SU638207A2

SU638207A2 - Устройство дл обработки объектов лазерным излучением

Info

Publication number: SU638207A2
Application number: SU752197990A
Authority: SU
Inventors: А.А. Исаев; К.И. Земсков; М.А. Казарян; Г.Г. Петраш
Original assignee: Ордена Ленина Физический Институт Им.П.Н.Лебедева
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1975-12-08
Publication date: 1986-03-30

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ по авт. св. № 467698, отличающеес тем, что, с целью повьшени точности' 'обработки, зеркало, образующее с об-рабатьшаемым объектом оптический peso*- натор, установлено в плоскости, сопр женной с плоскостью обрабатываемого объекта, причем размеры отражающей поверхности зеркала не превьшают размеров п тна рассе ни , образуемого фокусирующей оптической системой в указанной плоскости.2.Устройство по П.1, отличающеес тем, что зеркало выполнено в виде кончика иглы.3.Устройство по ПП.1 и 2, о т - личающе ес тем, что зеркало снабжено приспособлением дл перемещени в плоскости, сопр женнойс плоскостью обрабатьшаемого объекта.с ^(Л

Description

Изобретение относитс к лазерной технике и может быть использовано дл технологической обработки материалов и объектов с предельно допустимой дл оптических систем точностью. Особо широкое применение оно может найти в изготовлении объектов микроэлектроники , например дл пробивани малых отверстий локальной сварки, резки и т.п.

Известно устройство дл обработки объектов лазерным излучением, содержащее усиливающий элемент, оптический резонатор, одним из отражателей которого вл етс обрабатываемый объект, фокусирующую оптическую систему, расположенную между усиливающим элементом и обрабатываемым объектом, светоделительную пластину, расположенную за усиливающим элементом, проектирующую оптическую систему и экран дл наблюдени , расположенные в одном из двух пучков, на которые делит излучение светоделительна пластина. Данное устройство позвол ет производить обработку объектов лазерным излучением при одновременном выводе изображени обрабатываемого объекта на большой экран. Тем самым удаетс проводить непрерывньш контроль за процессом обработки. Область воздействи мощного обрабатываемого лазерного луча в известном устройстве можно мен ть при изменении радиуса кривизны обрабатывающего зеркала резонатора и изменении длины самого резонатора .

С этим устройством удаетс производить микрообработку объекта: пробивать отверсти , выжигать полосы с минимальными размерами вплоть до 5 мкм. Однако более точной обработки не удаетс достигнуть подбором радиуса кривизны обрабатывающего зеркала И- длины резонатора.

Цель изобретени - повышение точности обработки объекта.

Это достигаетс тем, что в известном устройстве зеркало, образующее с обрабатываемым объектом оптический резонатор, установлено в плоскости, сопр женной с плоскостью обрабатываемого объекта, причем размеры отраженной поверхности зеркала не превышают размеров п тна рассе ни , образуемого фокусирующей оптической системой в указанной плоскости; также тем, что зеркало, выполненное, например.

в виде кончика иглы, снабжено приспособлением дл перемещени в гьчоскости , сопро женной с плоскостью обрабатываемого объекта.

На чертеже показано описываемое устройство, где 1 - обрабатываемый объект, 2 - фокусирующа система, 3 усиливакнца лазерна среда, 4 - светоделительна пластина, 5 - управл ющий оптический затвор, 6 - отражатель резонатора, 7 - проектирующа оптическа система, 8 - экран дл наблюдени обрабатываемого объекта. В качестве лазера может быть использован лазер, работающий в режиме сверхсветимости.

Устройство работает следующим образом . Обрабатываемый объект 1 располагаетс в плоскости вблизи фокуса

фокусирующей оптической системы 2. Дл создани мощного лазерного луча, используемого дл обработки, принимаетс усиливающа лазерна среда 3, оптическа фокусирующа система 2

и оптический резонатор, образованный отражателем 6 и самим обрабатываемым объектом 1. Управл емый оптический затвор позвол ет включать резонатор в любой заданный момент и на любое

врем . При включении резонатора образуетс мощный лазерный пучок, которьй фокусируетс оптической системой 2 на поверхность объекта в п тно малых размеров, что и дает.возможность обрабатывать объект путем локального испарени , плавлени или нагрева малых областей объекта. Отражатель 6 располагаетс в плоскости, сопр женной с плоскостью, в которой

расположен обрабатываемый объект, причем размеры отражател 6 не превосход т размеров п тна рассе ни , образуемого оптической системой 2 в плоскости расположени отражател 6.

Предложенное устройство дл обработки объекта лазерным излучением бьшо осуществлено с помощью активной усиливающей среды лазера на парах меди . Один из осуществленных вариантов

предложенного устройства содержал в качестве объекта тонкий слой алюмини , напыленного на стекл нную подложку, в качестве фокусирующей оптической системы - стандартный микрообъёктив

с увеличением 8, в качестве второго отражател оптического резонатора кончик обычной швейной иглы. Проведенные эксперименты показали, что

предложенное устройство позвол ет производить обработку объектов с точностью , близкой к предельно возможной , дл данной оптической системы, используемой в предложенном устройстве . Так, дл микрообъектива 8 ,у которого разрешающа дифракционна способность около 1 мкм, удаетс прожигать путем локального испарени или плавлени области, размером около 1 мкм, или путем перемещени головки иголки в пределах пол зрени лазерного проекционного микроскопа в плоскости, сопр женной с плоскостью обрабатываемого объекта, прочерчивать на обрабатываемом объекте полосы любой конфигурации, шириной около 1 мкм. Результаты вьшеприведенного опыта показали, что в предложенном устройстве достигаетс дифракционный предел разрешени оптических систем.

Соотношение между размерами отражающих поверхностей обрабатывающего

отражател и размерами обрабатываемой зоны приближенно определ етс соотношением ij, /1, , где 1, - рассто ние между фокусирующей оптической системой и обрабатываемым объектом, 1 рассто ние между фокусирующей оптической системой и обрабатьтающим отражателем . Дл данных условий эксперимента отношение Ij,/1,, так что

размер отражающей поверхности кончика иглы мог бы составить величину около 100 мкм.

Существенным преимуществом указанного устройства вл етс возможность

использовани простого отражател

дл формировани мощного обрабатывающего луча света. Причем, как указывалось выше, важны только размеры отражающей поверхности отражанндего

элемента и практически никак не сказьшаетс на точности обработки каtiecTBO поверхности отражающего элемента .

Claims

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ по авт. св. № 467698, отличающееся тем, что, с целью повышения точности' обработки, зеркало, образующее с об рабатываемым объектом оптический резонатор, установлено в плоскости, сопряженной с плоскостью обрабатываемого объекта, причем размеры отражающей поверхности зеркала не превышают размеров пятна рассеяния, образуемого фокусирующей оптической системой в указанной плоскости.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что зеркало выполнено в виде кончика иглы.

3. Устройство по пп.1 и 2, отлил а ю щ е е с я тем, что зеркало снабжено приспособлением для перемещения в плоскости, сопряженной с плоскостью обрабатываемого объекта. 19 * •1 638207