激光烧蚀扫描法制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的通过烧蚀修整靶面的方法，能够减少被烧蚀的有机物残渣在靶面上的沉积。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过烧蚀靶面进行激光修整的领域，还涉及利用激光精修靶面以及由这类烧蚀方法修整过的靶进行精加工的方法。利用激光束修整表面是众所周知的。八十年代初即已发现，发射紫外频率范围的脉冲激光，通过烧蚀光致分解(APD)可作用于靶面。后来曾经发现，通过采用APD，每个脉冲可以除去大约1微米靶材料量级的靶材料层。另外还曾指出，APD对被烧蚀材料下面新露出的材料特性并无明显的改变。这种现象被解释为，紫外激光器在极短时间内提供足够的能量，实际上能够破坏聚合物靶材料的共价键而不会使基底加热(参见美国专利NO.4，417，948及NO.4，568，632)。除此之外，美国专利NO.5，061，342中公开了采用APD的扫描方法。根据进一步研究还发现，某些材料被烧蚀时能够产生不等量的烧蚀有机物残渣，其中有些会重新沉积在靶材料的表面上。可以确信，这种重新沉积的残渣将阻止对被烧蚀的靶面的修整作用。此外，还发现，某些材料不能象其它材料那样被干干净净地进行蚀刻。尚无对靶面进行烧蚀，同时还能去掉来自该靶面的重新沉积和粘附的残渣，并避免残渣进一步沉积的方法。现在已制定出一种改进的烧蚀表面的方法，按这种方法可同时除去沉积的残渣又能避免随后残渣积聚。为了在选定的靶上得到所需的最终表面，在继续对靶面剩余部分进行烧蚀过程之前，必须先从靶面上除去烧蚀过程中形成成为重新沉积并粘附在靶面上的残渣。按照本专利技术公开了一种光致烧蚀靶面的方法，包括步骤α)将脉冲紫外辐射束射在靶面的予定起始扫描区;b)使所述光束沿离开所述予定起始扫描区朝向靶面第一边缘的方向扫描;c)以递进方式转动该靶;d)使光束返回靶面所述予定起始扫描区;e)使该光速沿着离开所述予定的起始扫描区朝向与上述靶面的第一边缘相反的另一边缘方向扫描，并按顺序重复上述步骤c)，d)和e)，使整个靶面都能被扫描。按照本专利技术还公开了一种光致烧蚀靶面的方法，包括步骤a)将脉冲紫外辐射束射在靶面上予定的起始扫描区;b)使所述光束沿着离开所述予定起始扫描区朝向靶面的第一边缘的方向扫描;c)将靶旋动180°;d)使光束返回靶面上所述予定起始扫描区;e)使该光束沿着离开所述予定起始扫描区朝向与上述靶面的第一边缘相反的另一边缘的方向扫描，使整个靶面都受到扫描。进一步的设想是，本申请提出的专利技术特别适用于整形加工交联的、热固性、热塑性或者其它材料，其中包括适用于作接触透镜的光学透明材料。附图说明图1表示接触透镜坯料的横截面。图中虚线为所需的最终复曲面的放大。图2为作比较用的描绘从边缘至边缘(或称EE)的常规扫描方法示意图。图3为描绘从中心至边缘(即CE)的改进的扫描方法示意图。图4为描绘CE扫描方法提出的典型实验装置示意图。图5为作比较用的表示Ultemtm未被刻蚀的表面照片。图6为表示采用EE方法刻蚀Ultemtm(通用电气公司，pittsfield，Mass。)靶面的照片。图7为表示采用CE方法刻蚀的Ultemtm(通用电气公司，pittsfield，Mass.)靶面的照片。如图1所示，通过在光学区的周围除去较多的材料，可以将复曲面的曲线配置在接触透镜坯料靶上。对于本领域技术熟练的专业人员应当理解，使用本专利技术能产生随意形状的表面，现有的图形仅只为了说明的目的。图2表示将激光器固定，激光束首先射在靶面的一个边缘上的位置t0，采用从边缘到边缘(EE)方法用激光束扫描接触透镜表面。随后的步骤是夹持该靶面横过激光束光路移动，直至光束到达其相反边缘，这个步骤最终止于位置t1，于是整个靶面受到扫描。按照本专利技术的一个实施例，图3表示将激光器固定在使光束射在该透镜平分线的位置。随后的步骤是夹持该透镜移动，使激光器能从该平分线向靶面第一边缘对靶面进行扫描。因此该步骤便由起始位置t0移动到位置t1/2。随后的步骤是使被固定的透镜返回其起始位置t0。然后再次使激光束作用在透镜平分线上，并随之使其从位置t0移动到位置t1，使激光束扫过余下的靶面到达所述第一边缘的相反边缘，从而使整个靶面都得到扫描。应当明白，移靶可以夹持台架使其固定，而使激光束移过靶面。还应理解，在优选实施例中，在台架移动到位置t1/2之后，使该台架返回到位置t0。台架转180°后再一次扫描到位置t1/2，于是整个靶面都受到扫描。图4表示种采用本专利技术的优选装置。自准分子激光器(2)发出原始激光束(1)。该原始激光束射向一第一扫描镜(3)，再射向第二扫描镜(4)。随后该原始激光束将射向可动光束变换平台(5)，该平台包括可产生高能量密度的聚焦透镜(6)。光束变换平台还包括产生低能量密度光束的柱面镜(7)。变换后的光束将射向靶台(8)。靶台包括可旋转的机构(9)，其上固定有安装机构(10)，用以将靶(11)固定在适当位置。图5及6中可清楚地看到，常规的EE扫描在45倍放大倍率时表面上留有可以看到的有机物残渣。然而由图7的照片中可以清楚地看到，除了采用从中心到边缘(CE)的扫描方法而不改变系统中的装置，使用这种CE方法留下的是不带浇蚀物残渣的可见的清晰表面。图7所示的结果之所以值得注意，在于试图烧蚀诸如UItemtm(通用电气公司，Pittsfield，Mass)和Radeltm(Amoco，Atlanta，Ga)等各种热塑性化合物时遇到了困难。如这些照片中表示的那样，使用这里所描述的CE扫描方法，UItemtm的表面被干干净净地进行烧蚀，在45倍放大倍率下没有可见的烧蚀物残渣。图6则表示UItemtm的表面被进行常规的EE扫描之后，遗留下显著的烧蚀物残渣。本专利技术涉及一种修整光学表面的新方法，以使其产生球面、柱面或不同的折射本领、形状系数或者其它的表面几何形状方面的变化。这种新方法是对美国专利NO.5，061，342中教导的工艺过程的改进，其整个内容作为这里的参考。本专利技术的方法在于利用紫外辐射从靶面上烧蚀材料，以便在靶上产生所需要的最终表面。适于进行烧蚀的靶面包括接触透镜、接触透镜坯料、用于制做接触透镜的模具、用于制做这种模具的工具，以及任何可在物体，如接触透镜上直进接或间接给出所需要的可以予测的最终球面、柱面或不同的折射本领、不同形状因子或其它表面几何形状的装置。为了得到所需的最终结果，往往需从靶面上除去不等量的材料。例如为了在接触透镜上产生复曲面，需从光学区的边缘或其周围除掉比光学区中央部位为多的材料(参见图1)。因此，为了产生这种复曲面，与光学区的中央部位受到扫描，其表面被烧蚀而产生的有机物残渣相比，光学区周围将产生的烧蚀物残渣量要更大些。复曲面接触透镜理解为可校正由象散现象引起的视觉灵敏度不足的镜头。这样的透镜具有柱面的折射元件，经过光轴的各平面的折射本领并非恒量，而是在一个平面内具有最大的折射本领，且在垂直此第一平面的另一平面内具有最小的折射本领。已经发现，当激光束在透镜上开始其扫描以产生复曲面时，则透镜表面上会随机地重新沉积出显著的被烧蚀物残渣。一些残渣沿激光束扫描光路重新沉积在透镜靶上。一旦出现这种情况，则随着激光的继续扫描，激光束首先碰到的材料不再是原来的靶面，而是重新沉积的和周围新粘附的残渣。尽管美国专利NO.5，061，342中描述的所谓“从边缘到边缘”扫描得出的最终表面通常是对其它公知的表面修整方法(诸如钉板条之类)的改进，但应相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致烧蚀靶面的方法，包括步骤： ａ）将脉冲紫外幅射光束射在靶面上予定的起始扫描区； ｂ）使所述光束沿离开所述予定起始扫描区并朝向靶面第一边缘的方向扫描； ｃ）以递进的方式旋转靶； ｄ）使光束返回靶面上所述予定起始扫描区； ｅ）使所述光束沿着离开所述予定起始扫描区并朝向与所述靶面第一边缘相反的另一边缘的方向扫描，并依序重复上述步骤ｃ）、ｄ）和ｅ），使整个靶面受到扫描。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KL奥普戴克，
申请(专利权)人：博士伦有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]