WO2015069143A9 - Method and device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation - Google Patents

Method and device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation Download PDF

Info

Publication number
WO2015069143A9
WO2015069143A9 PCT/RU2014/000747 RU2014000747W WO2015069143A9 WO 2015069143 A9 WO2015069143 A9 WO 2015069143A9 RU 2014000747 W RU2014000747 W RU 2014000747W WO 2015069143 A9 WO2015069143 A9 WO 2015069143A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
laser pulse
optically transparent
ultrashort laser
lens
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000747
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2015069143A1 (en
Inventor
Сергей Каренович ВАРТАПЕТОВ
Алексей Захарович ОБИДИН
Даниил Валентинович ГАНИН
Original Assignee
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ОПТОСИСТЕМЫ" (ООО "Оптосистемы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ОПТОСИСТЕМЫ" (ООО "Оптосистемы") filed Critical ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ОПТОСИСТЕМЫ" (ООО "Оптосистемы")
Priority to CN201490001146.1U priority Critical patent/CN205927544U/en
Publication of WO2015069143A1 publication Critical patent/WO2015069143A1/en
Publication of WO2015069143A9 publication Critical patent/WO2015069143A9/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382Removing material by boring or cutting by boring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the invention relates to the field of quantum electronics, to laser processing of materials, namely, to the formation of precision holes in an optically transparent film by an ultrashort laser pulse.
  • WO2013138802 which describes a method for processing a transparent material with a laser beam.
  • the beam is focused into the bulk of the sample at a distance from the surface and is destroyed in the sample due to the self-focusing effect.
  • self-focusing or self-channeling only about 15% of the beam energy is focused into the channel, which forms fractures in the material.
  • the channel itself is an unstable formation due to the nonlinearity of the self-focusing effect. This method allows you to destroy or weaken the bulk material, but is unsuitable for the formation of precision holes in the film.
  • the objective of the invention is to develop an installation and method for forming cylindrical holes with a diameter of not more than 5 microns in a film up to 100 microns thick. Disclosure of invention
  • the peripheral rays are focused not in a sphere with a small diameter, but in a cylindrical volume or focal constriction arising due to the refraction of the rays at the air - material interface.
  • the length of the focal constriction, in which conditions for the destruction of the material arise, ⁇ is determined by the formula
  • n is the refractive index of the material
  • the fd is the depth of focus in the material during paraxial approximation.
  • the diameter of the focal waist is proportional to the wavelength.
  • the length of the focal waist is proportional to the thickness of the medium layer to the focus during paraxial approximation. With a lens aperture of at least 0.33 and a refractive index of at least 1.5, the length of the focal waist can be made larger than the thickness of the optically transparent film.
  • the hole in the film can be obtained with a single laser pulse.
  • up to 40% of the pulse energy can be focused into the focal constriction, depending on the values of the aperture, refractive index, and focusing depth.
  • the proposed method allows predictably, with efficient use of laser pulse energy, to form precision holes in an optically transparent film with a thickness of up to 100 ⁇ m, and each hole can be formed by a single pulse.
  • a device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse comprising a source of ultrashort laser pulses, an optical beam forming and guiding system, a lens with a numerical aperture of at least 0.33 installed in air, a film thickness of up to 100 microns, the device contains a transparent for laser radiation, a medium with a refractive index of at least 1.5, the film is mounted behind the layer of the medium so that the focus of the lens during paraxial approximation is located film focus geometric boundary lens peripheral rays is a film.
  • the film and the material of the medium are transparent to laser radiation.
  • the peripheral rays are focused into a cylindrical volume or focal constriction arising due to the refraction of the rays at the air - material interface.
  • the length of the focal constriction in which conditions of material destruction occur, is proportional to the thickness of the medium layer.
  • the diameter of the focal waist is proportional to the radiation wavelength.
  • the focal constriction will block the entire film.
  • the entire focal waist which is a cylindrical volume with a high aspect ratio, creates conditions for the destruction of the material, and a precision hole in the film can be obtained by one laser pulse.
  • Approximately 40% of the beam energy can be concentrated in the focal constriction with a medium refractive index of 1, 5 and a numerical aperture of 0.33, depending on the thickness of the medium layer.
  • the proposed device is an effective tool for forming precision holes in optically transparent films.
  • the medium is a liquid closed from the lens by a transparent material with a refractive index equal to the refractive index of the liquid, the film is located in the liquid. Waves, splashes may appear on the surface of the liquid.
  • a transparent material with a refractive index equal to the refractive index of the liquid is installed on the surface of the liquid.
  • the device comprises a film moving system in at least one coordinate.
  • a film moving system in at least one coordinate.
  • the optical system for beam formation and guidance contains a scanning system for at least one coordinate. To form multiple holes in the film, you can use the beam scanning system at least in one coordinate. Moving the film along one coordinate and scanning with a beam is the optimal solution for forming multiple holes in the film.
  • a liquid is a solution of NaCl in water.
  • One embodiment of the device is the use of a solution of NaCl in water as a liquid. By changing the concentration of the solution, it is possible to choose the refractive index of the solution equal to the refractive index of the plate mounted on the surface of the liquid between the liquid and the lens.
  • the medium is a plane-parallel plate of material, the focus of the lens during paraxial approximation is located behind the plate, the numerical aperture of the lens is at least 0.5.
  • Another embodiment of the device is the location of the film behind the plate and the focusing of radiation by a lens with a numerical aperture of at least 0.5.
  • the lens focus during paraxial approximation is located behind the plate, therefore, when focusing a laser pulse, the focal constriction arising due to radiation refraction at the material boundary with a refractive index of at least 1.5 is located outside the plate. Therefore, the plate is not damaged by the action of an ultrashort pulse and can be used for a long time.
  • the numerical aperture of the lens is at least 0.5, since with a smaller aperture the length of the focal waist will be insufficient for the formation of a cylindrical cavity in the film with one pulse.
  • the device comprises a film moving system in at least one coordinate.
  • a film moving system in at least one coordinate.
  • the optical system for beam formation and guidance contains a scanning system for at least one coordinate. To form multiple holes in the film, you can use the beam scanning system at least in one coordinate. Moving the film along one coordinate and scanning with a beam is the optimal solution for forming multiple holes in the film.
  • the technical result of the proposed technical solution is to create a method and device that allows one ultra-short pulse of radiation to form a precision cylindrical hole in an optically transparent film with a thickness of up to 100 microns.
  • Figure 2. presents a diagram of a device for forming holes in which the film is located in a liquid.
  • Fig.Z a diagram of a hole forming apparatus is shown in which the film is located behind a transparent plane-parallel plate.
  • FIG. 4 shows micrographs of a matrix of cylindrical cavities, each of which is formed as a result of a single pulse in the bulk of the material.
  • the ray path is shown when laser radiation is focused by a lens 1 with a numerical aperture NA on Wednesday 2 with a refractive index of n.
  • a parallel beam from a source of ultrashort laser pulses (not shown) is focused by a lens 1 mounted in air.
  • the rays would be focused to the point F0, with a paraxial approximation, the rays are focused to the point F1.
  • the peripheral rays are focused into the constriction F1F2, the length of which ⁇ is determined by the formula (1), where / d is the distance from the surface of the medium 2 to F1.
  • a cylindrical fracture volume with a length equal to the waist length occurs with each radiation pulse. With insufficient pulse energy, the length of the cylindrical fracture cavity decreases, however, the upper boundary of the cavity is F1. When the energy density is significantly higher than the optical breakdown threshold and NA ⁇ 0.3, conditions for the self-focusing effect arise in the material, and the destruction region extends toward the lens from the F1 point.
  • Figure 2 a diagram of a device for forming holes in an optically transparent film is presented, in which the film is located in a liquid.
  • a liquid 4 with a refractive index n is located in the cell 6.
  • the film 3 is held by the system 7 in a liquid 4, on the surface of which a plate 5 with a refractive index n is located.
  • a lens 1 with a numerical aperture NA is located so as to focus ultrashort laser pulses from the source (on drawing not shown) in the depth of the liquid.
  • the film 3 has a thickness less than the length of the focal waist, determined by the formula (1), and
  • the laser system is equipped with a scanning module (not shown in the drawing) installed between the laser radiation source and the lens 1.
  • the scanning module together with the film moving system 7 is allowed to perforate the film according to the developed template.
  • the rarefaction cavities that occur in a liquid when exposed to laser pulses disappear after a short period of time.
  • Such a system can be used for a long time. Since the film is perforated by a focal constriction with a length greater than the film thickness, small deviations of the vertical position of the film do not affect the process.
  • Fig.Z. shows a setup in which ultrashort laser pulses focus the lens 1 through a plate of optically transparent material 8.
  • the plate 8 is located so that the geometric focus of the lens 1 is located on the surface of the plate 8 facing the film 3.
  • the film 3 is held by the system 7 at a distance from the lens greater than the focal length of the system with the paraxial approximation of F1.
  • This arrangement of the plate 8 allows you to minimize the risk of destruction of the plate from focused laser radiation.
  • Each ultrashort laser pulse forms a hole in the film 3.
  • System 7 allows you to hold and move the film in one coordinate.
  • the scanning module (not shown in the drawing) installed between the radiation source and the lens 1 allows you to move the position of the focal waist at least by one coordinate, which together makes it possible to perforate the film 3 according to the selected pattern.
  • Figure 4 presents microphotographs of a matrix of cylindrical cavities, each of which was obtained using a single pulse in a bulk material.
  • Laser radiation wavelength 1.06 ⁇ m, pulse duration 350 fsec, pulse energy 7 ⁇ J.
  • the transmitted energy was 3.5 ⁇ J.
  • NA 0.545.
  • the refractive index of the material is 1.56.
  • Photo 4 (a) is a top view in natural light
  • 4 (b) is a side view in natural light
  • 4 (c) is a view from the side surface of a separate cylindrical cavity.
  • the length of each cavity is 200 ⁇ m, the diameter of each cavity is 2 ⁇ m.
  • a micrograph of a top view of a matrix of exit openings in a film of a material 50 ⁇ m thick in natural light is presented.
  • Lens 54-18-23-1064nm, NA 0.39, Special Optics.
  • the material of the film is polypropylene.
  • Depth of focus 1, 1 mm.
  • the diameter of each of the holes is 5 ⁇ m.
  • the proposed technical solution can be used to form micron-sized holes in optically transparent films.

Abstract

Proposed is a device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation, in which the laser radiation is focused by a lens with a high numerical aperture through a volume of a medium with a refractive index that is greater than 1.5. The device makes it possible to form a hole with a diameter of up to 5 μm in a film having a thickness of up to 100 μm using a single ultrashort pulse of laser radiation.

Description

Способ и устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения.  Method and device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse.
Описание изобретения. Description of the invention.
Область техники Technical field
Изобретение относится к области квантовой электроники, к лазерной обработке материалов, а именно, к формированию прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазера.  The invention relates to the field of quantum electronics, to laser processing of materials, namely, to the formation of precision holes in an optically transparent film by an ultrashort laser pulse.
Предшествующий уровень техники State of the art
В последние годы значительно увеличилось число публикаций о применении лазеров со сверхкоротким импульсом для обработки материалов. Применение лазеров с импульсом длительностью до 10" с имеет преимущество, так как сверхкороткий импульс лазера оказывает точечное воздействие. In recent years, the number of publications on the use of ultrashort pulse lasers for processing materials has increased significantly. The use of lasers with a pulse duration of up to 10 " s has an advantage, since an ultrashort laser pulse has a point effect.
Известен патент США N°7807942, в котором для формирования цилиндрического отверстия сверхкоротким импульсом лазера используется специальный объектив, увеличивающий глубину фокуса системы для формирования цилиндрических отверстий (полостей) в прозрачном материале. Однако такой объектив является дорогим, сложным в юстировке и чувствительным оптическим элементом.  Known US patent N ° 7807942, in which a special lens is used to form a cylindrical hole with an ultrashort laser pulse, which increases the focus depth of the system for forming cylindrical holes (cavities) in a transparent material. However, such a lens is an expensive, difficult to align and sensitive optical element.
Известна заявка WO2013138802, в которой описан метод обработки прозрачного материала лазерным лучом. В этом методе луч фокусируют в объем образца на расстоянии от поверхности и производят разрушение в образце за счет эффекта самофокусировки. Однако при самофокусировке или самоканалировании только около 15% энергии пучка фокусируется в канал, формирующий разрушения в материале. Сам канал является нестабильным образованием из-за нелинейности эффекта самофокусировки. Этот метод позволяет разрушить или ослабить объемный материал, но непригоден для формирования прецизионных отверстий в пленке.  Known application WO2013138802, which describes a method for processing a transparent material with a laser beam. In this method, the beam is focused into the bulk of the sample at a distance from the surface and is destroyed in the sample due to the self-focusing effect. However, with self-focusing or self-channeling, only about 15% of the beam energy is focused into the channel, which forms fractures in the material. The channel itself is an unstable formation due to the nonlinearity of the self-focusing effect. This method allows you to destroy or weaken the bulk material, but is unsuitable for the formation of precision holes in the film.
Задачей изобретения является разработка установки и способа формирования цилиндрических отверстий диаметром не более 5 мкм в пленке толщиной до 100 мкм. Раскрытие изобретения The objective of the invention is to develop an installation and method for forming cylindrical holes with a diameter of not more than 5 microns in a film up to 100 microns thick. Disclosure of invention
Способ формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения, толщина пленки до 100 мкм, при котором сверхкороткий импульс лазерного излучения фокусируют установленным в воздухе объективом с числовой апертурой не менее 0,33, сверхкороткий импульс лазерного излучения фокусируют через прозрачную для лазерного излучения среду с коэффициентом преломления не менее 1,5, в фокальную перетяжку, длина которой пропорциональна толщине слоя среды до фокуса при параксиальной аппроксимации, длина фокальной перетяжки больше толщины пленки, оптически прозрачную пленку помещают в фокальную перетяжку так, чтобы фокальная перетяжка перекрывала часть пленки, в которой формируют отверстие, устанавливают энергию сверхкороткого импульса лазерного излучения такой, чтобы плотность энергии лазерного излучения в области фокальной перетяжки превышала порог разрушения материала пленки. При фокусировке импульса лазера объективом в глубине прозрачного для лазерного излучения материала с коэффициентом преломления больше 1 периферийные лучи фокусируются не в сферу с малым диаметром, а в цилиндрический объем или фокальную перетяжку, возникающую за счет преломления лучей на границе воздух - материал. Длина фокальной перетяжки, в которой возникают условия разрушения материала, Δ определяется по фо муле
Figure imgf000003_0001
A method of forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse, a film thickness of up to 100 μm, in which an ultrashort laser pulse is focused using a lens with a numerical aperture of at least 0.33, an ultrashort laser pulse is focused through a medium transparent to laser radiation with a refractive index of at least 1.5, into a focal constriction, the length of which is proportional to the thickness of the medium layer to the focus at paraxial approximation, for the focal waist is larger than the film thickness, the optically transparent film is placed in the focal waist so that the focal waist overlaps the part of the film in which the hole is formed, the energy of the ultrashort laser pulse is set such that the laser radiation energy density in the focal waist region exceeds the destruction threshold of the film material . When focusing a laser pulse with a lens in the depth of a material transparent to laser radiation with a refractive index greater than 1, the peripheral rays are focused not in a sphere with a small diameter, but in a cylindrical volume or focal constriction arising due to the refraction of the rays at the air - material interface. The length of the focal constriction, in which conditions for the destruction of the material arise, Δ is determined by the formula
Figure imgf000003_0001
где п - коэффициент преломления материала; where n is the refractive index of the material;
NA - апертура объектива; NA - aperture of the lens;
fd - глубина фокуса в материале при параксиальной аппроксимации. Диаметр фокальной перетяжки пропорционален длине волны. При плотности энергии в фокальной перетяжке большей, чем плотность энергии связи молекул материала, во всем цилиндрическом объеме возникают условия для разрушения материала. Длина фокальной перетяжки пропорциональна толщине слоя среды до фокуса при параксиальной аппроксимации. При величине апертуры объектива не меньше 0,33 и коэффициенте преломления не меньше 1,5 длину фокальной перетяжки можно сделать больше, чем толщина оптически прозрачной пленки. При размещении оптически прозрачной пленки в области фокальной перетяжки так, чтобы фокальная перетяжка перекрывала часть пленки, в которой формируется отверстие, и подаче энергии импульса такой, чтобы плотность энергии лазерного излучения в области фокальной перетяжки превышала порог разрушения материала пленки, отверстие в пленке можно получить одним импульсом лазера. Необходимо отметить, что в фокальную перетяжку в зависимости от значений апертуры, коэффициента преломления, глубины фокусировки можно сфокусировать до 40% энергии импульса. Предлагаемый способ позволяет предсказуемо, с эффективным использованием энергии лазерных импульсов формировать прецизионные отверстия в оптически прозрачной пленке толщиной до 100 мкм, причем каждое отверстие может быть сформировано одним импульсом. fd is the depth of focus in the material during paraxial approximation. The diameter of the focal waist is proportional to the wavelength. When the energy density in the focal constriction is greater than the binding energy density of the molecules of the material, conditions arise for the destruction of the material in the entire cylindrical volume. The length of the focal waist is proportional to the thickness of the medium layer to the focus during paraxial approximation. With a lens aperture of at least 0.33 and a refractive index of at least 1.5, the length of the focal waist can be made larger than the thickness of the optically transparent film. When placing an optically transparent film in the area of the focal waist so that the focal the waist overlapped the part of the film in which the hole is formed, and the pulse energy was supplied such that the energy density of the laser radiation in the focal waist region exceeded the destruction threshold of the film material, the hole in the film can be obtained with a single laser pulse. It should be noted that up to 40% of the pulse energy can be focused into the focal constriction, depending on the values of the aperture, refractive index, and focusing depth. The proposed method allows predictably, with efficient use of laser pulse energy, to form precision holes in an optically transparent film with a thickness of up to 100 μm, and each hole can be formed by a single pulse.
Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения, содержащее источник сверхкоротких импульсов лазерного излучения, оптическую систему формирования и ведения луча, объектив с числовой апертурой не менее 0,33, установленный в воздухе, толщина пленки до 100 мкм, устройство содержит прозрачную для лазерного излучения среду с коэффициентом преломления не менее 1.5, пленка установлена за слоем среды так, что фокус объектива при параксиальной аппроксимации расположен перед пленкой, геометрический фокус граничных периферийных лучей объектива расположен за пленкой. Пленка и материал среды прозрачны для лазерного излучения. При фокусировке импульса лазера объективом через среду с коэффициентом преломления не меньше 1.5 периферийные лучи фокусируются в цилиндрический объем или фокальную перетяжку, возникающую за счет преломления лучей на границе воздух - материал среды. Длина фокальной перетяжки, в которой возникают условия разрушения материала, пропорциональна толщине слоя среды. Диаметр фокальной перетяжки пропорционален длине волны излучения. При величине апертуры объектива не менее 0,33 и коэффициенте преломления не менее 1 ,5 длину фокальной перетяжки можно сделать больше толщины пленки так, чтобы фокус при параксиальной аппроксимации располагался перед пленкой, а геометрический фокус граничных лучей периферийных лучей располагался за пленкой. В этом случае фокальная перетяжка перекроет всю пленку. При плотности энергии в фокальной перетяжке большей, чем плотность энергии связи молекул материала, во всей фокальной перетяжке, представляющей собой цилиндрический объем с высоким аспектным соотношением, возникают условия для разрушения материала, и прецизионное отверстие в пленке можно получить одним импульсом лазера. В фокальной перетяжке при коэффициенте преломления среды 1 ,5 и числовой апертуре 0,33 в зависимости от толщины слоя среды может быть сосредоточено примерно 40% энергии пучка. Таким образом, предлагаемое устройство является эффективным инструментом формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачных пленках. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse, comprising a source of ultrashort laser pulses, an optical beam forming and guiding system, a lens with a numerical aperture of at least 0.33 installed in air, a film thickness of up to 100 microns, the device contains a transparent for laser radiation, a medium with a refractive index of at least 1.5, the film is mounted behind the layer of the medium so that the focus of the lens during paraxial approximation is located film focus geometric boundary lens peripheral rays is a film. The film and the material of the medium are transparent to laser radiation. When a laser pulse is focused by a lens through a medium with a refractive index of at least 1.5, the peripheral rays are focused into a cylindrical volume or focal constriction arising due to the refraction of the rays at the air - material interface. The length of the focal constriction, in which conditions of material destruction occur, is proportional to the thickness of the medium layer. The diameter of the focal waist is proportional to the radiation wavelength. With a lens aperture of at least 0.33 and a refractive index of at least 1.5, the length of the focal waist can be made larger than the film thickness so that the focus during the paraxial approximation is located in front of the film and the geometric focus of the boundary rays of the peripheral rays is located behind the film. In this case, the focal constriction will block the entire film. When the energy density in the focal waist is higher than the binding energy density of the molecules of the material, the entire focal waist, which is a cylindrical volume with a high aspect ratio, creates conditions for the destruction of the material, and a precision hole in the film can be obtained by one laser pulse. Approximately 40% of the beam energy can be concentrated in the focal constriction with a medium refractive index of 1, 5 and a numerical aperture of 0.33, depending on the thickness of the medium layer. Thus, the proposed device is an effective tool for forming precision holes in optically transparent films.
Среда является жидкостью, закрытой от объектива прозрачным материалом с коэффициентом преломления равным коэффициенту преломления жидкости, пленка расположена в жидкости. На поверхности жидкости могут появляться волны, брызги. Для защиты объектива и для исключения помех, вызванных поверхностными волнами, на поверхности жидкости установлен прозрачный материал с коэффициентом преломления равным коэффициенту преломления жидкости. При фокусировке сверхкороткого импульса большой энергии в среде могут возникнуть условия для самофокусировки, кроме того, длина фокальной перетяжки определяется по формуле (1) и больше толщины пленки. Области разрежения, возникающие в жидкости вследствие эффекта самофокусировки при воздействии сверхкороткого импульса лазерного излучения, исчезают, требуемое отверстие получается только в пленке. Жидкость можно использовать в течение длительного времени для формирования множества прецизионных отверстий в пленке. Такое устройство является надежным и может работать долгое время без замены среды.  The medium is a liquid closed from the lens by a transparent material with a refractive index equal to the refractive index of the liquid, the film is located in the liquid. Waves, splashes may appear on the surface of the liquid. To protect the lens and to eliminate interference caused by surface waves, a transparent material with a refractive index equal to the refractive index of the liquid is installed on the surface of the liquid. When focusing an ultrashort high-energy pulse in a medium, conditions may arise for self-focusing, in addition, the length of the focal waist is determined by formula (1) and is greater than the film thickness. The rarefaction regions arising in the liquid due to the self-focusing effect under the influence of an ultrashort laser pulse disappear, the required hole is obtained only in the film. Liquid can be used for a long time to form many precision holes in the film. Such a device is reliable and can work for a long time without changing the environment.
Устройство содержит систему перемещения пленки хотя бы по одной координате. Для большинства технологических задач нужно, чтобы в пленке было выполнено множество отверстий. Для этого необходимо относительное перемещение пленки и положения фокальной перетяжки. Это можно осуществить, перемещая пленку хотя бы по одной координате.  The device comprises a film moving system in at least one coordinate. For most technological tasks, it is necessary that many holes are made in the film. This requires relative movement of the film and the position of the focal constriction. This can be done by moving the film along at least one coordinate.
Оптическая система формирования и ведения луча содержит систему сканирования хотя бы по одной координате. Для формирования множества отверстий в пленке можно использовать систему сканирования луча хотя бы по одной координате. Перемещение пленки по одной координате и сканирование лучом является оптимальным решением для формирования множества отверстий в пленке.  The optical system for beam formation and guidance contains a scanning system for at least one coordinate. To form multiple holes in the film, you can use the beam scanning system at least in one coordinate. Moving the film along one coordinate and scanning with a beam is the optimal solution for forming multiple holes in the film.
Жидкость - это раствор NaCl в воде. Одним из вариантов устройства является использование в качестве жидкости раствора NaCl в воде. Меняя концентрацию раствора, можно подобрать коэффициент преломления раствора, равный коэффициенту преломления пластины, установленной на поверхности жидкости между жидкостью и объективом. A liquid is a solution of NaCl in water. One embodiment of the device is the use of a solution of NaCl in water as a liquid. By changing the concentration of the solution, it is possible to choose the refractive index of the solution equal to the refractive index of the plate mounted on the surface of the liquid between the liquid and the lens.
Среда является плоскопараллельной пластиной материала, фокус объектива при параксиальной аппроксимации расположен за пластиной, числовая апертура объектива не менее 0.5. Другим вариантом исполнения устройства является расположение пленки за пластиной и фокусировка излучения объективом с числовой апертурой не менее 0,5. Фокус объектива при параксиальной аппроксимации расположен за пластиной, поэтому при фокусировке импульса лазерного излучения фокальная перетяжка, возникающая благодаря преломлению излучения на границе материала с коэффициентом преломления не менее 1 ,5, расположена вне пластины. Поэтому пластина не повреждается от воздействия сверхкороткого импульса и может быть использована в течение длительного времени. Числовая апертура объектива не менее 0,5, так как при меньшей апертуре длина фокальной перетяжки будет недостаточной для формирования цилиндрической полости в пленке одним импульсом.  The medium is a plane-parallel plate of material, the focus of the lens during paraxial approximation is located behind the plate, the numerical aperture of the lens is at least 0.5. Another embodiment of the device is the location of the film behind the plate and the focusing of radiation by a lens with a numerical aperture of at least 0.5. The lens focus during paraxial approximation is located behind the plate, therefore, when focusing a laser pulse, the focal constriction arising due to radiation refraction at the material boundary with a refractive index of at least 1.5 is located outside the plate. Therefore, the plate is not damaged by the action of an ultrashort pulse and can be used for a long time. The numerical aperture of the lens is at least 0.5, since with a smaller aperture the length of the focal waist will be insufficient for the formation of a cylindrical cavity in the film with one pulse.
Устройство содержит систему перемещения пленки хотя бы по одной координате. Для большинства технологических задач нужно, чтобы в пленке было выполнено множество отверстий. Для этого необходимо относительное перемещение пленки и положения фокальной перетяжки. Это можно осуществить, перемещая пленку хотя бы по одной координате.  The device comprises a film moving system in at least one coordinate. For most technological tasks, it is necessary that many holes are made in the film. This requires relative movement of the film and the position of the focal constriction. This can be done by moving the film along at least one coordinate.
Оптическая система формирования и ведения луча содержит систему сканирования хотя бы по одной координате. Для формирования множества отверстий в пленке можно использовать систему сканирования луча хотя бы по одной координате. Перемещение пленки по одной координате и сканирование лучом является оптимальным решением для формирования множества отверстий в пленке.  The optical system for beam formation and guidance contains a scanning system for at least one coordinate. To form multiple holes in the film, you can use the beam scanning system at least in one coordinate. Moving the film along one coordinate and scanning with a beam is the optimal solution for forming multiple holes in the film.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание способа и устройства, которые позволяют одним сверхкоротким импульсом излучения формировать прецизионное цилиндрическое отверстие в оптически прозрачной пленке толщиной до 100 мкм.  The technical result of the proposed technical solution is to create a method and device that allows one ultra-short pulse of radiation to form a precision cylindrical hole in an optically transparent film with a thickness of up to 100 microns.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
На Фиг.1. представлена схема возникновения фокальной перетяжки.  In figure 1. The scheme of occurrence of focal constriction is presented.
На Фиг.2. представлена схема устройства формирования отверстий, в котором пленка расположена в жидкости. На Фиг.З. представлена схема устройства формирования отверстий, в котором пленка расположена за прозрачной плоскопараллельной пластиной. Figure 2. presents a diagram of a device for forming holes in which the film is located in a liquid. In Fig.Z. a diagram of a hole forming apparatus is shown in which the film is located behind a transparent plane-parallel plate.
На Фиг. 4 представлены микрофотографии матрицы цилиндрических полостей, каждая из которых сформирована в результате одиночного импульса в объеме материала.  In FIG. 4 shows micrographs of a matrix of cylindrical cavities, each of which is formed as a result of a single pulse in the bulk of the material.
На Фиг.5. представлены фотографии отверстий в оптически прозрачной пленке толщиной 50 мкм, каждое из отверстий сформировано одиночным импульсом. Варианты осуществления изобретения  5. photographs of holes in an optically transparent film 50 μm thick are presented, each of the holes being formed by a single pulse. Embodiments of the invention
На Фиг.1. представлен ход лучей при фокусировке лазерного излучения объективом 1 с числовой апертурой NA в среду 2 с коэффициентом преломления п. Параллельный пучок от источника сверхкоротких импульсов лазерного излучения (на чертеже не показан) фокусируют объективом 1, установленным в воздухе. При отсутствии среды 2 лучи сфокусировались бы в точку F0, при параксиальной аппроксимации лучи фокусируются в точку F1. Периферийные лучи фокусируются в перетяжку F1F2, длина которой Δ определяется по формуле (1), где/d - расстояние от поверхности среды 2 до F1. При плотности энергии импульса в области перетяжки, большей плотности энергии связи молекул материала, во всем объеме перетяжки возникают условия для разрушения материала. Цилиндрический объем разрушения длиной, равной длине перетяжки, возникает при каждом импульсе излучения. При недостаточной энергии импульса длина цилиндрической полости разрушения уменьшается, однако верхней границей полости является F1. При плотности энергии существенно большей порога оптического пробоя и NA<0.3 в материале возникают условия для эффекта самофокусировки, причем область разрушения распространяется в сторону объектива от точки F1.  In figure 1. the ray path is shown when laser radiation is focused by a lens 1 with a numerical aperture NA on Wednesday 2 with a refractive index of n. A parallel beam from a source of ultrashort laser pulses (not shown) is focused by a lens 1 mounted in air. In the absence of medium 2, the rays would be focused to the point F0, with a paraxial approximation, the rays are focused to the point F1. The peripheral rays are focused into the constriction F1F2, the length of which Δ is determined by the formula (1), where / d is the distance from the surface of the medium 2 to F1. When the pulse energy density in the waist region is greater than the binding energy density of the molecules of the material, conditions for the destruction of the material arise in the entire waist volume. A cylindrical fracture volume with a length equal to the waist length occurs with each radiation pulse. With insufficient pulse energy, the length of the cylindrical fracture cavity decreases, however, the upper boundary of the cavity is F1. When the energy density is significantly higher than the optical breakdown threshold and NA <0.3, conditions for the self-focusing effect arise in the material, and the destruction region extends toward the lens from the F1 point.
На Фиг.2. представлена схема устройства формирования отверстий в оптически прозрачной пленке, в котором пленка расположена в жидкости. Жидкость 4 с коэффициентом преломления п находится в кювете 6. Пленка 3 удерживается системой 7 в жидкости 4, на поверхности которой расположена пластина 5 с коэффициентом преломления п. Объектив 1 с числовой апертурой NA расположен так, чтобы фокусировать сверхкороткие импульсы лазерного излучения от источника (на чертеже не показан) в глубину жидкости. Пленка 3 имеет толщину, меньшую длины фокальной перетяжки, определяемой по формуле (1), и  Figure 2. a diagram of a device for forming holes in an optically transparent film is presented, in which the film is located in a liquid. A liquid 4 with a refractive index n is located in the cell 6. The film 3 is held by the system 7 in a liquid 4, on the surface of which a plate 5 with a refractive index n is located. A lens 1 with a numerical aperture NA is located so as to focus ultrashort laser pulses from the source (on drawing not shown) in the depth of the liquid. The film 3 has a thickness less than the length of the focal waist, determined by the formula (1), and
б расположена так, чтобы фокальная перетяжка полностью перекрывала пленку 3. Фокус лучей при параксиальной аппроксимации F1 расположен перед пленкой, фокус граничных периферийных лучей F2 расположен за пленкой. При включении источника сверхкоротких импульсов лазерного излучения, излучение фокусируется в фокальную перетяжку F1F2, каждый импульс создает отверстие в пленке 3. Пленкаb positioned so that the focal constriction completely overlaps the film 3. The focus of the rays with a paraxial approximation F1 is located in front of the film, the focus of the peripheral peripheral rays F2 is located behind the film. When you turn on the source of ultrashort pulses of laser radiation, the radiation is focused into the focal waist F1F2, each pulse creates an opening in the film 3. Film
3 удерживается на выбранном расстоянии от объектива и перемещается в жидкости3 is held at a selected distance from the lens and moves in fluid
4 с помощью системы 7. Лазерная система оборудована модулем сканирования (на чертеже не показан), установленным между источником лазерного излучения и объективом 1. Модуль сканирования вместе с системой перемещения пленки 7 позволяется перфорировать пленку согласно разработанному шаблону. Полости разрежения, возникающие в жидкости при воздействии лазерных импульсов, исчезают через короткий промежуток времени. Такую систему можно использовать длительное время. Так как перфорирование пленки производится фокальной перетяжкой с длиной, большей толщины пленки, то небольшие отклонения положения пленки по вертикали не оказывают влияния на процесс. 4 using the system 7. The laser system is equipped with a scanning module (not shown in the drawing) installed between the laser radiation source and the lens 1. The scanning module together with the film moving system 7 is allowed to perforate the film according to the developed template. The rarefaction cavities that occur in a liquid when exposed to laser pulses disappear after a short period of time. Such a system can be used for a long time. Since the film is perforated by a focal constriction with a length greater than the film thickness, small deviations of the vertical position of the film do not affect the process.
На Фиг.З. показана схема установки, в которой сверхкороткие импульсы лазерного излучения фокусируют объективом 1 через пластину оптически прозрачного материала 8. Пластина 8 расположена так, что геометрический фокус объектива 1 находится у поверхности пластины 8, обращенной к пленке 3. Пленка 3 удерживается системой 7 на расстоянии от объектива большем, чем фокусное расстояние системы при параксиальной аппроксимации F1. Такое расположение пластины 8 позволяет минимизировать риск разрушения пластины от фокусированного лазерного излучения. Каждый сверхкороткий импульс лазерного излучения формирует в пленке 3 отверстие. Система 7 позволяет удерживать и перемещать пленку по одной координате. Модуль сканирования (на чертеже не показан), установленный между источником излучения и объективом 1 позволяет перемещать положение фокальной перетяжки хотя бы по одной координате, что в совокупности дает возможность перфорировать пленку 3 согласно выбранной схеме.  In Fig.Z. shows a setup in which ultrashort laser pulses focus the lens 1 through a plate of optically transparent material 8. The plate 8 is located so that the geometric focus of the lens 1 is located on the surface of the plate 8 facing the film 3. The film 3 is held by the system 7 at a distance from the lens greater than the focal length of the system with the paraxial approximation of F1. This arrangement of the plate 8 allows you to minimize the risk of destruction of the plate from focused laser radiation. Each ultrashort laser pulse forms a hole in the film 3. System 7 allows you to hold and move the film in one coordinate. The scanning module (not shown in the drawing) installed between the radiation source and the lens 1 allows you to move the position of the focal waist at least by one coordinate, which together makes it possible to perforate the film 3 according to the selected pattern.
На Фиг.4 представлены микрофотографии матрицы цилиндрических полостей, каждая из которых получена с помощью одиночного импульса в объемном материале. Материал - поликарбонат. Лазерное излучение: длина волны 1,06 мкм, длительность импульса 350 фсек, энергия в импульсе 7 мкДж. Прошедшая энергия составила 3,5 мкДж. Объективом являлась асферическая линза с числовой апертурой NA=0,545. Коэффициент преломления материла 1,56. Глубина фокусировки 1 ,1 мм. Фотография 4 (a) - вид сверху в естественном свете, 4 (б) - вид сбоку в естественном свете, 4 (в) - вид со стороны боковой поверхности отдельной цилиндрической полости. Длина каждой полости 200 мкм, диаметр каждой полости - 2 мкм. Figure 4 presents microphotographs of a matrix of cylindrical cavities, each of which was obtained using a single pulse in a bulk material. Material - polycarbonate. Laser radiation: wavelength 1.06 μm, pulse duration 350 fsec, pulse energy 7 μJ. The transmitted energy was 3.5 μJ. The objective was an aspherical lens with a numerical aperture NA = 0.545. The refractive index of the material is 1.56. Depth focusing 1, 1 mm. Photo 4 (a) is a top view in natural light, 4 (b) is a side view in natural light, 4 (c) is a view from the side surface of a separate cylindrical cavity. The length of each cavity is 200 μm, the diameter of each cavity is 2 μm.
На Фиг.5. представлена микрофотография вида сверху матрицы выходных отверстий в пленке материала толщиной 50 мкм в естественном свете. Объектив 54- 18-23-1064нм, NA=0.39, Special Optics. Материал пленки полипропилен. Глубина фокусировки 1 ,1 мм. Лазерное излучение с длиной волны 1 ,06 мкм, длительностью импульса 350 фсек, энергия импульса 5 мкДж. Частота следования импульсов 100 Гц, скорость сканирования 100 мкм/сек. Диаметр каждого из отверстий 5 мкм.  5. a micrograph of a top view of a matrix of exit openings in a film of a material 50 μm thick in natural light is presented. Lens 54-18-23-1064nm, NA = 0.39, Special Optics. The material of the film is polypropylene. Depth of focus 1, 1 mm. Laser radiation with a wavelength of 1, 06 μm, a pulse duration of 350 fsec, a pulse energy of 5 μJ. The pulse repetition rate of 100 Hz, the scanning speed of 100 μm / sec. The diameter of each of the holes is 5 μm.
Промышленная применимость Industrial applicability
Предлагаемое техническое решение может быть использовано для формирования отверстия микронного размера в оптически прозрачных пленках.  The proposed technical solution can be used to form micron-sized holes in optically transparent films.

Claims

Формула изобретения. Claim.
1. Способ формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения, толщина пленки до 100 мкм, при котором сверхкороткий импульс лазерного излучения фокусируют установленным в воздухе объективом с числовой апертурой не менее 0,33, отличающийся тем, что сверхкороткий импульс лазерного излучения фокусируют через прозрачную для лазерного излучения среду с коэффициентом преломления не менее 1 ,5 в фокальную перетяжку, длина которой пропорциональна толщине слоя среды до фокуса при параксиальной аппроксимации, длина фокальной перетяжки больше толщины пленки; оптически прозрачную пленку помещают в фокальную перетяжку так, чтобы фокальная перетяжка перекрывала часть пленки, в которой формируют отверстие; устанавливают энергию сверхкороткого импульса лазерного излучения такой, чтобы плотность энергии лазерного излучения в области фокальной перетяжки превышала порог разрушения материала пленки. 1. The method of forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse, the film thickness is up to 100 μm, in which the ultrashort laser pulse is focused by a lens with a numerical aperture of at least 0.33, characterized in that the ultrashort laser pulse is focused through a medium transparent to laser radiation with a refractive index of at least 1, 5 into the focal waist, the length of which is proportional to the thickness of the medium layer to the focus with paraxia noy approximation, the focal length of the constriction over the film thickness; an optically transparent film is placed in the focal waist so that the focal waist overlaps the portion of the film in which the hole is formed; set the energy of the ultrashort laser pulse such that the energy density of the laser radiation in the region of the focal waist exceeds the threshold for the destruction of the film material.
2. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения, содержащее источник сверхкоротких импульсов лазерного излучения, оптическую систему формирования и ведения луча, объектив с числовой апертурой не менее 0,33, установленный в воздухе, толщина пленки до 100 мкм, отличающийся тем, что устройство содержит прозрачную для лазерного излучения среду с коэффициентом преломления не менее 1.5, пленка установлена за слоем среды так, что фокус объектива при параксиальной аппроксимации расположен перед пленкой, фокус граничных периферийных лучей объектива расположен за пленкой.  2. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse, comprising an ultrashort laser pulse source, an optical beam forming and guiding system, a lens with a numerical aperture of at least 0.33 installed in air, film thickness up to 100 microns, different in that the device contains a medium transparent to laser radiation with a refractive index of at least 1.5, the film is mounted behind the layer of the medium so that the focus of the lens during paraxial approximation Imitation is located in front of the film, the focus of the boundary peripheral rays of the lens is located behind the film.
3. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по п.2., отличающееся тем, что среда является жидкостью, закрытой от объектива прозрачным материалом с коэффициентом преломления равным коэффициенту преломления жидкости, пленка расположена в жидкости. 3. The device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claim 2, characterized in that the medium is a liquid closed from the lens by a transparent material with a refractive index equal to the refractive index of the liquid, the film is located in the liquid.
4. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по п.З, отличающееся тем, что содержит систему перемещения пленки хотя бы по одной координате. 4. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claim 3, characterized in that it contains a film moving system in at least one coordinate.
5. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по пп.З или 4, отличающееся тем, что оптическая система формирования и ведения луча содержит систему сканирования хотя бы по одной координате. 5. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claims 3 or 4, characterized in the fact that the optical system for forming and guiding the beam contains a scanning system for at least one coordinate.
6. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по п.З, отличающееся тем, что жидкость это раствор NaCl в воде.  6. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claim 3, wherein the liquid is a solution of NaCl in water.
7. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по п.2., отличающееся тем, что среда является плоскопараллельной пластиной материала, фокус объектива при параксиальной аппроксимации расположен за пластиной, числовая апертура объектива не менее 0.5.  7. The device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claim 2, characterized in that the medium is a plane-parallel plate of material, the focus of the lens during paraxial approximation is located behind the plate, the numerical aperture of the lens is at least 0.5.
8. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по п.7, отличающееся тем, что содержит систему перемещения пленки хотя бы по одной координате.  8. The device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claim 7, characterized in that it contains a system for moving the film in at least one coordinate.
9. Устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения по пп.7 или 8, отличающееся тем, что оптическая система формирования и ведения луча содержит систему сканирования хотя бы по одной координате.  9. A device for forming precision holes in an optically transparent film with an ultrashort laser pulse according to claims 7 or 8, characterized in that the optical system for forming and guiding the beam contains a scanning system for at least one coordinate.
ю Yu
PCT/RU2014/000747 2013-11-07 2014-10-07 Method and device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation WO2015069143A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201490001146.1U CN205927544U (en) 2013-11-07 2014-10-07 Device in accurate hole is caught on optical clear thin layer with ultrashort laser pulse

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013149554/02A RU2551043C1 (en) 2013-11-07 2013-11-07 Method and device for forming precision holes in optically transparent film with ultra-short laser radiation pulse
RU2013149554 2013-11-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015069143A1 WO2015069143A1 (en) 2015-05-14
WO2015069143A9 true WO2015069143A9 (en) 2015-09-11

Family

ID=53041802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000747 WO2015069143A1 (en) 2013-11-07 2014-10-07 Method and device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN205927544U (en)
RU (1) RU2551043C1 (en)
WO (1) WO2015069143A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735802C1 (en) * 2019-11-01 2020-11-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Micro-diagnostic device manufacturing method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1718487A1 (en) * 1989-03-27 1994-02-15 Особое конструкторское бюро "Старт" Method and device for laser piercing
US5916462A (en) * 1993-09-13 1999-06-29 James; William A. Laser drilling processes for forming an apertured film
US7816625B2 (en) * 2003-10-06 2010-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for the production of a hole and device
JP4222296B2 (en) * 2004-11-22 2009-02-12 住友電気工業株式会社 Laser processing method and laser processing apparatus
AU2011279374A1 (en) * 2010-07-12 2013-02-07 Filaser Usa Llc Method of material processing by laser filamentation
TW201343296A (en) * 2012-03-16 2013-11-01 Ipg Microsystems Llc Laser scribing system and method with extended depth affectation into a workpiece

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015069143A1 (en) 2015-05-14
CN205927544U (en) 2017-02-08
RU2013149554A (en) 2015-05-20
RU2551043C1 (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10525657B2 (en) Gas permeable window and method of fabricating the same
WO2000030798A1 (en) Method and apparatus for laser marking, and object with marks
TWI679077B (en) Methods for laser drilling materials and glass articles
CN111065485B (en) Apparatus and method for laser machining transparent workpieces using an afocal beam adjustment assembly
US9162319B2 (en) Method and device for the removal of material by means of laser pulses
CN104703563B (en) For the device being cut by laser inside transparent material
JP2010105046A (en) Laser marking method, laser marking device, and optical element
US20110036991A1 (en) Method for creating, trapping and manipulating a gas bubble in liquid
TW201936309A (en) Separation method for composite material
RU2016128888A (en) CUTTING TRANSPARENT MATERIALS WITH A SUPERFAST LASER AND A BEAM FOCUSING SYSTEM
JP2006290630A (en) Processing method of glass using laser
JP2006167804A5 (en)
JPH11267861A (en) Marking of optical transmitting material
CN104944756A (en) Laser machining strengthened glass
JP6797133B2 (en) Transmitters and related methods that can be used for laser peening
RU2009137997A (en) MATERIAL PROCESSING DEVICE USED IN PARTICULAR IN REFRACTION SURGERY
EP3077149A1 (en) Method and apparatus for internally marking a substrate having a rough surface
JP2009056467A (en) Apparatus and method for laser beam machining
CN106891098B (en) A kind of laser high method for fine finishing of sapphire submicron order section
WO2015069143A1 (en) Method and device for forming precision holes in optically transparent film using an ultrashort pulse of laser radiation
KR101049381B1 (en) Hybrid laser processing device using ultrasonic vibration
KR101898992B1 (en) Marking lenticules for refractive correction
KR102249337B1 (en) Laser processing apparatus
JP2017034200A (en) Wafer processing method
RU2423958C1 (en) Method of laser fragmentation of crystalline lens core

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14860649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14860649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1