Способ контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения Советский патент 1990 года по МПК B23K26/04 

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.

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

ND, ч

фокусируемого импульсно-периодическо- го излучения.

Указанная цель достигается тем, что Е способе контроля площади пятна фокусировки импульсно-периодического излучения, включающем построение оптического изображения в отраженном от обрабатываемой поверхности свете, изображение фокального пятна строят на фотоприемнике, представляющем собой фоточувствительную структуру: прозрачный проводящий электрод-диэлектрик-полупроводник Au-SiO -Si с 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 сигнала фотоотклика структуры с уменыпе- 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 (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.

На фиг.2 приведены зависимости амплитуды Um сигнала фотоотклика от диаметра пятна фокусировки d0 для структуры Au-SiO -Si, окисленной термически в сухом Огс отжигом до и после окисления & сухом N. Толщина окисла ,1 мкм. Полупрозрачный золотой электрод напылен термически, площадь электрода 0,39 см , Напряже

ние плоских зон для структуры составляет 0,3 В. Кривая I соответствует случаю слабого обеднения приповерхностной области Si основными носите лями заряда (напряжение смещения

о

5

0

5

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(cL) не изменяется.

Гп О

Причина уменьшения сигнала U,n при фокусировке излучения заключается в нелинейности фотоотклика (нелинейной зависимости сигнала фотоотклика от 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, отличающийся 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, регистрацию площади изображения пятна фокусировки осуществляют фоточувствительной структурой: прозрачный проводящий электрод - диэлектрик - полупроводник AurSi.02.-Si с полупрозрачным слоем Аи и с площадью фоточувс- твительной 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.

J/l

0,8

6,6

ОЛ

II

0,2

Фае. 1

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.