NL1020854C2 - Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity - Google Patents
Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity Download PDFInfo
- Publication number
- NL1020854C2 NL1020854C2 NL1020854A NL1020854A NL1020854C2 NL 1020854 C2 NL1020854 C2 NL 1020854C2 NL 1020854 A NL1020854 A NL 1020854A NL 1020854 A NL1020854 A NL 1020854A NL 1020854 C2 NL1020854 C2 NL 1020854C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- workpiece
- interference pattern
- laser light
- interference
- laser
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
P59603NL00P59603NL00
Titel: Werkwijze en opstelling voor het aanbrengen van een structuur.Title: Method and arrangement for applying a structure.
ACHTERGROND EN GEBIED VAN DE UITVINDINGBACKGROUND AND FIELD OF THE INVENTION
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een structuur op een oppervlak van een werkstuk. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een oppervlak voorzien van een structuur met een 5 dergelijke werkwijze en een matrijs voorzien van een dergelijk oppervlak.The invention relates to a method for applying a structure to a surface of a workpiece. The invention also relates to a surface provided with a structure with such a method and a mold provided with such a surface.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een opstelling voor het aanbrengen van een structuur op een werkstuk.The invention also relates to an arrangement for applying a structure to a workpiece.
Uit de praktijk is voor de vervaardiging van een zgn. diffractive optical variable image device (DOVID), zoals bijvoorbeeld een hologram, 10 bekend dat een structuur kan worden aangebracht op een oppervlak door een interferentiepatroon te projecteren op een optisch gevoelig materiaal.For the manufacture of a so-called diffractive optical variable image device (DOVID), such as for example a hologram, it is known from practice that a structure can be applied to a surface by projecting an interference pattern onto an optically sensitive material.
Bij de bekende methode wordt het interferentiepatroon gegenereerd door een uit een laser tredende coherente, monochromatische lichtbundel met een bundelsplitser te splitsen in een eerste en een tweede bundel. De 15 eerste bundel wordt dan op het optisch gevoelige materiaal geprojecteerd, terwijl de tweede bundel via een andere weg dan de eerste bundel eveneens op het materiaal wordt geprojecteerd, bijvoorbeeld door de bundel naar het optisch gevoelige materiaal te reflecteren via een af te beelden object. De tweede bundel valt daarbij onder een van de eerste bundel verschillende 20 hoek in op het optisch gevoelige materiaal. Door de weglengteverschillen tussen de eerste bundel en de tweede bundel, ontstaat dan op het optisch gevoelige materiaal een interferentiepatroon.In the known method, the interference pattern is generated by splitting a coherent, monochromatic light beam emerging from a laser with a beam splitter into a first and a second beam. The first bundle is then projected onto the optically sensitive material, while the second bundle is also projected onto the material via a path other than the first bundle, for example by reflecting the bundle onto the optically sensitive material via an object to be imaged. The second bundle herein falls at an angle different from the first bundle on the optically sensitive material. Due to the path length differences between the first bundle and the second bundle, an interference pattern is then created on the optically sensitive material.
Na projectie wordt het lichtgevoelige materiaal ontwikkeld en het interferentiepatroon middels een fotolithografisch proces aangebracht op 25 een kunststof materiaal, waarna via een galvanisch proces de in het kunststof aangebrachte afbeelding in een metaal, veelal nikkel, wordt overgedragen.After projection, the photosensitive material is developed and the interference pattern is applied to a plastic material by means of a photolithographic process, after which the image applied in the plastic is transferred via a galvanic process into a metal, usually nickel.
Het bekende procédé heeft echter als nadeel dat een veelvoud aan handelingen moet worden verricht om het interferentiepatroon aan te 1020854· -2- brengen. Bovendien kan het interferentiepatroon met de bekende techniek slechts op een beperkt aantal materialen worden aangebracht. Bijvoorbeeld het aanbrengen van een patroon in harde materialen, zoals staal of keramiek, is met het bekende procédé onmogelijk.However, the known process has the drawback that a plurality of operations must be performed to apply the interference pattern. Moreover, with the prior art, the interference pattern can only be applied to a limited number of materials. For example, applying a pattern to hard materials, such as steel or ceramic, is impossible with the known process.
55
SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION
Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze waarbij met minder handelingen een structuur kan worden aangebracht. Teneinde het gestelde doel te bereiken voorziet de uitvinding in een werkwijze volgens 10 conclusie 1.It is an object of the invention to provide a method in which a structure can be provided with fewer operations. In order to achieve the stated object, the invention provides a method according to claim 1.
Een dergelijke werkwijze is eenvoudiger dan de bekende werkwijze omdat met een dergelijke werkwijze de structuur direct op het werkstuk wordt aangebracht en fotolithografische en galvanische processen achterwege kunnen blijven. Bovendien kan met een werkwijze volgens de 15 uitvinding de structuur op een matrijs worden aangebracht en/of over eerder aangebrachte structuren heen worden aangebracht. Tevens heeft een werkwijze volgens de uitvinding het voordeel dat de aangebrachte interferentiestructuur moeilijk na te maken is, zodat oppervlakken voorzien van een dergelijke interferentiestructuur een echtheidskenmerk hebben.Such a method is simpler than the known method because with such a method the structure is applied directly to the workpiece and photolithographic and galvanic processes can be omitted. Moreover, with a method according to the invention, the structure can be applied to a mold and / or be applied over previously applied structures. A method according to the invention also has the advantage that the applied interference structure is difficult to imitate, so that surfaces provided with such an interference structure have a security feature.
20 Ook kan met een werkwijze volgens de uitvinding een interferentiestructuur in harde materialen worden aangebrachtWith a method according to the invention, an interference structure can also be provided in hard materials
De uitvinding voorziet tevens in een oppervlak volgens conclusie 18 en een matrijs volgens conclusie 21. Tevens voorziet de uitvinding in een opstelling volgens conclusie 22.The invention also provides a surface according to claim 18 and a mold according to claim 21. The invention also provides an arrangement according to claim 22.
25 Specifieke uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn neergelegd in de afhankelijke conclusies. Verdere voorbeelden, details, aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding worden hierna besproken aan de hand van de in de tekening weergegeven figuren.Specific embodiments of the invention are laid down in the dependent claims. Further examples, details, aspects and embodiments of the invention are discussed below with reference to the figures shown in the drawing.
1 0-2 0 « F 4^ -3-1 0-2 0 «F 4 ^ -3-
KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Fig. 1 toont schematisch een opstelling voor het genereren van een interferentiepatroon.FIG. 1 schematically shows an arrangement for generating an interference pattern.
5 Fig. 2 toont een stroomdiagram van een voorbeeld van een werkwijze volgens de uitvinding.FIG. 2 shows a flow chart of an example of a method according to the invention.
Fig. 3 toont schematisch een opengewerkt perspectivisch aanzicht van een voorbeeld van een kijkhoekafhankelijke structuur volgens de uitvinding.FIG. 3 schematically shows a cut-away perspective view of an example of a viewing angle-dependent structure according to the invention.
Fig. 4 toont een opname met een elektronenmicroscoop van een 10 structuur volgens de uitvinding.FIG. 4 shows an image with an electron microscope of a structure according to the invention.
Fig. 5 toont een opname met een elektronenmicroscoop van een . afbeelding opgebouwd uit structuren volgens de uitvinding.FIG. 5 shows an image with an electron microscope of one. image constructed from structures according to the invention.
Fig. 6 toont een schematisch een perspectivische aanzicht van de opstelling waarmee de structuren in fign. 4 en 5 zijn vervaardigd.FIG. 6 is a schematic perspective view of the arrangement with which the structures in FIGS. 4 and 5.
1515
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVINGDETAILED DESCRIPTION
De in fig. 1 getoonde opstelling omvat een laser 101, een bundelsplitser 102, een werkstuk 103 en een spiegel 107. Met de opstelling 20 in fig. 1 kan een werkwijze volgens de uitvinding worden uitgevoerd. In fig.The arrangement shown in Fig. 1 comprises a laser 101, a beam splitter 102, a workpiece 103 and a mirror 107. With the arrangement 20 in Fig. 1, a method according to the invention can be carried out. In FIG.
2 is een stroomdiagram van een voorbeeld van een dergelijke werkwijze getoond. In een eerste stap 201 wordt door de laser 101 een coherente, monochromatische lichtbundel 104 uitgezonden die in stap 202 door de bundelsplitser 102 wordt gesplitst in een eerste bundel 105 en een tweede 25 bundel 106. In het getoonde voorbeeld is de bundelsplitser 102 een halfdoorlatende spiegel. De eerste bundel 104 wordt in stap 203 op een oppervlak 108 van een werkstuk 103 geprojecteerd, terwijl de tweede bundel 106 via een andere weg dan de eerste bundel 105, in het getoonde voorbeeld via de spiegel 107 in stap 204 eveneens op het oppervlak van het werkstuk 30 103 wordt geprojecteerd onder een van de eerste bundel 105 verschillende 1020854* -4- hoek. Door de hoek tussen de bundels 105 en 106 treden er een weglengteverschil op tussen de eerste bundel 105 en de tweede bundel 106 en wordt in stap 205 op het werkstuk 103 een interferentiepatroon geprojecteerd.2 is a flow chart of an example of such a method. In a first step 201, a coherent, monochromatic light beam 104 is emitted by the laser 101, which is split by the beam splitter 102 in step 202 into a first beam 105 and a second beam 106. In the example shown, the beam splitter 102 is a semi-transparent mirror . The first bundle 104 is projected on a surface 108 of a workpiece 103 in step 203, while the second bundle 106 is also projected on the surface of the frame via a path other than the first bundle 105, in the example shown via the mirror 107 in step 204 workpiece 103 is projected at an angle different from the first bundle 105 1020854 * -4. Due to the angle between the bundles 105 and 106, a path length difference occurs between the first bundle 105 and the second bundle 106 and an interference pattern is projected on the workpiece 103 in step 205.
5 Met het laserlicht van het geprojecteerde interferentiepatroon wordt bij een geschikte intensiteit en coherentie van het laserlicht in stap 206 een deel van het oppervlak van het werkstuk 103 verwijderd, waardoor een interferentiestructuur op het werkstuk wordt aangebracht. De interferentiestructuur bestaat dan uit pieken en dalen waarbij de pieken 10 met de minima in het interferentiepatroon overeenkomen, terwijl de dalen overeenkomen met de maxima in het interferentiepatroon.With the laser light of the projected interference pattern, at a suitable intensity and coherence of the laser light, part of the surface of the workpiece 103 is removed in step 206, whereby an interference structure is provided on the workpiece. The interference structure then consists of peaks and troughs wherein the peaks 10 correspond to the minima in the interference pattern, while the troughs correspond to the maxima in the interference pattern.
Gebleken is dat een dergelijk interferentiestructuur een kleureffect vertoont dat afhangt van de afstand tussen de pieken in de structuur. In het bijzonder is gebleken dat bij een afstand van kleiner of gelijk aan 2,5 15 micrometer, zoals bijvoorbeeld kleiner dan 1 micrometer en bij voorkeur kleiner of gelijk aan 800 nanometer en/of groter dan 100 nanometer, visueel aantrekkelijke kleureffecten optreden door de vorm van de pieken en de afstand tussen de pieken in de interferentiestructuur. Bovendien zijn de kleureffecten moeilijk na te maken omdat met het blote oog slechts de 20 kleureffecten zichtbaar zijn en de structuur enkel met geavanceerde middelen te achterhalen is, in het bijzonder bij afstanden kleiner dan of gelijk aan 2,5 micrometer.It has been found that such an interference structure exhibits a color effect that depends on the distance between the peaks in the structure. In particular, it has been found that at a distance of less than or equal to 2.5 microns, such as, for example, less than 1 micron and preferably less than or equal to 800 nanometers and / or greater than 100 nanometers, visually attractive color effects occur due to the shape of the peaks and the distance between the peaks in the interference structure. Moreover, the color effects are difficult to imitate because only the color effects are visible to the naked eye and the structure can only be traced by advanced means, in particular at distances smaller than or equal to 2.5 micrometers.
Een interferentiestructuur in de vorm van een lijnenpatroon waarbij de vorm van de lijnen of de afstand tussen de lijnen varieert, kan 25 bijvoorbeeld worden verkregen door in de lichtbaan een optisch element, zoals een spiegel of lens te plaatsen. Het op het oppervlak geprojecteerde interferentiepatroon zal dan vervormd worden. De structuur die op deze wijze wordt verkregen is moeilijk na te maken, zodat een kopieerbeveiliging wordt verkregen. In het bijzonder is de structuur moeilijk na te maken als 30 het optisch element een complexe kromming heeft, bijvoorbeeld door een 1020854· -5- combinatie van concave en convexe oppervlakken of de aanwezigheid van discontinuïteiten in het optische element zoals bij bijvoorbeeld Fresnel-lenzen bekend is.An interference structure in the form of a line pattern in which the shape of the lines or the distance between the lines varies, can for instance be obtained by placing an optical element, such as a mirror or lens, in the light path. The interference pattern projected onto the surface will then be distorted. The structure obtained in this way is difficult to copy, so that copy protection is obtained. In particular, the structure is difficult to imitate if the optical element has a complex curvature, for example due to a combination of concave and convex surfaces or the presence of discontinuities in the optical element as known, for example, in Fresnel lenses. is.
In de opstelling van fig. 1 kan het optische element bijvoorbeeld in de 5 eerste bundel 105 geplaatst worden tussen de bundelsplitser 102 en het werkstuk 103 of in de tweede bundel tussen de bundelsplitser 102 en de spiegel 107 of tussen de spiegel 107 en het werkstuk 103. Het is ook mogelijk om op of voor het optisch element het interferentiepatroon te projecteren en een door het optisch element gevormd beeld van het 10 interferentiepatroon op het werkstuk te projecteren.In the arrangement of Fig. 1, for example, the optical element can be placed in the first bundle 105 between the beam splitter 102 and the workpiece 103 or in the second bundle between the beam splitter 102 and the mirror 107 or between the mirror 107 and the workpiece 103 It is also possible to project the interference pattern onto or in front of the optical element and to project an image of the interference pattern formed by the optical element onto the workpiece.
Voorafgaand aan het aanbrengen van het interferentiepatroon kunnen op het werkstuk een of meer andere structuren worden aangebracht, zoals bijvoorbeeld een zgn. kijkhoekafhankelijk patroon op het werkstuk, waardoor de structuur moeilijk te kopiëren is.Prior to applying the interference pattern, one or more other structures can be provided on the workpiece, such as, for example, a so-called viewing angle-dependent pattern on the workpiece, making the structure difficult to copy.
15 In fig. 3 is schematisch een opengewerkt perspectivisch aanzicht van een gedeelte van een kijkhoekafhankelijke structuur getoond waarop een interferentiestructuur volgens de uitvinding is aangebracht. De kijkhoek afhankelijke structuur heeft een tweetal vlakken 301,302, waarvan de normalen onder een hoek met elkaar staan. In doorsnede gezien vormen de 20 vlakken twee zijden van een driehoek, die al dan niet gelijkbenig kan zijn.Fig. 3 schematically shows a cut-away perspective view of a part of a viewing angle-dependent structure on which an interference structure according to the invention is arranged. The viewing angle-dependent structure has two planes 301,302, the normals of which are at an angle to each other. Viewed in section, the planes form two sides of a triangle, which may or may not be isosceles.
Op een eerste vlak 301 is met een werkwijze volgens de uitvinding een interferentiestructuur aangebracht die bestaat uit een viertal lijnvormige pieken 303-306, die op een afstand van elkaar liggen. De afstand tussen de pieken 303 en 304 is daarbij groter dan de afstand tussen de 25 pieken 304 en 305 resp. 305 en 306.On a first surface 301, an interference structure is provided with a method according to the invention, which structure consists of four line-shaped peaks 303-306, which are spaced apart. The distance between the peaks 303 and 304 is thereby greater than the distance between the peaks 304 and 305, respectively. 305 and 306.
Een tweede vlak is voorzien van een interferentiestructuur bestaande uit een tweetal lijnvormige pieken 307 en 308 die op een afstand van elkaar liggen. Deze afstand is niet gelijk aan de afstand tussen de pieken 303 en 304 op het eerste vlak 301 en in het getoonde voorbeeld is de afstand groter, 30 maar deze kan ook kleiner zijn.A second surface is provided with an interference structure consisting of two line-shaped peaks 307 and 308 that are spaced apart. This distance is not equal to the distance between the peaks 303 and 304 on the first plane 301 and in the example shown the distance is larger, but it can also be smaller.
J020 8 5 4· -6-J020 8 5 4 · 6
Afhankelijk van de hoek waaronder de structuur wordt bekeken, zal ofwel het interferentiestructuur op het eerste vlak 301 ofwel de structuur op het tweede vlak 302 zichtbaar zijn. Voor het blote oog zal dan de kleur van het oppervlak verschillen, afhankelijk van de kijkrichting. De 5 kijkhoekafhankelijke structuur kan bijv. met een laser of op andere wijze worden aangebracht voorafgaand aan het aanbrengen van de interferentiestructuur.Depending on the angle at which the structure is viewed, either the interference structure on the first plane 301 or the structure on the second plane 302 will be visible. The color of the surface will then differ for the naked eye, depending on the viewing direction. The viewing angle-dependent structure can, for example, be applied with a laser or in another manner prior to the application of the interference structure.
Een werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd met elk geschikt type laser, zoals bijvoorbeeld een femtosecondenlaser. De gebruikte 10 laser kan ook bijvoorbeeld een koperdamplaser zijn. Een koperdamplaser heeft een hoge bundelkwaliteit, met name door de grote coherentielengte. Bovendien is gebleken dat, in tegenstelling tot hetgeen door deskundigen werd verwacht, met een koperdamplaser interferentiestructuren met een roosterconstante kleiner dan 1 micrometer, en ook met een roosterconstante 15 kleiner dan 800 nanometer en zelfs met een roosterconstante rond de 100 nanometer vervaardigd kunnen worden door het oppervlak van een werkstuk deels te verwijderen door middel van thermische ablatie onder invloed van het laserlicht van de koperdamplaser.A method according to the invention can be carried out with any suitable type of laser, such as for example a femtosecond laser. The laser used can also be, for example, a copper vapor laser. A copper vapor laser has a high beam quality, in particular due to the large coherence length. Moreover, it has been found that, contrary to what was expected by those skilled in the art, interference structures with a lattice constant of less than 1 micron, and also with a lattice constant of less than 800 nanometers and even with a lattice constant of around 100 nanometers can be produced by part of a workpiece surface to be removed by means of thermal ablation under the influence of the laser light from the copper vapor laser.
Verwacht werd dat het laserlicht het materiaal zozeer zou verhitten 20 dat het zou smelten. Hierdoor zouden de afmetingen van de structuren veel groter zijn dan de optische limiet van een half maal de golflengte. Gebleken is echter dat het mogelijk is structuren nabij een kwart maal de golflengte te vervaardigen door de optische limiet van een half maal de golflengte te verlagen naar een kwart maal de golflengte, door tussen de laser en het 25 werkstuk een niet-lineair kristal te plaatsen dat de frequentie van het laserlicht verdubbeld en dus de golflengte halveert zonder dat smelten van het materiaal de grootte van de structuur noemenswaardig beïnvloedt.The laser light was expected to heat the material so much that it would melt. As a result, the dimensions of the structures would be much larger than the optical limit of half a wavelength. However, it has been found that it is possible to manufacture structures near a quarter times the wavelength by lowering the optical limit from half a wavelength to a quarter times the wavelength, by placing a non-linear crystal between the laser and the workpiece. that the frequency of the laser light is doubled and thus halves the wavelength without melting of the material appreciably affecting the size of the structure.
Fig. 4 toont een met een scanning electron microscope (SEM) gemaakte opname van een oppervlak met een roosterconstante rond de 1 30 micrometer vervaardigd met een koperdamplaser. De opname van fig. 4 -7- toont (delen van) een aantal vlakken van 200 bij 200 micrometer. De vlakken zijn elk opgebouwd uit een aantal lijnen, die op een onderlinge afstand van ongeveer 1 micrometer van elkaar liggen. Uit dergelijke vlakken kan een afbeelding worden samengesteld. Fig. 5 toont een met een 5 scanning electron microscope (SEM) gemaakte opname van een afbeelding die de letter ‘A’ voorstelt. De afbeelding is opgebouwd uit pixels van 200 micrometer bij 200 micrometer die op hun beurt zijn opgebouwd uit een aantal lijnen die op het oppervlak zijn aangebracht met een werkwijze volgens de uitvinding.FIG. 4 shows a recording made with a scanning electron microscope (SEM) of a surface with a lattice constant around 1 μm made with a copper vapor laser. The shot of fig. 4 -7- shows (parts of) a number of planes of 200 by 200 micrometers. The planes are each constructed from a number of lines that are spaced apart by approximately 1 micron. An image can be assembled from such surfaces. FIG. 5 shows an image of an image made with a scanning electron microscope (SEM) representing the letter "A". The image is composed of pixels of 200 micrometers by 200 micrometers which, in turn, are composed of a number of lines which are applied to the surface with a method according to the invention.
10 In fig. 6 is een foto van een opstelling getoond waarmee het vlak in fig. 4 en de afbeelding in fig. 5 zijn vervaardigd. De opstelling omvat een vermogensversterker 1 met een diodegepompte koperdamplaser. De versterker 1 versterkt door een hoofdoscillator 2 gegenereerde laserpulsen. De hoofdoscillator 2 omvat een koperdamplaser die groen en geel laserlicht 15 uit kan zenden met golflengtes 511 nanometer resp. 578 nanometer. In het getoonde voorbeeld wordt het gele laserlicht met een golflengte van 578 nm, weggefilterd door een geelfilter 3.Fig. 6 shows a photograph of an arrangement with which the surface in Fig. 4 and the image in Fig. 5 are manufactured. The arrangement comprises a power amplifier 1 with a diode pumped copper vapor laser. The amplifier 1 amplifies laser pulses generated by a main oscillator 2. The main oscillator 2 comprises a copper vapor laser that can emit green and yellow laser light 15 with wavelengths 511 nanometers or, respectively. 578 nanometers. In the example shown, the yellow laser light with a wavelength of 578 nm is filtered out by a yellow filter 3.
In het getoonde voorbeeld is wordt het laserlicht gepulseerd uitgezonden. Bijvoorkeur is de pulsduur zo kort mogelijk. Bij proefnemingen 20 met de in fig. 6 getoonde opstelling is veelal een pulsduur van enkele tientallen nanoseconden gebruikt. Bij vervaardiging van de vlakken in fig. 4 en 5 is een pulsduur van 25 nanoseconden toegepast. In het getoonde voorbeeld zijn blokvormige pulsen gebruikt met zo stijl mogelijke flanken. Een blokvormige puls voorkomt versmelting van het oppervlak van het 25 materiaal op een effectieve wijze. Ander pulsvormen, zoals trapezoïdaal of driehoekig zijn echter ook mogelijk.In the example shown, the laser light is transmitted in a pulsed manner. The pulse duration is preferably as short as possible. In experiments with the arrangement shown in Fig. 6, a pulse duration of a few tens of nanoseconds is often used. A pulse duration of 25 nanoseconds is used in the manufacture of the planes in Figs. 4 and 5. In the example shown, block-shaped pulses with flanks that are as stylish as possible are used. A block-shaped pulse effectively prevents fusion of the surface of the material. However, other pulse shapes, such as trapezoidal or triangular, are also possible.
Via een set spiegels 4 wordt de laserbundel vanuit de hoofdoscillator 2 in de versterker 1 gebracht om versterkt naar de hoofdoscillator 2 teruggevoerd te worden. Het licht uit de hoofdoscillator 2 en de versterker 1 30 wordt via een, niet getoond, niet-lineair kristal door een buis 5 met een lens 1020854· -8- en een masker geleid, waarbij de doorsnede van de bundel via de lens en het masker in vierkante vorm wordt gebracht. Het niet-lineaire kristal verhoogt de frequentie en verkleind zodoende de golflengte. Aan het uitgaande uiteinde van de buis 5 staat een anti-reflectievenster 6 dat voorkomt dat 5 ongewenst licht naar de hoofdoscillator 2 gereflecteerd wordt.Via a set of mirrors 4, the laser beam is brought from the main oscillator 2 into the amplifier 1 to be fed back amplified to the main oscillator 2. The light from the main oscillator 2 and the amplifier 1 is passed through a tube (not shown) through a tube 5 with a lens 1020854 and a mask, the cross-section of the beam passing through the lens and the mask is brought in a square shape. The non-linear crystal increases the frequency and thus reduces the wavelength. At the output end of the tube 5 there is an anti-reflection window 6 which prevents unwanted light from being reflected to the main oscillator 2.
De uit de buis 5 tredende bundel wordt via een spiegel 7 op een lens 8 gericht die het licht in de bundel evenwijdig maakt. De evenwijdige bundel wordt dan na het geelfilter 3 gepasseerd te hebben via een verzwakker 9 naar een apertuurinrichting 10 geleid. De apertuurinrichting 10 verwijdert 10 nog aanwezige divergerende componenten uit de bundel. Vervolgens wordt de laserbundel door een bundelsplitser 11, in het vakgebied ook bekend als een beamsplitter, in twee bundels met ongeveer gelijke intensiteit gesplitst.The beam emerging from the tube 5 is directed via a mirror 7 to a lens 8 which makes the light in the beam parallel. The parallel bundle is then passed after passing through the yellow filter 3 via an attenuator 9 to an aperture device 10. The aperture device 10 removes remaining diverging components from the bundle. Subsequently, the laser beam is split by a beam splitter 11, also known in the art as a beam splitter, into two beams of approximately the same intensity.
ii
Met een tweetal spiegels 12 worden de twee bundels op het werkstuk 14 geprojecteerd waardoor een interferentiepatroon ontstaat.With two mirrors 12, the two bundles are projected onto the workpiece 14, creating an interference pattern.
15 Tussen de spiegels 12 en het werkstuk 14 zijn lenzen 13 geplaatst, die de randen van het beeld verscherpen. Het werkstuk 14 kan middels een x-y translator 15 worden verschoven waardoor naast elkaar structuren kunnen worden aangebracht. Door meerdere structuren naast elkaar aan te brengen kan een afbeelding, zoals de ‘A’ in fig. 5 worden vervaardigd. In het 20 voorbeeld van fig. 6 is het werkstuk van gereedschapsstaal met een hoog Chroom en Vanadium gehalte. Ander materialen, zoals bijvoorbeeld andere metalen, legeringen of keramiek kunnen echter ook worden toegepast.Between the mirrors 12 and the workpiece 14, lenses 13 are placed which sharpen the edges of the image. The workpiece 14 can be shifted by means of an x-y translator 15 so that structures can be arranged next to each other. By arranging several structures next to each other, an image such as the "A" in Fig. 5 can be produced. In the example of Fig. 6, the workpiece is made of tool steel with a high Chrome and Vanadium content. However, other materials such as, for example, other metals, alloys or ceramics can also be used.
De in fig. 5 getoonde afbeelding is aangebracht op een werkstuk van staal, in het bijzonder een stalen matrijs. Met een opstelling volgens de 25 uitvinding kan een structuur ook in een ander materiaal worden aangebracht, zoals bijvoorbeeld andere metalen, glas, papier of keramiek.The image shown in fig. 5 is arranged on a workpiece of steel, in particular a steel mold. With an arrangement according to the invention, a structure can also be provided in another material, such as, for example, other metals, glass, paper or ceramics.
Een structuur volgens de uitvinding kan als echtheidskenmerk worden toegepast, bijvoorbeeld voor optische informatiedragers, zoals compact disks of digital versatile disks, waardepapieren, zoals papiergeld of 30 bankpassen, farmaceutische producten, reserveonderdelen van bijv. auto’s, 1 Q 2 O 9 5 4*? -9- helikopters of vliegtuigen, gespuitgiette producten of anderszins. Een structuur volgens de uitvinding kan eveneens worden toegepast ter waarmerking en/of verfraaiing van scheerapparaten, speelgoed, aluminiumstaven, munten, sieraden, horloges, pennen, onderdelen en 5 artikelen voor toepassing in de nucleaire industrieA structure according to the invention can be used as a security feature, for example for optical information carriers, such as compact discs or digital versatile discs, securities such as paper money or bank cards, pharmaceutical products, spare parts of, for example, cars, 1 Q 2 O 9 5 4 *. -9- helicopters or airplanes, injection molded products or otherwise. A structure according to the invention can also be used for the authentication and / or embellishment of shavers, toys, aluminum bars, coins, jewelry, watches, pens, parts and articles for use in the nuclear industry
Na lezing van het voorgaande liggen verschillende varianten 'voor de vakman voor de hand. In het bijzonder is het mogelijk om het patroon direct te projecteren, dat wil zeggen een enkele laserbundel direct op het werkstuk te projecteren, waarbij tussen de laserbron en het werkstuk een masker is 10 geplaatst dat met het interferentiepatroon overeenkomt. Een dergelijk masker kan bijv. worden verkregen door een opening met de gewenste vorm in een donker gekleurd materiaal of door een chroompatroon met de gewenste vorm op een plaat van glas of kwarts. Ook is het mogelijk om het interferentiepatroon aan te brengen door met een laserbundel met kleine 15 doorsnede op het werkstuk te schrijven. Eveneens ligt voor de deskundige voor de hand de uit de laser komende bundel in meer dan twee bundels te splitsen waardoor een complex interferentiepatroon, zoals bijvoorbeeld een rooster met loodrecht op elkaar staande lijnen wordt verkregen, dat zeer moeilijk na te maken is. Tevens ligt voor de hand om bij de in fig. 6 20 getoonde opstelling het niet-lineaire kristal op een andere positie in de opstelling te plaatsen, zoals bijvoorbeeld tussen de buis 5 en de spiegel 7.After reading the above, different variants are obvious to the skilled person. In particular, it is possible to project the pattern directly, that is to say, to project a single laser beam directly onto the workpiece, a mask corresponding to the interference pattern being placed between the laser source and the workpiece. Such a mask can be obtained, for example, through an opening with the desired shape in a dark colored material or through a chrome pattern with the desired shape on a glass or quartz plate. It is also possible to apply the interference pattern by writing on the workpiece with a laser beam with a small cross-section. It is also obvious to a person skilled in the art to split the beam coming from the laser into more than two beams, as a result of which a complex interference pattern, such as for example a grid with lines perpendicular to each other, is obtained which is very difficult to imitate. It is also obvious that in the arrangement shown in Fig. 6 the non-linear crystal is placed at a different position in the arrangement, such as, for example, between the tube 5 and the mirror 7.
1020854*1020854 *
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1020854A NL1020854C2 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1020854A NL1020854C2 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity |
| NL1020854 | 2002-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1020854C2 true NL1020854C2 (en) | 2003-12-16 |
Family
ID=30439544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1020854A NL1020854C2 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1020854C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2215078A (en) * | 1988-02-10 | 1989-09-13 | English Electric Valve Co Ltd | Apparatus for producing holograms |
| GB2335288A (en) * | 1998-02-10 | 1999-09-15 | Pennsylvania Pulp And Paper Co | Producing holographic patterns |
| WO2001000418A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Securency Pty Ltd | Method of producing a diffractive structure in security documents |
-
2002
- 2002-06-13 NL NL1020854A patent/NL1020854C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2215078A (en) * | 1988-02-10 | 1989-09-13 | English Electric Valve Co Ltd | Apparatus for producing holograms |
| GB2335288A (en) * | 1998-02-10 | 1999-09-15 | Pennsylvania Pulp And Paper Co | Producing holographic patterns |
| WO2001000418A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Securency Pty Ltd | Method of producing a diffractive structure in security documents |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Salter et al. | Adaptive optics in laser processing | |
| JP4716663B2 (en) | Laser processing apparatus, laser processing method, and structure manufactured by the processing apparatus or processing method | |
| US7072566B2 (en) | Ultrashort-pulse laser-working method and apparatus and structural bodies produced by using the same | |
| JP5543341B2 (en) | Sheet with composite image that emerges | |
| US20070091977A1 (en) | Method and system for forming periodic pulse patterns | |
| US6297894B1 (en) | Optical scheme for holographic imaging of complex diffractive elements in materials | |
| US5935507A (en) | Multi-point laser trapping device and the method thereof | |
| JP2005528194A5 (en) | ||
| CN111604583A (en) | Dual-wavelength femtosecond laser color marking device | |
| NL8002589A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A COAXIAL HOLOGRAM LENS, AND LENS METHOD OBTAINED | |
| Chernikov et al. | Line-by-line fiber Bragg grating fabrication by femtosecond laser radiation | |
| Choi et al. | Interferometric inscription of surface relief gratings on optical fiber using azo polymer film | |
| Klein-Wiele et al. | Laser interference ablation by ultrashort UV laser pulses via diffractive beam management | |
| NL1020854C2 (en) | Method is for application of structure on surface of workpiece and involves formation of interference pattern of laser light with appropriate wavelength and intensity | |
| JP2005161372A (en) | Laser machine, structure, optical element and laser machining method | |
| JP4456881B2 (en) | Laser processing equipment | |
| Pisano et al. | Efficient and directional excitation of surface plasmon polaritons by oblique incidence on metallic ridges | |
| JP4477893B2 (en) | LASER PROCESSING METHOD AND DEVICE, AND STRUCTURE MANUFACTURING METHOD USING LASER PROCESSING METHOD | |
| JP3522671B2 (en) | Marking method, apparatus, and marked optical member | |
| Knorr et al. | Large-angle programmable direct laser interference patterning with ultrafast laser using spatial light modulator | |
| Klein-Wiele et al. | Complex diffractive surface patterns on metals by UV-ps laser ablation | |
| JP3962526B2 (en) | Optical recording method | |
| CN213053235U (en) | Dual-wavelength femtosecond laser color marking device | |
| Herman et al. | Frontiers in Ultrafast Optics: Biomedical, Scientific, and Industrial Applications XVIII | |
| WO2021158774A1 (en) | Achromatic holographic phase masks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20110101 |