表面改性用光束均化器制造技术

根据本发明专利技术的表面改性用光束均化器包括：第一排列透镜，将从激光束照射单元照射的激光束分割成多个细光束，并包括确定上述激光束的形状的多个小透镜；第二排列透镜，使借助上述第一排列透镜来分割的多个细光束透射，并包括与上述第一排列透镜对应的多个小透镜；聚光透镜，使透射上述第二排列透镜的多个细光束聚光在对象的表面；等离子体发生防止部，设置于上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间，防止在上述细光束的焦点区域发生等离子体；损坏防止部，设置于上述聚光透镜与上述对象之间，防止上述聚光透镜被上述多个细光束照射上述对象的过程中所发生的能量损坏。

Beam homogenizer for surface modification

According to the present invention, a beam homogenizer for surface modification includes: a first array lens, which divides a laser beam irradiated from a laser beam irradiation unit into multiple fine beams, and includes a plurality of small lenses for determining the shape of the laser beam; and a second array lens, which transmits a plurality of fine beams separated by means of the first array lens. The utility model includes a plurality of small lenses corresponding to the first arrangement lens, a concentrating lens, which enables a plurality of fine beams transmitting the second arrangement lens to focus on the surface of the object, and a plasma generation prevention unit, which is arranged between the first arrangement lens and the second arrangement lens, to prevent the focus area of the fine beams mentioned above. A plasma occurs; a damage prevention unit is arranged between the above-mentioned concentrating lens and the above-mentioned object to prevent the energy damage of the above-mentioned concentrating lens in the process of being irradiated by the above-mentioned multiple fine beams.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面改性用光束均化器
本专利技术涉及表面改性用光束均化器，更详细地，涉及能够改善向对象照射激光束的过程中因高能量产生的问题点的表面改性用光束均化器。
技术介绍
广泛使用如同具有高斯分布的普通激光束，将光束的分布不均匀的光束转换为整体均匀的光束分布的光束均化器。参照图1，左侧为示出普通的激光束的分布，右侧为示出借助光束均化器均质化的激光束的分布。如图所示，由于普通激光束的分布整体上形成高斯形态，光束的分布不均匀，因此存在不适合使用于表面改性等对象的加工工序中的问题。因此，可使用光束均化器，用于将这种激光束以整体上具有均匀的分布的形态形成来适用于多种工序。而且，如图2所示，上述光束均化器包括用于对从激光束照射单元10照射的激光束进行均质化的光学部。例如，上述光学部可包括排列透镜20a、20b和光学透镜30，上述排列透镜20a、20b将入射的激光束分割成多个细光束(beamlet)并用于确定形状，上述光学透镜30使通过上述排列透镜20a、20b的细光束聚集在对象S表面。而且，像这样，可通过将被上述排列透镜20a、20b均质化的形态的细光束照射在对象表面，来执行表面改性。但是，据报告，在如上所述的现有光束的均质化过程中存在多种问题。首先，如图3所示，在排列透镜20a、20b之间可发生空气击穿(AirBreakdown)现象。这是指，当在上述排列透镜20a、20b之间激光束聚焦时，因在狭窄的面积聚集了大量的能量而在空气中产生等离子体的现象。在这种情况下，由于激光束的高能量使空气进入等离子体状态，激光束的图像不能正常传递，因此存在不能生成所需强度的均匀的光束的问题。作为另一问题点，如图4所示，当基于激光束照射在对象S的表面时发生的等离子体的冲击波透射对象S的同时，作为对此的反作用弹出电子及离子，从而使聚光透镜30的涂敷变质或损坏的现象。尤其，在金属碎片P与电子及离子一起弹出的情况下，存在可能对聚光透镜30施加很大的损坏的问题。因此，需要用于解决如上所述的问题点的解决方法。
技术实现思路
(专利技术所要解决的问题)本专利技术用于解决上述的现有技术的问题点而提出的，目的在于提供表面改性用光束均化器，可解决向对象照射激光束的过程中因高能量发生的多种问题点。本专利技术的技术问题并不局限于上面提及的技术问题，从以下描述中，本
的技术人员可以清楚地理解未提及的其他技术问题。(解决问题所采用的措施)用于解决上述目的的本专利技术的表面改性用光束均化器第一排列透镜，将从激光束照射单元照射的激光束分割成多个细光束，并包括确定上述激光束的形状的多个小透镜(lenslet)；第二排列透镜，使借助上述第一排列透镜来分割的多个细光束透射，并包括与上述第一排列透镜对应的多个小透镜；聚光透镜，使透射上述第二排列透镜的多个细光束聚光在对象的表面；以及等离子体发生防止部，设置于上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间，防止在上述细光束的焦点区域发生等离子体。而且，上述等离子体发生防止部可包括真空腔，上述真空腔设置于上述第一排列透镜及上述第二排列透镜之间且内部由真空气氛形成。并且，上述等离子体发生防止部可包括气室，以上述气室以至少包围上述细光束的焦点区域的方式形成，在内部收容具有大于空气的等离子体发生临界值的等离子体发生临界值的填充气体。而且，上述气室可包括第一框架，上述第一框架设置于上述第一排列透镜及上述第二排列透镜的两侧，用于屏蔽上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间的空间。并且，上述气室可包括第二框架，上述第二框架沿着与上述第一排列透镜及上述第二排列透镜并排的方向设置而成，与上述第一框架一同屏蔽上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间的空间，具有光束透射性。而且，上述填充气体可包含氦及氖中的至少一种。并且，用于解决上述目的的本专利技术的另一形式的表面改性用光束均化器可包括：第一排列透镜，将从激光束照射单元照射的激光束分割成多个细光束，并包括确定上述激光束的形状的多个小透镜；第二排列透镜，使借助上述第一排列透镜来分割的多个细光束透射，并包括与上述第一排列透镜对应的多个小透镜；聚光透镜，使透射上述第二排列透镜的多个细光束聚光在对象的表面；以及损坏防止部，设置于上述聚光透镜与上述对象之间，防止上述聚光透镜因上述多个细光束照射上述对象的过程中所发生的能量而损坏。而且，上述损坏防止部可包括外罩，上述外罩设置于上述细光束的照射途径，且内部形成有用于收容水的收容空间。并且，上述外罩可以倾斜形成，从上述聚光透镜越向上述对象方向，其截面积越少。而且，上述损坏防止部可包括：注入口，设置于上述外罩的前端部，向上述收容空间内部注入水；以及排出口，设置于上述外罩的后端部，排出上述收容空间的水，上述收容空间的水可从上述注入口向上述排出口方向流动。并且，可在上述收容空间内水的流动形成层流的范围下设定上述外罩前端的直径及后端的直径。(专利技术的效果)用于解决上述的技术问题的本专利技术的表面改性用光束均化器具有如下效果。第一，具有可防止在排列透镜之间因高能量而引起的空气击穿现象的优点。因此，可通过正确传递激光束的图像来生成所需强度的均匀的光束。第二，具有可通过基于激光束照射在对象的表面时发生的等离子体的冲击波反作用产生的电子、离子及对象的碎片来防止聚光透镜的变质或损坏的优点。本专利技术的效果并不局限于以上所提及的效果，从专利技术要求保护范围中，本
的技术人员可以清楚地理解未提及的其他效果。附图说明图1为分别示出普通激光束的分布和借助光束均化器均质化的激光束的分布的图。图2为示出光束均化器的各结构的图。图3为在现有的光束均化器中，示出在排列透镜之间发生空气击穿现象的形状的图。图4为在现有的光束均化器中，示出通过由激光束照射在对象的表面时发生的等离子体引起的冲击波的反作用电子、离子及对象的碎片弹向聚光透镜侧的图。图5为示出根据本专利技术的第一实施例的光束均化器的各结构的图。图6为示出根据本专利技术的第二实施例的光束均化器的各结构的图。图7为示出根据本专利技术的第三实施例的光束均化器的各结构的图。图8为示出根据本专利技术的第四实施例的光束均化器的各结构的图。图9为示出在各种气体包括空气下的空气击穿实验数据的曲线图。图10为示出根据本专利技术的第五实施例的光束均化器的各结构的图。图11为示出根据本专利技术的第六实施例的光束均化器的各结构的图。图12为示出在本专利技术的第六实施例的光束均化器中，根据流速的外罩的规格的图。具体实施方式以下，参照附图说明可具体实现本专利技术的目的的本专利技术的优选的实施例。在说明本实施例的过程中，对于相同的结构使用相同的名称及相同的附图标记，并省略其说明。如专利技术的
技术介绍
部分中所述，据报告现有的光束均化器具有两种问题点。其中之一是在排列透镜20a、20b之间发生空气击穿现象，另一种是当基于激光束照射在对象S的表面时发生的等离子体的冲击波透射对象S的同时，作为对此的反作用弹出电子及离子，从而使聚光透镜30的涂敷变质或损坏的现象。首先，为了减少空气击穿现象的风险，聚焦光束的大小必须很大，为此通过增加焦距或者增加排列透镜20a、20b的等分来减少小透镜的间距。但是，在这种情况下，存在最终生成的图像质量变差的问题。因此，为了提高图像质量，需要焦距既短又可防止空气击穿现象的方法。为此，本专利技术可包括提高图像质量的同时可防止空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面改性用光束均化器，包括：第一排列透镜，将从激光束照射单元照射的激光束分割成多个细光束，并包括确定上述激光束的形状的多个小透镜；第二排列透镜，使借助上述第一排列透镜来分割的多个细光束透射，并包括与上述第一排列透镜对应的多个小透镜；聚光透镜，使透射上述第二排列透镜的多个细光束聚光在对象的表面；以及等离子体发生防止部，设置于上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间，防止在上述细光束的焦点区域发生等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.02 KR 10-2016-00128521.一种表面改性用光束均化器，包括：第一排列透镜，将从激光束照射单元照射的激光束分割成多个细光束，并包括确定上述激光束的形状的多个小透镜；第二排列透镜，使借助上述第一排列透镜来分割的多个细光束透射，并包括与上述第一排列透镜对应的多个小透镜；聚光透镜，使透射上述第二排列透镜的多个细光束聚光在对象的表面；以及等离子体发生防止部，设置于上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间，防止在上述细光束的焦点区域发生等离子体。2.根据权利要求1所述的表面改性用光束均化器，其中，上述等离子体发生防止部包括真空腔，上述真空腔设置于上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间且内部由真空气氛形成。3.根据权利要求1所述的表面改性用光束均化器，其中，上述等离子体发生防止部包括气室，上述气室以至少包围上述细光束的焦点区域的方式形成，在内部收容具有大于空气的等离子体发生临界值的等离发生临界值的填充气体。4.根据权利要求3所述的表面改性用光束均化器，其中，上述气室包括第一框架，上述第一框架设置于上述第一排列透镜及上述第二排列透镜的两侧，用于屏蔽上述第一排列透镜与上述第二排列透镜之间的空间。5.根据权利要求4所述的表面改性用光束均化器，其中，上述气室包括第二框架，上述第二框架沿着与上述第一排列透镜及上述第二排列透镜并排的方向设置，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泰俊，洪京喜，金泰信，黄承镇，申容旭，
申请(专利权)人：学校法人韩东大学校，
类型：发明
国别省市：韩国,KR