Устройство для лазерной проекционной обработки объектов

 

. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ПРОЕКЦИОНЙОЙ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ, содержащее активный элемент лазера, по одну сторону которого расположены , отражатель и установленная перед ним маска, а по другую - фокусирующая 2 оптическая система, отличающееся тем, что, с целью повьш ения эффективности использования лазерного излучения путем увеличения плотности мощности излучения на объекте без повьппения мощности лазера, меясду активным элементом лазера и отражателем в непосредственной близости от маски установлена заслонка с щелью, выполненная подвижной в пл рскости, параллельной маске. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что заслонка выполнена с регулируемой по площади щелью.

387 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 23 K 26/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 ВСКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2960855/25-27 (22) 14.07.80 (46). 23.04.90. Бюл. 1) 15 (72) Л.С . Гликин, В.А. Горбаренко, В.А. Евдокимов и А.С. Скрипниченко (53) 621.791 .72(088.8) (56) Лазеры в технологии./Под ред.

Стельмаха.- N. "Энергия", 1975.

Патент США В 3293565,кл. 331-94.5, 1963, (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ

ПРОЕКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ОБЬЕКТОВ, содержащее активный элемент лазера, по одну сторону которого расположены отражатель и установленная перед ним маска, а по другую — фокусирующая Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для технологической обработки материалов,. и частности для изготовления объектов микроэлектроники; элементов запоминающих устройств ЭВИ, для сварки и термообработки, а также для замены информации.

Известны устройства для лазерной проекционной обработки объектов. содержащие лазер, маску, расположенную в оптически сопряженной с объектом плоскости фокусирующей оптической системы. В этих устройствах излучение лазера проходит через маску и Фокусируется иа объекте.

Недостатком таких устройств является потеря мощности лазерного излучения.при прохождении маски.

Известно также лазерное проекционное устройство, содержащее актив2 оптическая система, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения эффективности использования лазерного излучения путем увеличения плотности мощности излучения на объекте без повьппения мощности лазера, между активным элементом лазера и отражателем в непосредственной близости от маски установлена заслонка с щелью, выполненная подвижной в плоскости, параллельной маске.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что заслонка выполнена с регулируемой по площади щелью. ный элемент лазера по одну сторону которого расположены отражатель и установленная перед ним маска, а по другую Фокусирующая оптическая система, установленная между активным элементом лазера и объектом, В этом устройстве генерация возникает только на открытых маской частях отражателя, благодаря чему отсутствует потеря мощности излучения на маске, однако, плотность мощности излучения на объекте обратно пропорциональна площади этих. открытых частей отражателя. То есть, чем больше площадь прозрачных участков маски, тем большая мощность лазера требуется для реализации процесса обработки объекта.

Цель изобретения — повышение эффективности использования лазерного излучения путем увеличения плот886387

40 ности мощности излучения на объекте без повышения мощности лазера.

Цель достигается тем, что в уст-ройстве, содержащем активный элемент лазера по одну сторону которого расположены отражатель и установ.пенная перед ним маска, а по другую — Фокусирующая оптическая система и объект, между активным элементом лазера и от- 10 ражателем в непосредственной близости от маски установлена заслонка со щелью, выполненная подвижной в плоскости параллельной маске.

При этом заслонку целесообразно выполнить с регулируемой по площади щелью.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит активный элемент лазера l, по одну сторону которого расположены Ьтражатель 2 и установленная перед ним маска 3, а по другую фокусирующая оптическая система 4 и объект 5. Маска 3 и объект 5 расположены в оптически сопряженных плоскостях фокусирующей оптической системы А, Между отражателем 2 и маской 3 установлена заслонка 6 со щелью, шири на которой регулируется шторками 7, при этом заслонка 6 выполнена подвижной в плоскости, параллельной маске 3. .Необходимо заметить, что в предложенном устройстве оптический резонатор лазера состоит из отражателя

2 и объекта 5, Устройство работает следующим образом.

В исходном положении. заслонка 6 полностью закрывает отражатель 2 н генерация излучения отсутствует. При перемещении заслонки 6 в направлении А ее щель начинает последова- 45 тельно открывать прозрачные участки маски 3. Участки отражателя 2, соответствующие наложению щели и прозрачных участков маски 3, оказываются открытыми для излучения активного элемента лазера. 1 и только на этих участках возникает генерация. Плотность мощности излучения на объекте обратно пропорциональна площади этих открытых участков отражателя 2. По мере прохождения щели через поле изображения на объект 5 последовательно передается рисунок маски такими участками.

Это дает воэможность при ограни-! ченной мощности лазера получить необходимую для обработки заданного материала плотность мощности на объекте, а перемещение щели обеспечи" вает передачу всего рисунка маски на обрабатываемый .объект.

В случае импульсного режима работы лазера скорость перемещения заслонки 6 выбирается из условий перекрытия пятен обработки образованных щелью заслонки 6 на объекте 5.

После прохождения щели через всю маску 3 отражатель 2 опять оказывается полностью закрытым заслонкой 6;

Варьируя с помощью шторок 7 шириной щели можно изменять в широких пределах плотность мощности на объекте при обработке.

Повышение плотности мощности излучения на объекте при ограничении площади зеркала резонатора (обычно ограничение пучка вызывает уменьшение интенсивности) объясняется тем, что при уменьшении площади открытых

1 щелью участков маски уменьшается и площадь обрабатываемых в данный момент участков объекта, а объем активной среды лазера, участвующий в усилении, уменьшается при этом в меньшей степени, то есть объем активной среды, приходяшийся на единицу площади обрабатываемого объекта, увеличивается.

Так как ширину заслонки 6 можно уменьшить до значения дифракционного предела разрешения Фокусирующей оптической системы 4, то с помощью предложенного устройства можно повысить плотность мощности излучения на объекте 5 при передаче рисунка маски 3, на несколько порядков но сравнению с прототипом, не увеличивая при этом мощности лазера..

Это значительно расширяет функциональные воэможности устройства. Так, изменяя только величину щели заслонки, можно проводить операции, требующие существенного различия в интенсивности воздействия, как например, засветка фоточувствительного материала и непосредственное испарение металлической пленки при изготовлении фотошаблонов .

I 1

Предложенное устройство может найти широкое применение для технологической обработки материалов, в частСос тавитель

Техред Л.Сердюкова

Корректор И.Максимишинец

Редактор Л, Письман

Заказ )693 Тираж 658 Подписное c с

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101»

5 886387 6 ности для изготовления объектов мик- щих устройств ЭВМ, сварки, термооброэлектроники, элементов запоминаю- работки, записи инФормации.