RU2540727C1

RU2540727C1 - Method of forming array of microoptical elements

Info

Publication number: RU2540727C1
Application number: RU2013146304/03A
Authority: RU
Inventors: Максим Михайлович Сергеев; Роман Алексеевич Заколдаев; Галина Кирилловна Костюк; Евгений Борисович Яковлев; Вадим Павлович Вейко
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method of forming an array of microoptical elements includes exposure to a focused laser beam with nanosecond pulse duration, which is scanned in the plane of contact of the back side of a glass plate, the material of which is optically transparent for the wavelength of the laser beam passing through it, with a plate made of pressed graphite, the absorption coefficient of which is greater than 0.9. The exposure is periodically interrupted with a period which sets the period of arrangement microoptical elements in the array. The period of interruption is provided by the choice of the pulse repetition frequency. After forming the array, graphite particles are removed from the surface of the array.

EFFECT: avoiding use of expensive UV optical components and making a special cuvette for liquid, which complicates implementation of the method and results in additional constraints in terms of laser safety equipment.

19 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления микрооптических элементов - основного элемента оптики и оптоэлектроники и массивов из них и может быть использовано в устройствах обработки сигналов в оптоэлектронике. Кроме того, микрооптические элементы и массивы из них могут найти применение в системах построения изображений и в лазерной технике, а также в системах определения распределения мощности по сечению пучка.The invention relates to the manufacturing technology of micro-optical elements - the main element of optics and optoelectronics and arrays of them and can be used in signal processing devices in optoelectronics. In addition, micro-optical elements and arrays of them can be used in imaging systems and in laser technology, as well as in systems for determining the distribution of power over the beam cross section.

Известен способ изготовления массива микрооптических элементов путем лазерно-индуцированного влажного травления (Fabrication of beam homogenizer in quartz by laser micromachining «Изготовление гомогенизаторов пучка в кварце лазерным микроструктурированием». Авторы: G. Kopitkovas, Т. Lippert, С. Davidb, S. Canulescu, A. Wokaun, J. Gobrecht. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry V.166, 2004, с.135-140), которое имеет место в плоскости контакта тыльной стороны пластины из кварцевого стекла, значения коэффициента поглощения у которой для проходящего сквозь нее излучения не превышает 0.5, с жидкостью, значение коэффициента поглощения которой для падающего на нее излучения превышает 0.9, в которую проецируют с уменьшением изображение маски, установленной в сечении лазерного пучка ультрафиолетового (УФ) диапазона с наносекундной длительностью импульса, при плотности энергии на изображении маски 1.3÷2.6 Дж/см, при 80 импульсах. К недостаткам данного способа следует отнести использование дорогостоящей проекционной оптики, прозрачной для УФ спектра (λ=308 нм), и ограничение на размеры изготавливаемых массивов микрооптических элементов (0.5×0.5 мм²), так как для гомогенизации высокомощных лазерных пучков требуются массивы микрооптических элементов гораздо большего размера, например, 10×10 мм². Использование жидкости, контактирующей с тыльной стороной кварцевой пластины, требует изготовления специальной кюветы и тем самым усложняет реализацию способа и накладывает повышенные ограничения с точки зрения техники безопасности эксплуатации лазерной техники.A known method of manufacturing an array of micro-optical elements by laser-induced wet etching (Fabrication of beam homogenizer in quartz by laser micromachining "Production of beam homogenizers in quartz by laser microstructuring". Authors: G. Kopitkovas, T. Lippert, C. Davidb, S. Canulescu, A. Wokaun, J. Gobrecht. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry V.166, 2004, pp. 135-140), which takes place in the contact plane of the back side of a quartz glass plate, the absorption coefficient of which for passing through its radiation does not exceed 0.5, with a liquid, the coefficient value the absorption coefficient of which for the radiation incident on it exceeds 0.9, into which the image of the mask projected in the section of the laser beam of the ultraviolet (UV) range with a nanosecond pulse duration is projected with decreasing, at an energy density in the image of the mask of 1.3 ÷ 2.6 J / cm, at 80 pulses . The disadvantages of this method include the use of expensive projection optics, transparent to the UV spectrum (λ = 308 nm), and the restriction on the size of the fabricated arrays of micro-optical elements (0.5 × 0.5 mm ² ), since arrays of micro-optical elements are required to homogenize high-power laser beams larger, for example, 10 × 10 mm ² . The use of a liquid in contact with the back of the quartz plate requires the manufacture of a special cuvette and thereby complicates the implementation of the method and imposes increased restrictions from the point of view of operating safety of laser technology.

Наиболее близким к заявляемому способу и выбранный авторами за прототип является способ изготовления массива микрооптических элементов путем лазерно-индуцированного влажного травления с использованием наносекундного лазера УФ диапазона спектра с высокой частотой повторения импульсов (Laser-induced back side wet etching of silica glass with ns-pulsed DPSS UV laser at the repletion rate of 40 KHz «Лазерно-индуцированное влажное травление тыльной стороны силикатного стекла наноимпульсным излучением УФ лазера с частотой повторения импульса 40 КГц». Авторы: Hi-royuki Nino, Yoshizo Kawaguchi, Tadatake Sato, Aiko Narazaki, Thomas Gumpenbergerand, Ryozo Kurosaki; Journal of physics: Conference Series, V 59, 2007, p.539-542, English international Conference of Laser Ablation), заключающийся в сканировании пучка лазерного излучения в плоскости контакта тыльной стороны пластины кварцевого стекла, установленной перпендикулярно пучку падающего излучения, коэффициент поглощения который не превышает значение 0.5 для проходящего сквозь нее излучения с жидкостью, значение коэффициента поглощения которой для падающего на нее пучка лазерного излучения превышает 0.9. К недостаткам данного способа следует отнести использование дорогостоящей оптики формирования лазерного пучка, прозрачной для УФ спектра (λ=266 нм), ограничения на скорость перемещения сфокусированного лазерного пучка (0.1 м/с), то есть ограничение на производительность изготовления массива микрооптических элементов, а также использование жидкости, контактирующей с тыльной стороной кварцевой пластины, требует изготовления специальной кюветы и тем самым усложняет реализацию способа и накладывает дополнительные ограничения с точки зрения техники безопасности эксплуатации лазерной техники. Указанные недостатки способа прототипа ограничивают производство массивов микрооптических элементов.Closest to the claimed method and chosen by the authors for the prototype is a method of manufacturing an array of micro-optical elements by laser-induced wet etching using a nanosecond laser of the UV spectral range with a high pulse repetition rate (Laser-induced back side wet etching of silica glass with ns-pulsed DPSS UV laser at the repletion rate of 40 KHz “Laser-induced wet etching of the silicate glass back with nano-pulsed UV laser with a pulse repetition rate of 40 KHz.” Authors: Hi-royuki Nino, Yoshizo Kawaguchi, Tadatake Sato, Ai ko Narazaki, Thomas Gumpenbergerand, Ryozo Kurosaki; Journal of physics: Conference Series, V 59, 2007, p.539-542, English international Conference of Laser Ablation), which consists in scanning a laser beam in the contact plane of the back side of a quartz glass plate, installed perpendicular to the incident radiation beam, the absorption coefficient of which does not exceed 0.5 for the radiation passing through it with a liquid, the absorption coefficient of which for the incident laser beam exceeds 0.9. The disadvantages of this method include the use of expensive optics for forming a laser beam that is transparent to the UV spectrum (λ = 266 nm), restrictions on the speed of movement of the focused laser beam (0.1 m / s), that is, a limitation on the performance of manufacturing an array of micro-optical elements, as well the use of liquid in contact with the back of the quartz plate requires the manufacture of a special cell and thereby complicates the implementation of the method and imposes additional restrictions from the point of view I have safety equipment operating laser technology. These disadvantages of the prototype method limit the production of arrays of micro-optical elements.

Решается задача устранения ограничений на использование дорогостоящей оптики прозрачной для УФ спектра, и жидкости, усложняющей реализацию способа и накладывающей дополнительные ограничения с точки зрения техники безопасности эксплуатации лазерной техники.The problem is being solved of eliminating restrictions on the use of expensive optics transparent to the UV spectrum, and liquids that complicate the implementation of the method and impose additional restrictions from the point of view of safety of operation of laser technology.

Указанный технический результат достигается тем, что способ формирования массива микрооптических элементов заключается в воздействии сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, сканируемым в плоскости контакта тыльной стороны стеклянной пластины, установленной перпендикулярно оптической оси, проходящего сквозь нее пучка лазерного излучения с длиной волны, для которой материал пластины оптически прозрачен, с веществом, обладающим коэффициентом поглощения, значение которого для длины волны падающего на него пучка лазерного излучения превышает 0.9, причем воздействие сканируемым сфокусированным пучком прерывают с периодом, задающим период размещения микрооптических элементов в массиве, а период прерывания обеспечивают выбором частоты следования импульсов, при этом в качестве вещества, контактирующего с тыльной стороной стеклянной пластины, используют прессованный графит, выполненный в форме пластины, очертание которой повторяет форму стеклянной пластины, воздействие сканируемым сфокусированным пучком лазерного излучения осуществляют с плотностью мощности не ниже 0.5·10⁸ Вт/см² и не выше 1·10⁸ Вт/см², частотой следования импульсов не менее 50 кГц, со скоростью сканирования по координате X не менее 0.5 м/с с шагом дискретизации по координате Y не более 1 мкм многократно до момента окончания формирования массива микроэлементов, после чего источник лазерного излучения отключают, пластину прессованного графита удаляют, стеклянную пластину поворачивают на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения, наносят на нее однородный слой воды, целиком покрывающий массив микрооптических элементов, и далее, включив источник лазерного излучения, воздействуют сканируемым сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта слоя воды с массивом микрооптических элементов с плотностью мощности не ниже 2.5·10 Вт/см² и не выше 3.5·10⁷ Вт/см², с частотой следования импульсов не менее 20 кГц, со скоростью сканирования по координате X не менее 1.5 м/с и не более 2.0 м/с, с шагом дискретизации по координате Y не менее 12.0 мкм и не более 17.0 мкм многократно до момента полной очистки поверхности массива микрооптических элементов от частиц графита.The specified technical result is achieved in that the method of forming an array of micro-optical elements consists in exposure to a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, scanned in the contact plane of the back side of the glass plate mounted perpendicular to the optical axis passing through it of the laser beam with a wavelength for which the plate material is optically transparent, with a substance having an absorption coefficient, the value of which for the wavelength p the laser beam supplying it exceeds 0.9, and the exposure to the scanned focused beam is interrupted with a period that determines the period of placement of the micro-optical elements in the array, and the interruption period is provided by selecting the pulse repetition rate, using pressed glass as the substance in contact with the back of the glass plate graphite made in the form of a plate, the outline of which follows the shape of a glass plate, the action of a scanned focused beam of laser radiation I is carried out with a power density of not less than 0.5 × 10 ⁸ W / cm ² and not higher than 1 × 10 ⁸ W / cm ^2, the pulse repetition frequency of at least 50 kHz with respect to the coordinate scan rate X of not less than 0.5 m / sec with a sampling step in the Y coordinate not more than 1 μm repeatedly until the end of the formation of an array of trace elements, after which the laser source is turned off, the pressed graphite plate is removed, the glass plate is rotated 180 ° relative to the optical axis of the laser beam, a uniform layer of water is applied to it, completely covering yuschy array of micro-optical elements, and further including a source of laser radiation, impact scanned by a focused beam of laser radiation to the plane of contact of the water layer with an array of micro-optical elements with a power density of not less than 2.5 x 10 W / cm ² and not higher than 3.5 x 10 ⁷ W / cm ² , with a pulse repetition rate of at least 20 kHz, with a scanning speed along the X coordinate of at least 1.5 m / s and no more than 2.0 m / s, with a sampling step at the Y coordinate of at least 12.0 μm and not more than 17.0 μm repeatedly until the moment of full micro surface cleaning optical elements from graphite particles.

После формирования массива микрооптических элементов и проведения операции очистки пластину с массивом микрооптических элементов, как правило, подвергали отжигу в печи в интервале температур 600÷800°C в течение 1 часа для устранения термомеханических напряжений, возникновение которых возможно в процессе формирования массива.After forming an array of micro-optical elements and performing a cleaning operation, a plate with an array of micro-optical elements was usually annealed in a furnace in the temperature range 600–800 ° C for 1 hour to eliminate thermomechanical stresses, the occurrence of which is possible during the formation of the array.

Во всех приведенных далее примерах формирование массива микрооптических элементов после формирования массива и проведения операции очистки был использован отжиг пластины с массивом в печи.In all the following examples, the formation of an array of micro-optical elements after the formation of the array and the cleaning operation was performed using annealing of the plate with the array in the furnace.

Сущность в заявляемом способе достигается тем, что согласно способу формирования массива микроэлементов, заключающемуся в воздействии сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, сканируемым в плоскости контакта тыльной стороны стеклянной пластины, установленной перпендикулярно оптической оси, проходящего сквозь нее пучка лазерного излучения с длиной волны, для которой материал пластины оптически прозрачен, с веществом, обладающим коэффициентом поглощения, значение которого для длины волны падающего на него пучка излучения превышает 0.9, причем воздействие сканируемым сфокусированным пучком периодически прерывают с периодом, задающим период размещения микрооптических элементов в массиве, а период прерывания обеспечивают выбором частоты следования импульсов, до момента окончания формирования массива микрооптических элементов, в качестве вещества, контактирующего с тыльной стороной стеклянной пластины, используют прессованный графит, выполненный в форме пластины, очертания которой повторяют форму стеклянной пластины, воздействие сканируемым сфокусированным пучком лазерного излучения осуществляют с плотностью мощности не ниже 0.5·10⁸ Вт/см² и не выше 1.0·10⁸ Вт/см², с частотой следования импульсов не менее 50 кГц, со скоростью сканирования по координате X не менее 0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y не более 1 мкм, многократно до момента окончания формирования массива микрооптических элементов, после чего источник лазерного излучения отключают, пластину прессованного графита удаляют, стеклянную пластину поворачивают на 180° градусов относительно оптической оси пучка лазерного излучения, наносят на ее поверхность однородный слой воды, целиком покрывающий массив микрооптических элементов, и далее, включив источник лазерного излучения, воздействуют сканируемым сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта слоя воды с массивом микрооптических элементов с плотностью мощности не ниже 2.5-10⁷ Вт/см² и не выше 3.5·10⁷ Вт/см², с частотой следования импульсов не менее 20 кГц, со скоростью сканирования по координате X не менее 1.5 м/с и не более 2 м/с, с шагом дискретизации по координате Y не менее 12.0 мкм и не более 17.0 мкм, многократно до момента полной очистки массива микрооптических элементов от частиц графита.The essence of the claimed method is achieved by the fact that according to the method of forming an array of microelements, which consists in the action of a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, scanned in the contact plane of the back side of the glass plate mounted perpendicular to the optical axis passing through it of the laser beam with a wavelength, for which the plate material is optically transparent, with a substance having an absorption coefficient, the value of which for the wavelength p the radiation beam giving it exceeds 0.9, and the exposure to the scanned focused beam is periodically interrupted with a period that determines the period of placement of the micro-optical elements in the array, and the interruption period is provided by selecting the pulse repetition rate until the formation of the array of micro-optical elements ends, as the substance in contact with the back side of the glass plate, use extruded graphite made in the form of a plate, the shape of which follows the shape of a glass plate, The scanned focused laser beam is exposed to a power density of not less than 0.5 · 10 ⁸ W / cm ² and not higher than 1.0 · 10 ⁸ W / cm ² , with a pulse repetition rate of at least 50 kHz, and a scanning speed along the X coordinate of at least 0.5 m / s, with a sampling step in the Y coordinate of not more than 1 μm, repeatedly until the end of the formation of an array of micro-optical elements, after which the laser source is turned off, the pressed graphite plate is removed, the glass plate is rotated 180 ° degrees relative to the optical the horizontal axis of the laser beam, a uniform layer of water is applied to its surface that completely covers the array of micro-optical elements, and then, turning on the laser radiation source, they are exposed to a plane of contact between the water layer and the array of micro-optical elements with a power density of at least 2.5- 10 ⁷ W / cm ² and not higher than 3.5 · 10 ⁷ W / cm ² , with a pulse repetition rate of at least 20 kHz, with a scanning speed along the X coordinate of not less than 1.5 m / s and not more than 2 m / s, with a sampling step by coordination those Y are not less than 12.0 microns and not more than 17.0 microns, repeatedly until the complete cleaning of the array of micro-optical elements from graphite particles.

Использование в качестве вещества, контактирующего с тыльной стороной стеклянной пластины, прессованного графита, выполненного в форме пластины повторяющей очертание стеклянной пластины, и обладающего коэффициентом поглощения, значение которого для длины волны падающего на него пучка лазерного излучения близко к 1.0 (Рабинович В.А., Хавин З.Я. ″Краткий химический справочник″ Л.: Химия, 1977, 432 с.), позволит отказаться от использования специальных кювет для жидкостей, усложняющих процесс реализации способа и накладывающих повышенные ограничения с точки зрения техники безопасности эксплуатации высокомощной лазерной техники.The use of pressed graphite made in the form of a plate following the shape of a glass plate as a substance in contact with the back side of a glass plate and having an absorption coefficient whose value for the wavelength of a laser beam incident on it is close to 1.0 (V. Rabinovich, Khavin Z.Ya. ″ Brief chemical reference book ″ L .: Chemistry, 1977, 432 pp.), Allows you to abandon the use of special cuvettes for liquids that complicate the process of implementing the method and impose increased restrictions from the point of view of safety measures for the operation of high-power laser technology.

Количество проходов сканируемого, сфокусированного пучка лазерного излучения в плоскости контакта тыльной стороны стеклянной пластины и пластины из прессованного графита не менее 2 и не более 3 раз, обеспечивающее формирование микрооптических элементов в массиве оптического качества, с высокой степенью повторяемости характеристик (более 95% из 100%) и с высоким коэффициентом заполняемости массива микрооптическими элементами было определено в ходе экспериментальных исследований.The number of passes of a scanned, focused laser beam in the contact plane of the back of the glass plate and pressed graphite plate is at least 2 and no more than 3 times, which ensures the formation of micro-optical elements in an array of optical quality, with a high degree of repeatability of characteristics (more than 95% of 100% ) and with a high fill factor of the array with micro-optical elements was determined during experimental studies.

Очистка поверхности пластины с массивом микрооптических элементов, проводимая после поворота пластины на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения, показала лучшие результаты по сравнению с очисткой, проводимой без поворота пластины.The cleaning of the surface of a plate with an array of micro-optical elements, carried out after 180 ° rotation of the plate relative to the optical axis of the laser beam, showed better results than the cleaning performed without rotation of the plate.

Проведение операции очистки с использованием нанесения однородного слоя воды на поверхность массива микрооптических элементов фактически полностью устраняет вероятность растрескивания стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов в ходе процесса очистки. Использование однородного слоя воды для устранения растрескивания стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов в ходе процесса очистки было установлено экспериментальным путем.Conducting a cleaning operation using a uniform layer of water on the surface of an array of micro-optical elements virtually eliminates the likelihood of cracking of a glass plate with an array of micro-optical elements during the cleaning process. The use of a uniform layer of water to eliminate cracking of a glass plate with an array of micro-optical elements during the cleaning process has been experimentally established.

Ограничения на плотность мощности, частоту следования импульсов, скорость сканирования по координате Х и шаг дискретизации по координате Y, а также указание на количество проходов, обеспечивающих полную очистку массива микрооптических элементов от частиц графита, были определены в ходе экспериментальных исследований.Limitations on the power density, pulse repetition rate, scanning speed along the X coordinate and the sampling step along the Y coordinate, as well as an indication of the number of passes that ensure complete cleaning of the array of microoptical elements from graphite particles, were determined during experimental studies.

Количество проходов сфокусированного лазерного пучка в плоскости контакта слоя воды с поверхностью массива, обеспечивающее полную очистку поверхности массива от осевших на нее в процессе формирования массива частиц графита не меньше 2 и не больше 3, было определено экспериментальным путем.The number of passes of a focused laser beam in the plane of contact of the water layer with the surface of the array, which ensures complete cleaning of the array surface from graphite particles no less than 2 and no more than 3 deposited on it during the formation of the array, was determined experimentally.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 приведена схема для реализации способа формирования массива микрооптических элементов;figure 1 shows a diagram for implementing a method of forming an array of micro-optical elements;

на фиг.2 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микрооптических элементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8 (SiO₂- 73.75, B₂O₃- 9.83, BaO - 1.28, Na₂O - 10.74, K₂O - 4.28), контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с плотностью мощности q₁=0.8-10⁸ Вт/см², с частотой повторения импульсов υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с плотностью мощности q₂=3.0·10⁷Вт/см², с частотой повторения импульсов υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. Фотографии микрооптического элемента массива выполнены на микроскопе Carl Zeiss Axio Imager A1 в проходящем и линейно-поляризованном свете, при скрещенных поляризаторе и анализаторе с увеличением 200^X. Фотография в проходящем свете демонстрирует четкие очертания микрооптического элемента и отсутствие трещин и выколок. Однородно темный фон микрооптического элемента и окружающих его областей на фотографии в линейно-поляризованном свете указывает на отсутствие термомеханических напряжений;figure 2 shows a computer printout of a photograph of one of the micro-optical elements of the array. The micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate (SiO ₂ - 73.75, B ₂ O ₃ - 9.83, BaO - 1.28, Na ₂ O - 10.74, K ₂ O - 4.28), which is in focus with the pressed graphite plate a laser beam with a nanosecond pulse duration, with a power density q ₁ = 0.8-10 ⁸ W / cm ² , with a pulse repetition rate υ ₁ = 50 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step in coordinate Y-ΔY ₁ = 1 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned of graphite particles by a focused laser beam in the plane of contact of water with an array with a power density q ₂ = 3.0 × 10 ⁷ W / cm ^2, a frequency of repeats eniya pulses υ ₂ = 20 kHz, at a scanning rate of coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 microns, for 3 passes. Photographs of the micro-optical element of the array were made using a Carl Zeiss Axio Imager A1 microscope in transmitted and linearly polarized light with a crossed polarizer and analyzer with a magnification of 200 ^X. Photo in transmitted light shows a clear outline of the micro-optical element and the absence of cracks and punctures. The uniformly dark background of the micro-optical element and its surrounding areas in the photograph in linearly polarized light indicates the absence of thermomechanical stresses;

на фиг.3 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.4-10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. Фотографии, как и в предыдущем случае, выполнены в проходящем и линейно-поляризованном свете при скрещенных поляризаторе и анализаторе с увеличением 200^Х. На обеих фотографиях очертания микрооптического элемента размыты;figure 3 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.4-10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1 μm for 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 3 passes. The photographs, as in the previous case, were made in transmitted and linearly polarized light with crossed polarizer and analyzer with a magnification of 200 ^X. In both photographs, the outlines of the micro-optical element are blurred;

на фиг.4 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1.2·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. На обеих фотографиях заметны незначительные трещины, окружающие микрооптический элемент;figure 4 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1.2 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1 μm for 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 3 passes. In both photographs, slight cracks surrounding the micro-optical element are noticeable;

на фиг.5 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=40 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. На обеих фотографиях очертания микрооптического элемента размыты;figure 5 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 40 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1 μm for 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 3 passes. In both photographs, the outlines of the micro-optical element are blurred;

на фиг.6 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.4 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. На обеих фотографиях заметны искажения очертаний микрооптического элемента;figure 6 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.4 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 3 passes. In both photographs, the outlines of the micro-optical element are noticeable;

на фиг.7 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.5 мкм за 2 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.6 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=15 мкм за 2 прохода. На обеих фотографиях заметны искажения очертаний микрооптического элемента;Fig.7 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.5 μm in 2 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.6 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 15 μm in 2 passes. In both photographs, the outlines of the micro-optical element are noticeable;

на фиг.8 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1·10⁸Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=2.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.6 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=15 мкм за 3 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны темные частицы графита, не удаленные при очистке;in Fig.8 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1 · 10 ⁸ W / cm ² , with υ ₁ = 50 kHz, with scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles by a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 2.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.6 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 15 μm in 3 passes. In the transmitted light photograph, dark particles of graphite are visible that were not removed during cleaning;

на фиг.9 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.6·10⁷ Вт/см², с υ₂=25 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.7 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=15 мкм за 3 прохода. На обеих фотографиях заметны незначительные трещины, окружающие микрооптический элемент;figure 9 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1 · 10 ⁸ W / cm ² , with υ ₁ = 50 kHz, with scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles by a focused laser beam into the plane of water contact with the array with q ₂ = 3.6 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 25 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.7 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 15 μm in 3 passes. In both photographs, slight cracks surrounding the micro-optical element are noticeable;

на фиг.10 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=60 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 2 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однародного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=15 кГц, со скорость сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 2 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны не удаленные частицы графита;figure 10 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 60 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 2 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a single layer of water on the surface of the array, which completely covers it, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles by a focused laser beam into the plane of water contact with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 15 kHz, with the scanning speed p about the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 2 passes. In transmitted light, not removed graphite particles are visible in transmitted light;

на фиг.11 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла K8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=60 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 2 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.2 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 2 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны неудаленные частицы графита;figure 11 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 60 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 2 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.2 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 2 passes. In transmitted light, undeleted graphite particles are visible in transmitted light;

на фиг.12 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=60 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 2 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=2.2 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 2 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны неудаленные частицы графита;in Fig.12 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 60 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 2 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the entire array, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned of graphite particle by a focused laser beam in the plane of contact of water with the array ₂ with q = 3.0 × 10 ⁷ W / cm ^2, with υ ₂ = 20 kHz, at a scanning speed a coordinate XV _x2 = 2.2 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 microns for 2 passes. In transmitted light, undeleted graphite particles are visible in transmitted light;

на фиг.13 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из стекла K8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.6 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=10 мкм за 3 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны не удаленные частицы графита;in Fig.13 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.6 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 10 μm in 3 passes. In transmitted light, not removed graphite particles are visible in transmitted light;

на фиг.14 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1.0·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с _q2=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=18 мкм за 3 прохода. На фотографии в проходящем свете заметны не удаленные частицы графита;on Fig shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1.0 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned of graphite particles by a focused laser beam in the plane of contact of water with the array with _q2 = 3.0 · July ¹⁰ W / cm ^2, with υ ₂ = 20 kHz, at a scanning speed a coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 18 microns, for 3 passes. In transmitted light, not removed graphite particles are visible in transmitted light;

на фиг.15 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1.0-10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY1=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость массива микрооптических элементов с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=15 мкм за 3 прохода. На фотографии в проходящем свете заметно большее количество неудаленных частиц графита и трещин, окружающих микрооптический элемент;on Fig shows a computer printout of a photograph of one of the trace elements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1.0-10 ⁸ W / cm ² , with υ ₁ = 50 kHz, with scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY1 = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements 180 ° relative to the optical axis of the laser beam, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned of graphite particles by a focused laser beam into the plane of the array of micro-optical elements with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 15 μm per 3 passes. In the photo in transmitted light, a noticeably larger number of unremoved particles of graphite and cracks surrounding the micro-optical element;

на фиг.16 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1.0·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 1 проход. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 2 прохода. На обеих фотографиях очертания микрооптического элемента существенно размыты;in Fig.16 shows a computer printout of a photograph of one of the microelements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate by a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1.0 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 50 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm for 1 pass. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 2 passes. In both photographs, the outlines of the micro-optical element are substantially blurred;

на фиг.17 приведена компьютерная распечатка фотографии одного из микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины из кварцевого стекла, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=1.0·10⁸Вт/см², с υ₁=60 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 4 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 2 прохода. На обеих фотографиях заметны трещины, окружающие микрооптический элемент;on Fig shows a computer printout of a photograph of one of the trace elements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back side of a quartz glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 1.0 · 10 ⁸ W / cm ² , s υ ₁ = 60 kHz, s scanning speed along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 4 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles with a focused laser beam into the plane of contact of water with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with a scanning speed along the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 2 passes. In both photographs, cracks surrounding the micro-optical element are noticeable;

на фиг.18 приведена компьютерная распечатка фотографии фрагмента микроэлементов массива. Микрооптический элемент этого массива был сформирован на тыльной стороне пластины стекла К8, контактирующий с пластиной из прессованного графита сфокусированным пучком лазерного излучения с наносекундной длительностью импульса, с q₁=0.8·10⁸ Вт/см², с υ₁=50 кГц, со скоростью сканирования по координате X-V_x1=0.5 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₁=1.0 мкм за 3 прохода. После отключения источника лазерного излучения, изъятия пластины из прессованного графита, поворота стеклянной пластины с массивом микрооптических элементов на 180° относительно оптической оси пучка лазерного излучения и нанесения однородного слоя воды на поверхность массива, целиком его покрывающего, источник лазерного излучения включали и осуществляли очистку поверхности массива от частиц графита сфокусированным пучком лазерного излучения в плоскость контакта воды с массивом с q₂=3.0·10⁷ Вт/см², с υ₂=20 кГц, со скорость сканирования по координате X-V_x2=1.8 м/с, с шагом дискретизации по координате Y-ΔY₂=14 мкм за 3 прохода. Фотография в проходящем свете демонстрирует четкие очертания микрооптических элементов массива, высокую повторяемость их линейных размеров. Фотография в линейно-поляризованном свете при скрещенном поляризаторе и анализаторе демонстрирует отсутствие термомеханических напряжений;on Fig shows a computer printout of a photograph of a fragment of trace elements of the array. A micro-optical element of this array was formed on the back of a K8 glass plate in contact with a pressed graphite plate with a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, with q ₁ = 0.8 · 10 ⁸ W / cm ² , with υ ₁ = 50 kHz, with a speed scanning along the coordinate XV _x1 = 0.5 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₁ = 1.0 μm in 3 passes. After turning off the laser source, removing the plate from pressed graphite, rotating the glass plate with an array of micro-optical elements through 180 ° relative to the optical axis of the laser beam and applying a uniform layer of water to the surface of the array, covering it entirely, the laser source was turned on and the surface of the array was cleaned from graphite particles by a focused laser beam into the plane of water contact with the array with q ₂ = 3.0 · 10 ⁷ W / cm ² , with υ ₂ = 20 kHz, with the scanning speed p about the coordinate XV _x2 = 1.8 m / s, with a sampling step along the coordinate Y-ΔY ₂ = 14 μm in 3 passes. A photograph in transmitted light demonstrates a clear outline of the micro-optical elements of the array, and a high repeatability of their linear dimensions. A photograph in linearly polarized light with a crossed polarizer and analyzer demonstrates the absence of thermomechanical stresses;

на фиг.19 приведена компьютерная распечатка фрагмента фокальной плоскости микрооптических элементов массива фиг.18. Одинаковый диаметр фокальных пятен у всех микрооптических элементов фрагмента массива свидетельствует о высокой повторяемости оптических характеристик микрооптических элементов в массиве. Диаметр фокальных пятен каждого из микрооптических элементов фрагмента массива близок к дифракционному пределу для видимого диапазона спектра, и это указывает на высокое оптическое качество микрооптических элементов в массиве.in Fig.19 shows a computer printout of a fragment of the focal plane of the micro-optical elements of the array of Fig.18. The identical diameter of focal spots for all micro-optical elements of the array fragment indicates a high repeatability of the optical characteristics of micro-optical elements in the array. The diameter of the focal spots of each of the micro-optical elements of the array fragment is close to the diffraction limit for the visible range of the spectrum, and this indicates the high optical quality of the micro-optical elements in the array.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг.1), содержит импульсный волоконный иттербиевый лазер с длиной волны λ=1.07 мкм, длительностью импульса ~100 нс, частотой следования импульса 10÷100 кГц и нестабильностью выходной мощности 1%, включающий блок управления 1, оптическое волокно 2 и коллиматор 3, зеркала сканирующей системы по координатам X и Y 4 и 5 с шаговыми двигателями сканатора 6 и 7, объектив 8, за которым перпендикулярно оптической оси источника излучения располагается пластина из стекла 9, размещенная вплотную к пластине из прессованного графита 10, закрепленной на неподвижном координатном столе 11. В устройстве предусмотрен блок синхронизации 12, обеспечивающий одновременность включения, выключения и прерывания лазерного излучения и поворот зеркал сканирующей системы 4 и 5 шаговыми двигателями сканатора 6 и 7.A device that implements the proposed method (figure 1), contains a pulsed ytterbium fiber laser with a wavelength of λ = 1.07 μm, a pulse duration of ~ 100 ns, a pulse repetition rate of 10 ÷ 100 kHz and an output power instability of 1%, including a control unit 1, optical fiber 2 and collimator 3, scanning system mirrors at coordinates X and Y 4 and 5 with scanner stepper motors 6 and 7, lens 8, behind which, perpendicular to the optical axis of the radiation source, is a plate of glass 9, placed close to the plate of pressed 10 of graphite fixed to a stationary coordinate table 11. The device 12 provides a synchronization unit that provides simultaneous start, stop and interrupt the laser scanning system and rotating mirrors 4 and 5 stepper motors Coordinate Scanning Devices 6 and 7.

Устройство работает следующим образом, излучение лазера 1 с помощью оптического волокна 2 подводится к коллиматору 3, расширяющему лазерный пучок. Расширенный лазерный пучок падает на зеркало 4 - первое из зеркал сканирующей системы, поворот, которого с помощью шагового двигателя сканатора 6 обеспечивает перемещение лазерного пучка по координате X. Второе зеркало 5 сканирующей системы, поворот которого с помощью шагового двигателя сканатора 7 обеспечивает смещение пучка по координате Y. После сканирующей системы зеркал 4 и 5 пучок лазерного излучения попадает в объектив 8, фокусирующий падающие на него излучение в плоскость контакта пластины из стекла 9 и пластины из прессованного графита 10 - плоскость формирования массива микрооптических элементов. Одновременно с включением лазера с блоком управления 1 начинается поворот зеркала 4, задаваемый шаговым двигателем сканатора 6 и прерываемый с периодом размещения микрооптических элементов в массиве, причем прерывание поступления сфокусированного пучка лазерного излучения в плоскость формирования массива обеспечивается выбором частоты следования импульсов в блоке управления лазером 1. Одновременность включения лазера с блоком управления 1 и началом поворота зеркала 4 сканирующей системы с помощью шагового двигателя сканатора 6 обеспечивается блоком синхронизации 12. Смещение по координате Y, обеспечиваемое поворотом зеркала 5 сканирующей системы с помощью шагового двигателя сканатора 7, начинается после того, как перемещение сфокусированного лазерного пучка в пределах размера массива по координате X заканчивается. Управление шаговым двигателем сканатора 7, как и шаговым двигателем сканатора 6, осуществляется блоком синхронизации 12.The device operates as follows, the radiation of the laser 1 using an optical fiber 2 is supplied to the collimator 3, expanding the laser beam. The expanded laser beam hits the mirror 4 - the first of the mirrors of the scanning system, the rotation of which, with the help of the step motor of the scanner 6, ensures the movement of the laser beam along the X coordinate. The second mirror 5 of the scanning system, the rotation of which with the help of the step engine of the scanner 7, provides the beam offset in the coordinate Y. After the scanning system of mirrors 4 and 5, the laser beam hits the lens 8, focusing the radiation incident on it into the contact plane of the glass plate 9 and the pressed graph plate Ita 10 — plane of formation of an array of micro-optical elements. Simultaneously with turning on the laser with the control unit 1, the mirror 4 starts to rotate, which is set by the stepper motor of the scanner 6 and is interrupted with the period of placement of the micro-optical elements in the array, and the arrival of the focused laser beam into the plane of array formation is interrupted by the choice of the pulse repetition rate in the laser control unit 1. The simultaneous activation of the laser with the control unit 1 and the start of rotation of the mirror 4 of the scanning system using a stepper motor of the scanner 6 provides Chiva synchronization unit 12. The displacement of the coordinate Y, by rotating mirror scanning system 5 using a stepping motor Coordinate Scanning Devices 7 begins after moving the focused laser beam within the array size to the coordinate X ends. The control of the stepper motor of the scanner 7, as well as the stepper motor of the scanner 6, is carried out by the synchronization unit 12.

За смещением по координате Y вновь следует перемещение по координате X в пределах размера массива. Перемещение по координате X и смещение по координате Y поочередно повторяются до тех пор, пока не будет достигнут размер массива по координате Y. На этом первый проход формирования массива микрооптических элементов заканчивается, и при тех же условиях перемещение по координате X и смещение по координате Y сфокусированного лазерного пучка выполняют второй проход.The displacement along the Y coordinate is again followed by the displacement along the X coordinate within the size of the array. Moving along the X coordinate and shifting along the Y coordinate are alternately repeated until the size of the array along the Y coordinate is reached. This completes the first pass of the formation of the array of micro-optical elements, and under the same conditions, moving along the X coordinate and shifting along the Y coordinate of the focused the laser beam perform a second pass.

Управление расположением микрооптических элементов в массиве, их размером производилось с использованием блока синхронизации 12, обеспечивающего согласование работы блока управления лазером 1, отвечающего за характеристики лазерного излучения, такие как: мощности и частота следования импульсов, и зеркал 4 и 5 сканирующей системы с шаговыми двигателями сканатора 6 и 7, отвечающих за скорость перемещения сфокусированного лазерного пучка по координате X и шаг дискретизации по координате Y, а также выбора объектива фокусирующего лазерный пучок в плоскость формирования массива.The location of the microoptical elements in the array, their size was controlled using the synchronization unit 12, which ensures coordination of the operation of the laser control unit 1, which is responsible for the characteristics of laser radiation, such as: power and pulse repetition rate, and mirrors 4 and 5 of the scanning system with scanner stepper motors 6 and 7, which are responsible for the velocity of the focused laser beam along the X coordinate and the sampling step along the Y coordinate, as well as the choice of the lens focusing the laser beam ok in the plane of formation of the array.

Минимальный размер микрооптического элемента и предельно малое расстояние между расположением микрооптических элементов в массиве, которые можно было сформировать по заявляемому способу, определяются расходимостью пучка лазерного излучения используемого лазера, оптическими характеристиками объектива и минимальным шагом двигателя сканатора.The minimum size of the micro-optical element and the extremely small distance between the location of the micro-optical elements in the array, which could be formed by the claimed method, are determined by the divergence of the laser beam of the laser used, the optical characteristics of the lens and the minimum step of the scanner engine.

В частности, в устройстве реализации использовались шаговые двигатели (Scan M2) и объектив (диаметр объектива d=50 мм, f=300 мм).In particular, stepper motors (Scan M2) and a lens (lens diameter d = 50 mm, f = 300 mm) were used in the implementation device.

Для объектива с d и f, с шаговыми двигателями сканатора, используемыми на приведенном в описании устройстве, минимальное сечение лазерного пучка могло составлять ~50 мкм.For a lens with d and f, with the scanner stepper motors used on the device described in the description, the minimum laser beam cross section could be ~ 50 μm.

Формирование микрооптических элементов в массиве было обусловлено практически полным поглощением лазерного излучения пластиной из прессованного графита (А≈1), приводящем к интенсивному нагреву и дальнейшему испарению частиц графита с поверхности пластины. Температура поверхности пластины из прессованного графита при сканировании сфокусированным пучком лазерного излучения, с приведенными в описании плотностями мощности превышала 1000°C и являлась достаточной для испарения и разлета частиц графита. Так как поверхности пластины из прессованного графита и пластины стекла, на которой осуществлялось формирование массива, находились в контакте, частицы испаряющего и разлетающегося графита оседали на поверхность пластины стекла, формируя рельеф массива.The formation of microoptical elements in the array was due to the almost complete absorption of laser radiation by a pressed graphite plate (A≈1), which leads to intense heating and further evaporation of graphite particles from the plate surface. The surface temperature of a pressed graphite plate when scanned by a focused laser beam, with the power densities given in the description, exceeded 1000 ° C and was sufficient for the evaporation and expansion of graphite particles. Since the surfaces of the pressed graphite plate and the glass plate on which the array was formed were in contact, particles of evaporating and expanding graphite deposited on the surface of the glass plate, forming the relief of the array.

Очистка поверхности массива микрооптических элементов от частиц графита сфокусируемым сканируемым пучком лазерного излучения в плоскости контакта слоя воды и поверхности массива производилась на том же устройстве с использованием блока синхронизации 12, обеспечивающего согласование работы блока управления лазера 1, отвечающего за характеристики лазерного излучения, такие как: мощности и частота следования импульсов, и зеркал 4 и 5 сканирующей системы с шаговыми двигателями сканатора 6 и 7, отвечающими за скорость перемещения сфокусированного лазерного пучка по координате Х и шаг дискретизации по координате Y.The surface of the array of micro-optical elements was removed from graphite particles by a focused scanned laser beam in the plane of contact of the water layer and the surface of the array using the synchronization unit 12, which ensures coordination of the operation of the laser control unit 1, which is responsible for the characteristics of laser radiation, such as: and the repetition rate of pulses and mirrors 4 and 5 of the scanning system with step motors of the scanner 6 and 7, which are responsible for the speed of movement of the focus annogo laser beam along the coordinate X and the coordinate sampling interval Y.

Лазерная очистка поверхности массива от осевших на нее частиц графита в процессе формирования массива была основана на нагреве и испарении осевших частиц, поглощающих лазерное излучение.Laser cleaning of the surface of the array of graphite particles deposited on it during the formation of the array was based on heating and evaporation of the settled particles that absorb laser radiation.

Слой воды, покрывающий массив, позволял при меньшей плотности мощности, сканируемого сфокусированного лазерного пучка добиться полного удаления осевших на поверхности массива частиц графита, и тем самым существенно снижал вероятность растрескивания пластины с массивом при очистке только что прошедшего процесс формирования массива.The water layer covering the array made it possible to achieve complete removal of graphite particles deposited on the surface of the array at a lower power density of the scanned focused laser beam, and thereby significantly reduced the likelihood of cracking of the plate with the array when cleaning the array that had just been formed.

В плоскости контакта тыльной стороны пластины стекла с пластиной из прессованного графита сканируемым сфокусированным пучком лазерного излучения в соответствии с параметрами, заявляемыми в формуле изобретения формируется массив микрооптических элементов оптического качества без нарушения целостности массива и пластины.In the contact plane of the back side of the glass plate with the pressed graphite plate, with a scanned focused laser beam, in accordance with the parameters claimed in the claims, an array of micro-optical elements of optical quality is formed without violating the integrity of the array and plate.

При проведении очистки поверхности массива микрооптических элементов сфокусированным сканируемым пучком лазерного излучения в плоскости контакта слоя воды с поверхностью массива в соответствии с параметрами, заявляемыми в формуле изобретения, для поверхности массива характерно полное отсутствие частиц графита с сохранением качества поверхности элементов массива (фиг.2, фиг.18).When cleaning the surface of the array of micro-optical elements with a focused scanned laser beam in the plane of contact of the water layer with the surface of the array in accordance with the parameters claimed in the claims, the surface of the array is characterized by the complete absence of graphite particles while maintaining the surface quality of the array elements (Fig. 2, Fig. .eighteen).

При формировании микроэлементов на тыльной стороне пластины стекла при условии, когда хотя бы один из параметров, приведенных в формуле изобретения, был нарушен (например, фиг.3 (q₁=0.4·10⁶ Вт/см²), фиг.4 (q₁=1.2·10⁶/см²), фиг.5 (υ₁=40 кГц), фиг.6 (V_x1=0.4 м/с), фиг.7 (ΔY₁=1.5 мкм)), характерны либо нечеткость очертания отдельных элементов массива (фиг.3), либо незначительные трещины, окружающие отдельные элементы массива (фиг.4), либо размытость очертания отдельных элементов массива (фиг.5), либо искажение очертаний отдельных элементов в массиве (фиг.6, фиг.7).When microelements are formed on the back of a glass plate, provided that at least one of the parameters given in the claims has been violated (for example, FIG. 3 (q ₁ = 0.4 · 10 ⁶ W / cm ² ), FIG. 4 (q ₁ = 1.2 · 10 ⁶ / cm ² ), FIG. 5 (υ ₁ = 40 kHz), FIG. 6 (V _x1 = 0.4 m / s), FIG. 7 (ΔY ₁ = 1.5 μm)), either blurred the outlines of the individual elements of the array (FIG. 3), or minor cracks surrounding the individual elements of the array (FIG. 4), or the blurriness of the outlines of the individual elements of the array (FIG. 5), or the distortion of the outlines of the individual elements in the array (FIG. 6, FIG. 7).

Фиг.16 и фиг.17 иллюстрируют влияние количества проходов на качество микрооптических элементов формируемого массива.Fig.16 and Fig.17 illustrate the effect of the number of passes on the quality of the micro-optical elements of the array being formed.

При меньшем количестве проходов, чем приведено в описании изобретения (например, фиг.16 (N=1), и большем количестве проходов (например, фиг.17 (N=4) характерны либо существенная размытость очертания микрооптического элемента (фиг.16), либо трещины, окружающие микрооптический элемент (фиг.17).With fewer passages than described in the description of the invention (for example, FIG. 16 (N = 1), and more passes (for example, FIG. 17 (N = 4), either a significant blurring of the outline of the micro-optical element is characteristic (FIG. 16), or cracks surrounding the micro-optical element (Fig.17).

При очистке поверхности массива от частиц графита сфокусированным сканируемым пучком лазерного излучения в плоскости контакта слоя воды с поверхностью массива при условии, когда хотя бы один из параметров, приведенных в формуле изобретения был нарушен (например, фиг.8 (q₂=2.0·10⁵ Вт/см²), фиг.9 (q₂=3.6·10⁵ Вт/см²), фиг.10 υ₂=15 кГц), фиг.11 (V_x2=1.2 м/с), фиг.12 (V_x2=2.2 м/с), фиг.13 (ΔY₂=10 мкм), фиг.14 (ΔY₂=18 мкм), фиг.15 (на поверхность массива не нанесен слой воды)), на поверхности массива не заметны темные неудаленные частицы графита (фиг.8, фиг.10, фиг.11, фиг.12, фиг.13, фиг.14, заметны незначительные трещины, окружающие микрооптический элемент (фиг.9), заметно значительное количество частиц графита и трещины, окружающие микрооптический элемент фиг.15.When cleaning the surface of the array of graphite particles with a focused scanned laser beam in the plane of contact of the water layer with the surface of the array, provided that at least one of the parameters given in the claims has been violated (for example, Fig. 8 (q ₂ = 2.0 · 10 ⁵ W / cm ² ), Fig. 9 (q ₂ = 3.6 · 10 ⁵ W / cm ² ), Fig. 10 υ ₂ = 15 kHz), Fig. 11 (V _x2 = 1.2 m / s), Fig. 12 ( V _x2 = 2.2 m / s), Fig. 13 (ΔY ₂ = 10 μm), Fig. 14 (ΔY ₂ = 18 μm), Fig. 15 (no water layer is applied to the surface of the array)), are not visible on the surface of the array dark unremoved particles of graphite (Fig. 8, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13, Fig. 1 4, slight cracks surrounding the micro-optical element are visible (FIG. 9), a significant number of graphite particles and cracks surrounding the micro-optical element of FIG. 15 are noticeable.

На основании вышеизложенного заявляемая совокупность, позволяющая при реализации способа отказаться от использования дорогостоящей оптики, прозрачной для УФ спектра, и от изготовления специальной кюветы для жидкости, усложняющего реализацию способа и накладывающего дополнительное ограничение с точки зрения техники безопасности эксплуатации лазерной техники, обеспечивает формирование массива микрооптических элементов оптического качества. О качестве микрооптических элементов в массиве свидетельствует фиг.19, диаметр фокальных пятен всех микрооптических элементов на которой равен 4.2 мкм и близок к дифракционному пределу для видимого диапазона спектра - 3.5 мкм.Based on the foregoing, the claimed combination, which allows the implementation of the method to abandon the use of expensive optics that are transparent to the UV spectrum, and the manufacture of a special cuvette for liquid, complicating the implementation of the method and imposing an additional limitation from the point of view of safety of operation of laser technology, provides the formation of an array of microoptical elements optical quality. The quality of micro-optical elements in the array is shown in Fig. 19, the diameter of the focal spots of all micro-optical elements on which is 4.2 μm and is close to the diffraction limit for the visible range of the spectrum - 3.5 μm.

Claims

A method of forming an array of micro-optical elements, which consists in exposure to a focused laser beam with a nanosecond pulse duration, scanned in the contact plane of the back side of a glass plate mounted perpendicular to the optical axis, passing through it a laser beam with a wavelength for which the plate material is optically transparent, with a substance with an absorption coefficient whose value for the wavelength of the incident laser beam exceeds t 0.9, moreover, the action of the scanned focused beam is interrupted with a period that determines the period of placement of the micro-optical elements in the array, and the interruption period is provided by selecting the pulse repetition rate, characterized in that pressed graphite made in the form of a plate is used as the material in contact with the back of the glass plate , the shape of which follows the shape of a glass plate, the action of a scanned focused beam of laser radiation is carried out with a power density n е lower than 0.5 · 10 ⁸ W / cm ² and not higher than 1 · 10 ⁸ W / cm ² , pulse repetition rate not less than 50 kHz, with scanning speed along the X coordinate not less than 0.5 m / s, with a sampling step along the Y coordinate not more than 1 μm repeatedly until the end of the formation of an array of microelements, after which the laser source is turned off, the pressed graphite plate is removed, the glass plate is rotated 180 ° relative to the optical axis of the laser beam, a uniform layer of water is applied onto it, completely covering the array of micro-optical elements And further including a source of laser radiation, impact scanned by a focused beam of laser radiation to the plane of contact of the water layer with an array of micro-optical elements with a power density of not less than 2.5 x 10 ⁷ W / cm ² and not higher than 3.5 x 10 ⁷ W / cm ^2, with pulse repetition rate of at least 20 kHz, with a scanning speed along the X coordinate of not less than 1.5 m / s and not more than 2.0 m / s, with a sampling step in the Y coordinate of not less than 12.0 μm and not more than 17.0 μm repeatedly until the array surface is completely cleaned micro-optical elements from grap particles a.