Устройство для лазерной проекционной обработки объектов Советский патент 1990 года по МПК B23K26/06 

Изобретение относится к лазерной техншсе и может быть использовано для технологической обработки материалов,, в частности для изготовления объектов микро электроники i элементов запоминающих устройств ЭВМ, 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 на объекте.

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

Известно также лазерное проекционное устройство, содержащее активный элемент лазера по одну сторону которого расположены отражатель и установленная перед ним маска, а по

эо другую фокусирующая оптическая сис90тема, установленная между активнь1М

9д СО 00 элементом лазера и объектом, В этом устройстве генерация возникает толь ко на открытых маской частях отражателя, благодаря чему отсутствует

| потеря мощности излуч,ения 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 - повьшение эффективности использования лазерного излучения путем увеличения плотности мок ности излучения на объекте без повышения мощности лазера. Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем активный элемент лазера по одну сторону которого расположены отражатель и установленная перед ним маска, а по другзпо - фокусирующая оптическая система и объект между активным элементом лазера и от 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 1 ,; по одну сторону которого расположены бтражатель 2 и уста новленная перед ним маска 3, а по , другую фокусирующая оптическая систе ма 4 и объект 5. Маска 3 и объект 5 расположены в оптически сопряженных плоскостях фокусирующей оптической системы 4. Между отражателем 2 и маской 3 установлена заслонка 6 со щелью, ширина которой регулируется шторками 7, при этом заслонка 6 вьтолнена 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 об разом. В исходном положении заслонка 6 полностью закрывает отражатель 2 и генерация излучения отсутствует. Пр перемещении заслонки 6 в направлении А ее щель начинает последовательно открывать прозрачные участки маски 3. Участки отражателя 2, соот ветствздощие наложению щели и прозра ных участков маски 3, оказываются о крытьЫи для излучения активного эле мента лазера 1 и только на этих зча ках возникает генерация. Плотность мощности излучения на объекте обрат но пропорциональна площади этих открытых участков отражателя 2. По мере прохождения щели через поле изображения на объект 5 последовательно передается рисунок маски так ми участками. Это дает возможность при ограниченной мощности лйзера получить необходимую для обработки заданного материала плотность мощности на объекте, а перемещение щели обеспечивает передачу всего рисунка маски на обрабатьшаемый 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 помопгью шторок 7 шириной щели можно изменять в широких пределах плотность мощности на объекте при обработке. Повьщ|ение плотности мощности излучения на объекте при ограничении площади зеркала резонатора (обычно ограничение пучка вызывает уменьшен.ие интенсивности) объясняется тем, что при уменьшении площади открытых 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 по .сравнению с прототипом, не увеличивая при этом мощности лазера. Это значительно расширяет Функциональные возможности 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 Предложенное устройство может найти широкое применение для технологической обработки материалов, в част5886387

ности для изготовления объектов мик- щих устройств ЭВМ, сварки, термооброэлектроники, элементов запоминаю- работки, записи информации.

. 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.