Способ контроля площади пятна фокусировки импульсно- периодического излучения

 

Изобретение относится к лазерной обработке материалов, в частности к способам поддержания заданного размера лазерного пятна на обрабатываемой поверхности. Цель изобретения - повышение качества и надежности контроля фокусировки путем измерения площади пятна фокусировки и повышения устойчивости способа контроля к смещению оси диаграммы направленности лазера относительно оптической оси системы или относительно фотоприемника. Способ контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения включает построение оптического изображения в отраженном от обрабатываемой поверхности свете. Изображение фокального пятна строят на фотоприемнике, представляющем собой фоточувствительную структуру прозрачный проводящий электрод-диэлектрик-полупроводник. При этом площадь фоточувствительной площадки структуры должна быть больше площади изображения пятна фокусировки. Структура работает при слабом или среднем обеднении приповерхностной области полупроводника основными носителями заряда в режиме фотоЭДС, фототока или промежуточном между ними. При этом уменьшается амплитуда сигнала фотоотклика структуры с уменьшением площади пятна фокусировки. Таким образом, измеряя амплитуду фотоотклика, определяют площадь пятна фокусировки. 2 ил.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

27 А "( (19) (11) OflHCAHHE NSGEPETEHHR

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4454360/31-27 (22) 05.07.88 (46) 15.05.90 ° Бюл. № 18 (71) Куйбншевский филиал Физического института им.П.Н.Лебедева AH СССР (72) Д.И.Пунда, Ю.В.Рожнов и,В.Н.Чупахин (53) 621. 791. 72. 03 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 1312639,. кл. G 11 В 7/09, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1191937, кл. G 11 В 7/09, 1984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОЩАДИ ПЯТНА

ФОКУСИРОВКИ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к лазерной обработке материалов, в частности к способам поддержания заданного размера лазерного пятна на обрабатываемой поверхности. Цель изобретения — повышение качества и надежности контроля фокусировки путем измерения площади пятна фокусировки и повышения устойчивости спбсоба контроля к смещению

Изобретение относится к лазерной обработке материалов, в частности к способам поддержания заданного размера лазерного пятна на обрабатываемой поверхности.

Цель изобретения — повьппение качества и надежности контроля фокусировки путем измерения площади пятна фокусировки и повьппения устойчивости способа контроля к смещению оси диащ) В 23 К 26/00 С 11 В 7/09 оси диаграммы направленности лазера относительно оптической оси системы или относительно фотоприемника. Способ контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения включает построение оптического изображения в отраженном от обрабатываемой поверхности свете. Изображение фокального пятна строят на фотоприемнике, представляющем собой фоточувствительную структуру прозрачный проводящий электрод — диэлектрик — полупроводник. При этом площадь фоточувствительной площадки структуры должна быть больше площади изображения пятна фокусировки. Структура работает при слабом или среднем обеднении припо- @ верхностной области полупроводника основными носителями заряда в режиме фотоЭДС; фототока или промежуточном между ними., При этом уменьшается амплитуда сигнала фотоотклика струк- ф туры с уменьшением площади пятна фокусировки. Таким образом, измеряя амплитуду фотоотклика, определяют площадь пятна фокусировки. 2 ил. граммы направленности лазера относительно оптической оси системы или относительно фотоприемника.

На фиг.1 изображена схема осуществления способа контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения; на фиг.2 вЂ, sdBH симости амплитуды сигнала фотоотклика с фотоприемника от диаметра пятна

1563927 фокусируемого импульсно-периодич еского излучения.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения, включающем пбстроение оптического изображения в отраженном от обрабатываемой поверхности свете, изображение фокального пятна строят 10 на фотоприемнике, представляющем собой фоточувствительную структуру: прозрачный проводящий электрод-диэлектрик-полупроводник Au-SiO -Si c полупрозрачным слоем Аи. При этом площадь фоточувствительной площадки структуры должна быть больше площади изображения пятна фокусировки, структура работает при слабом или среднем обеднении приповерхностной области полупроводника основными носителями заряда в режиме фотоЭДС, фототока или промежуточном между ними. При этом наблюдается уменьшение амплитуды сиг1 нала фотоотклика структуры с уменьше- 25 нием площади пятна фокусировки. Таким образом, измеряя амплитуду фотоотклика, можно определить площадь пятна фокусировки.

Излучение лазера, фокусируемое на обрабатываемую поверхность 1 объективом 2, частично отражается обратно, направляется светоделителем 3 в сторону объектива 4, который строит ! в требуемом масштабе изображение фокального пятна на фотоприемнике 5

35 (фиг. 1) . Режим работы фотоприемника задается напряжением смещения с помощью источника напряжения смещения

6 и сопротивлением нагрузки 7. Напряжение фотоотклика усиливается селективным усилителем 8 на частоте повторения лазерных импульсов. Полученный информационный сигнал 9 используют для управления фокусировкой, 45

На фиг.2 приведены зависимости амплитуды U сигнала фотоотклика от диаметра пятна фокусировки d для структуры Au-SiO -Si окисленной термически в сухом 0 с отжигом до и после окисления .в сухом N . Толщина окисла 0,1 мкм. Полупрозрачный золотой электрод напылен термически, площадь электрода 0,39 см . Напряжение плоских зон для структуры составляет 0,3 В. Кривая I соответствует

55 случаю слабого обеднения приповерх1 ностной области Si основными носите лями заряда (напряжение смещения

0,85 В), кривая II — для случая среднего обеднения (напряжение смещения

1,1 В). Измерения проводились в режиме фотоЭДС. В режиме фототока или промежуточном характер зависимости

U,„(d ) не изменяется.

Причина уменьшения сигнала U., при фокусировке излучения заключается в нелинейности фотоотклика (нелинейной зависимости сигнала фотоотклика OT интенсивности излучения), связанной с возникновением нелинейной рекомбинации при локальном фотовозбуждении.

Использование предлагаемого способа контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения позволяет, по сравнению с известными, повысить качество и надежность контроля фокусировки импульсно-периодического излучения путем измерения площади пятна фокусировки и повышения устойчивости способа контроля к смещению оси диаграммы направленности лазера относительно оптической оси системы или относительно фотоприемника.

Формула изобретения

Способ контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения, включающий построение оптического изображения в отраженном от обрабатываемой поверхности излучения на фоточувствительной площадке фотоприемника и измерение сигнала фотоотклика с фоточувствительной структуры фотоприемника, о т л и ч а ю— шийся тем, что, "с целью повышения качества и надежности контроля путем измерения размера пятна фокусировки и повышения устойчивости к смещению оси диаграммы направленности лазера относительно оптической оси системы, рerистрацию площади изображения пятна фокусировки осуществляют фоточувствительной структурой: прозрачный проводящий электрод — диэлектрик— полупроводник Au-, SiO — Si с полупрозрачным слоем Аи и с площадью фоточувствительной площадки, большей площади изображения пятна, работающей при слабом или среднем обеднении приповерхностной области полупроводника основными носителями заряда в режимах фотоЭДС, фототока или промежуточных между ними, при этом определение площади пятна фокусировки осуществляют по измерению амплитуды сигнала, фотоотклика с фоточувствительной структуры фотоприемника.

1563927

5087 7 р5 мгам

ЗИМ

Фиг. 2

ЯРО

2000

Составитель Л.Назарова

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Редактор И.Сегляник

Подписное

Тираж 657

Заказ 1126

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101