besiskiriantis tuo, kad pailgos pažaidos dėl fizinių ruošinio pokyčių ruošinyje yra išdėstomos su žingsniu, viršijančiu pažaidų plotį bent 1,5 kartų.
  5. 5. Būdas pagal 1-4 punktus, besiskiriantis tuo, kad ruošinys paeiliui talpinamas į kelis pasirinktinai chemiškai aktyvius skysčius, tokius kaip KOH, Na2CO3, HF, HCI tirpalus, kad ruošinio pažaidų srityje susidarę ir likę prieš tai joje vykusios cheminės reakcijos produktai būtų perkeliami ir ištirpinami kitame ruošinį veikiančiame tirpale.
  6. 6. Lazerinis medžiagų apdirbimo įrenginys, apimantis lazerį (1), generuojantį ultratrumpųjų impulsų lazerinės spinduliuotės TEMoo modos pluoštą (2), nukreiptą į optinę sistemą, skirtą lazerinės spinduliuotės pluošto impulso energijai, šviesos poliarizacijai ir lazerinės spinduliuotės pluošto skersmeniui keisti, kur optinėje sistemoje suformuotas lazerinės spinduliuotės pluoštas per optinį elementą, skirtą įeinantį pluoštą transformuoti pagal užduotą dėsnį, lokalizuojamas apdirbamame ruošinyje (19), kur ruošinio medžiaga yra žymia dalimi skaidri lazerinės spinduliuotės pluoštui, optinėje sistemoje suformuoti pasirinkti lazerinės spinduliuotės pluošto impulso parametrai užtikrina lazerinės spinduliuotės energijos tankį, pakankamą židinio srityje pakeisti apdirbamos ruošinio medžiagos savybes, valdomą perkėlimo mechanizmą, skirtą apdirbamos medžiagos ruošiniui perkelti atžvilgiu lazerinės spinduliuotės pluošto taip, kad perkeliant lazerio spinduliuotės pluošto fokusavimo židinį minėtame ruošinyje sukuria reikiamą skaičių pažaidos sričių ir suformuoja ruošinyje norimos trajektorijos pjovimo ir/arba skėlimo paviršių, indą su chemine terpe, ėsdinančia ruošinio medžiagą pažaidos srityje ir skirta ruošiniui joje patalpinti ir jo dalims atskirti vieną nuo kitos pagal suformuotą pjovimo ir/arba skėlimo paviršiaus trajektoriją, besiskiriantis tuo, kad lazerinės spinduliuotės kelyje už optinės sistemos esantis optinis elementas (10), skirtas įeinantį lazerinės spinduliuotės pluoštui transformuoti pagal užduotą dėsnį, turi dvejopalūžę struktūrą, tolygiai keičiančią statmenai į jį krentančios lazerinės spinduliuotės pluošto PancharatnamO-Berry fazę (PBF), kur ruošinyje yra bent dvi minėtos dvejopalūžes struktūros sritys su skirtingais PBF kitimo dėsniais ir jų orientacija krentančio į elementą pluošto atžvilgiu, kur minėtos struktūros sritys elemente suformuoja atitinkamai bent du interferuojančius subpluoštus, gaunant suminį nedifraguojantį lazerinės spinduliuotės pluoštą, turintį norimos energijos, fazės bei poliarizacijos necentrosimetrinį skirstinį, geriau pailgo pavidalo, plokštumoje, statmenoje lazerinės spinduliuotės pluošto sklidimo krypčiai, ir turintį pagrindinį energijos maksimumą ir šalutinius energijos maksimumus, kur optinis elementas (10) sumontuotas galinčiame pasisukti apie savo ašį tvirtinimo mechanizme (12), skirtame elemento (10), ir jame suformuotų dvejopalūžių struktūrų sričių padėčiai keisti, elemento (10) suformuotas minėtas suminis nedifraguojantis lazerinės spinduliuotės pluoštas per fokusuojančią optiką (15, 16, 17) lokalizuojamas apdirbamame ruošinyje, kur pasukant optinį elementą (10) minėtu mechanizmu (12) pakeičiama suformuotos pailgos pažaidos srities orientacija pagal pjovimo linijos trajektoriją, o valdomu perkėlimo mechanizmu ruošinį perkelia taip, kad suformuotos pailgo pavidalo bendros pažaidos sritys, sudarytos iš ruošinio medžiagos fizinių pokyčių ir cheminių ruošinio medžiagos pokyčių, išsidėsto išilgai viena po kitos pagal pjovimo ir/arba skėlimo trajektoriją taip, kad suformuotos pailgos pažaidos sritys dėl fizinių ruošinio medžiagos pokyčių išsidėsto išilgai viena po kitos su tarpais pagal pjūvio ir/arba skėlimo trajektoriją, o pažaidos sritys dėl cheminių ruošinio medžiagos pokyčių pratęsia pagal pjūvio trajektoriją pažaidos sritis susidariusias dėl fizinių pažaidos pokyčių tiek, kad gretimos bendros pažaidos sritys susiliečia arba dalinai persikloja.
LT2019028A 2019-05-15 2019-05-15 Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys LT6791B (lt)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019028A LT6791B (lt) 2019-05-15 2019-05-15 Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys
CN202080036224.1A CN113825585B (zh) 2019-05-15 2020-05-14 用于透明材料的激光加工的方法和装置
EP20726244.5A EP3969219B1 (en) 2019-05-15 2020-05-14 Method and device for laser processing of transparent materials
PCT/IB2020/054549 WO2020230064A1 (en) 2019-05-15 2020-05-14 Method and device for laser processing of transparent materials
KR1020217041040A KR20220008335A (ko) 2019-05-15 2020-05-14 투명한 재료의 레이저 가공을 위한 방법 및 디바이스
JP2021568330A JP2022532241A (ja) 2019-05-15 2020-05-14 透明材料のレーザ加工方法及び装置
US17/610,861 US20220258278A1 (en) 2019-05-15 2020-05-14 Method and device for laser processing of transparent materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019028A LT6791B (lt) 2019-05-15 2019-05-15 Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2019028A LT2019028A (lt) 2020-11-25
LT6791B true LT6791B (lt) 2020-12-28

Family

ID=68461809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2019028A LT6791B (lt) 2019-05-15 2019-05-15 Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220258278A1 (lt)
EP (1) EP3969219B1 (lt)
JP (1) JP2022532241A (lt)
KR (1) KR20220008335A (lt)
CN (1) CN113825585B (lt)
LT (1) LT6791B (lt)
WO (1) WO2020230064A1 (lt)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110971A1 (de) * 2012-11-14 2014-05-15 Schott Ag Trennen von transparenten Werkstücken
DE102020132700A1 (de) * 2020-12-08 2022-06-09 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Hochenergieglasschneiden
WO2022185096A1 (en) 2021-03-03 2022-09-09 Uab Altechna R&B Laser beam transforming element
DE102021131811A1 (de) 2021-12-02 2023-06-07 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks
CN114406448B (zh) * 2022-01-11 2023-01-24 北京理工大学 一种大尺寸光学元件裂纹损伤的飞秒激光修复方法
CN117607068B (zh) * 2023-11-03 2024-07-23 宁波大学 一种光学材料激光损伤阈值准确测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015100056A1 (en) * 2013-12-17 2015-07-02 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
US20160152508A1 (en) 2013-08-07 2016-06-02 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Processing a Plate-Like Workpiece having a Transparent, Glass, Glass-Like, Ceramic and/or Crystalline Layer
EP3102358A1 (en) 2015-01-13 2016-12-14 Rofin-Sinar Technologies, Inc. Method and system for scribing brittle material followed by chemical etching
US20180029924A1 (en) 2015-02-10 2018-02-01 Nippon Sheet Glass Company, Limited Glass for laser processing and method for producing perforated glass using same
US20180037489A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Asahi Glass Company, Limited Manufacturing method of glass substrate with hole
EP3335826A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-20 Universita' Degli Studi Dell'Insubria Laser based hole formation and etching of transparent materials

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4930901A (en) * 1988-12-23 1990-06-05 Electro Scientific Industries, Inc. Method of and apparatus for modulating a laser beam
CA2479986A1 (fr) * 2004-09-14 2006-03-14 Vincent F. Treanton Fabrication de guides d`onde optique par ablation laser
US7438824B2 (en) * 2005-03-25 2008-10-21 National Research Council Of Canada Fabrication of long range periodic nanostructures in transparent or semitransparent dielectrics
CN102139484B (zh) * 2010-01-29 2015-05-20 西进商事股份有限公司 激光划线方法以及装置
DE102010029791A1 (de) * 2010-06-08 2011-12-08 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks
EP2756342B1 (en) * 2011-09-14 2016-11-30 IMRA America, Inc. Controllable multi-wavelength fiber laser source
WO2014079478A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Light In Light Srl High speed laser processing of transparent materials
LT6240B (lt) * 2014-05-16 2016-01-25 Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras Skaidrių terpių lazerinis pjovimo būdas ir įrenginys
CN104076435B (zh) * 2014-07-14 2016-07-13 西北工业大学 取样光纤布拉格光栅sfbg的飞秒激光制作装置及方法
EP3221727B1 (de) * 2014-11-19 2021-03-17 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH System zur asymmetrischen optischen strahlformung
LT6428B (lt) * 2015-10-02 2017-07-25 Uab "Altechna R&D" Skaidrių medžiagų lazerinis apdirbimo būdas ir įrenginys
EP3468742B1 (en) * 2016-06-14 2022-08-31 Evana Technologies, UAB A multi-segment focusing lens and the laser processing system for wafer dicing or cutting
CN107570876A (zh) * 2017-10-16 2018-01-12 江南大学 一种激光诱导koh化学反应刻蚀和切割蓝宝石的加工方法
US20190119150A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Corning Incorporated Methods for laser processing transparent workpieces using pulsed laser beam focal lines and chemical etching solutions
CN109551123B (zh) * 2018-12-17 2021-08-24 华东师范大学 皮秒激光诱导石英玻璃内部裂纹实现微流控器件制备的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160152508A1 (en) 2013-08-07 2016-06-02 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Processing a Plate-Like Workpiece having a Transparent, Glass, Glass-Like, Ceramic and/or Crystalline Layer
WO2015100056A1 (en) * 2013-12-17 2015-07-02 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
US9517963B2 (en) 2013-12-17 2016-12-13 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
EP3102358A1 (en) 2015-01-13 2016-12-14 Rofin-Sinar Technologies, Inc. Method and system for scribing brittle material followed by chemical etching
US20180029924A1 (en) 2015-02-10 2018-02-01 Nippon Sheet Glass Company, Limited Glass for laser processing and method for producing perforated glass using same
US20180037489A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Asahi Glass Company, Limited Manufacturing method of glass substrate with hole
EP3335826A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-20 Universita' Degli Studi Dell'Insubria Laser based hole formation and etching of transparent materials

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DREVINSKAS ROKAS ET AL: "Geometric phase holograms imprinted by femtosecond laser nanostructuring", 2016 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO), OSA, 5 June 2016 (2016-06-05), pages 1 - 2, XP033026326 *
JISHA C P ET AL: "Nonlinear localization of light using the Pancharatnam-Berry phase", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 5 November 2018 (2018-11-05), XP080934387 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220008335A (ko) 2022-01-20
JP2022532241A (ja) 2022-07-13
EP3969219B1 (en) 2023-07-26
EP3969219A1 (en) 2022-03-23
US20220258278A1 (en) 2022-08-18
LT2019028A (lt) 2020-11-25
WO2020230064A1 (en) 2020-11-19
CN113825585A (zh) 2021-12-21
CN113825585B (zh) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
LT6791B (lt) Skaidrių medžiagų apdirbimo būdas ir įrenginys
KR102078294B1 (ko) 비-축대칭 빔 스폿을 이용하여 투명 워크피스를 레이저 가공하기 위한 기기 및 방법
KR101972466B1 (ko) 취성 재료를 묘각하고 화학 식각하는 방법 및 시스템
KR101753184B1 (ko) 투명 재료 내에 레이저 필라멘테이션을 형성하기 위한 시스템
TWI647044B (zh) 雷射處理可離子交換玻璃工件之方法及玻璃物件
TWI639479B (zh) 用於片狀基板之雷射加工的方法與系統以及玻璃製品
KR101167236B1 (ko) 레이저 스크라이브 가공 방법
KR20190116996A (ko) 위상 변위된 초점 라인을 이용하여 투명 워크피스를 레이저 가공하기 위한 기기 및 방법
US20120308765A1 (en) Nanostructure forming method and base having nanostructure
EP3335826A1 (en) Laser based hole formation and etching of transparent materials
JP2016011219A (ja) ガラス基板の切断方法
Dogan et al. Optimization of ultrafast laser parameters for 3D micromachining of fused silica
KR20230130163A (ko) 공작물을 레이저 가공하기 위한 장치 및 방법
KR20020047479A (ko) 비금속재료의 레이저 절단 방법
KR20220025060A (ko) 곡선형 준-비-회절 레이저 빔을 사용하여 투명 가공물을 레이저 가공하는 방법
KR20240046475A (ko) 기판 엘리먼트의 분리를 준비 및/또는 수행하기 위한 방법 및 기판 서브엘리먼트
KR20230135674A (ko) 공작물을 레이저 가공하기 위한 장치 및 방법
Torres et al. Influence of laser beam polarization on laser micro-machining of molybdenum
Dudutis et al. Generation of asymmetrical Bessel-like laser beams for glass dicing
Klug et al. Polarization converted laser beams for micromachining applications
Izawa et al. Debris-free in-air laser dicing for multi-layer MEMS by perforated internal transformation and thermally-induced crack propagation
Marcinkevicius et al. Fabrication of 3D interconnected network of microchannels inside silica by femtosecond irradiation and etching
Dogan Mm Scale 3D Silica Waveguide Fabrication Technique for Solar Energy Concentration Systems

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20201125

FG9A Patent granted

Effective date: 20201228

LA9A Seizure of national patent right
LA9A Seizure of national patent right