减小烧蚀表面上的衍射效应制造技术

本发明专利技术提供一种用于激光烧蚀的方法，其减少或消除由于对从其移除烧蚀材料的表面的损坏而产生的衍射效应。所述方法包含以下步骤中的至少一者：减少所产生的表面损坏的量，以及更改所产生的损坏结构使得其为不规则的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减小烧蚀表面上的衍射效应相关专利申请案的交叉参考本申请案主张2014年10月24日提交的第62/068,140号美国临时专利申请案的权益，该临时专利申请案的全部揭示内容以引用的方式并入本文中以用于任何和所有目的。
本专利技术大体上涉及激光烧蚀过程和由该过程产生的产品。
技术介绍
激光烧蚀过程通常包含通过将激光束导向至工件而在工件的表面选择性地移除材料。激光束被配置成在激光束撞击所需表面的地方限定的激光光斑处递送受控量的能量。该受控量的能量经选择以液化、汽化或以其它方式使表面材料在激光光斑处快速膨胀，以使其从工件分离以便移除。激光烧蚀可用来从带涂层的基底移除一个或多个涂层的至少一部分。常规激光烧蚀过程通常在目标(聚焦)光学件的焦点高度或距离处执行，即激光束的焦平面处于待从其移除材料的表面处或附近。此随着表面的高度的改变给出最高能量密度和光斑大小的最小改变。已发现，对于一些常规聚焦激光烧蚀过程，例如利用皮秒绿(532nm)脉冲激光从玻璃移除铬(Cr)，玻璃以某一程度和规则周期性维持表面损坏使得形成衍射光栅。由衍射光栅产生的衍射图案可能是烧蚀过程的非想要或非预期假影。认为对衍射光栅负责的表面损坏的规则周期性与激光脉冲频率和扫描速度相关。举例来说，在400kHz脉冲频率和20m/s扫描速度下，表面上脉冲间的间隔为50μm。表面上的结构的规则图案可根据公式产生衍射：d(sinθm+sinθi)＝mλ，其中d为图案的间隔，θm和θi是反射和入射射束的相应角度，m为衍射阶次，且λ为那些条件下衍射的光的波长。针对激光烧蚀表面观察到的衍射可需要点光源照明可见。所述效应在图A中以图形形象地展示。如图A中所描绘，射线A(光栅表面的中心)以等于其入射角的角度反射(镜面反射)。观察者将此视为光源的反射。射线B和C从光栅表面衍射，且其入射角和所得角不相等。这些射线可表示特定波长的一阶衍射。因为观察者通常聚焦于光源的图像平面上，所以衍射射束在光源的两侧上呈现为彩色的光斑或光条，如D和E描绘。为了清晰起见，图A中展示的实例表明一个维度中的衍射，但实际衍射假影可为多维的。烧蚀过程中以可产生衍射图案的恒定激光脉冲频率产生的激光烧蚀表面的显微镜图像在图2中展示。由激光烧蚀表面产生的衍射图案对于观察激光烧蚀表面的个体来说可能令人反感。
技术实现思路
第一方面涉及一种从表面移除材料的方法。所述方法包含使激光穿过透镜，和将激光撞击在材料上。透镜和材料之间的工作距离不同于透镜的焦距。工作距离可小于焦距的80％。从其移除材料的表面在材料已移除之后可能不会展现令人反感的衍射效应。从其移除材料的表面在材料已移除之后可展现小于5的衍射严重度。从其移除材料的表面在材料已移除之后可展现周期性结构。激光可在激光撞击待移除材料之前通过所述表面。第二方面涉及一种包含根据以上方法产生的元件的电致变色组合件。第三方面涉及一种从表面移除材料的方法。所述方法包含使激光穿过透镜，和将激光撞击在材料上。从其移除材料的表面具有其上的假影阵列，具有假影之间的间隔和假影线之间的间距，且所述间隔和间距中的至少一者变化。间隔和间距中的至少一者可为随机或伪随机的。间距可在60μm和200μm之间。假影可各自具有特性半径，且假影的至少一部分可具有不同特性半径。透镜和材料之间的工作距离可不同于透镜的焦距。所述方法可进一步包含改变激光的脉冲频率，使得产生入射在材料上的脉冲的间隔的变化。所述方法可进一步包含改变激光在材料上方的扫描速度，使得产生入射在材料上的激光脉冲的间隔的变化。透镜可为可变透镜，且所述方法可进一步包含调制透镜的焦距。所述方法可进一步包含驱动沿着激光的射束路径定位的致动镜面，使得产生入射在材料上的激光脉冲的间隔的变化。从其移除材料的表面在材料已移除之后可能不会展现令人反感的衍射效应。从其移除材料的表面在材料已移除之后可展现小于5的衍射严重度。激光可在激光撞击待移除材料之前通过所述表面。第四方面涉及一种包括根据以上过程产生的元件的电致变色组合件。附图说明下面将结合附图描述说明性实施例，在附图中，相同的标号表示相同的元件。图1由点光源产生的衍射的示意性表示。图2为激光烧蚀表面的显微镜图像。图3为离焦激光烧蚀系统的示意性绘图。图4描绘对于焦点对准、离焦和整形射束系统，激光光斑的能量作为光斑宽度的函数。图5为由激光烧蚀过程产生的表面假影结构的示意性表示。图6为由不对称表面结构产生的衍射图案。图7为由对称表面结构产生的衍射图案。图8(a)和8(b)是分别由焦点对准激光烧蚀过程和离焦激光烧蚀过程产生的表面型面。图9为由激光烧蚀过程以30m/s的恒定速度、130μm的间距和无输出同步的情况下产生的表面损坏结构的示意性表示。图10为由激光烧蚀过程以30m/s的恒定速度、130μm的间距和输出同步产生以产生正方形组装对准的表面损坏结构的示意性表示。图11为由激光烧蚀过程以40m/s的恒定速度、100μm的间距和输出同步产生以产生正方形组装对准的表面损坏结构的示意性表示。图12为由激光烧蚀过程以40m/s的恒定速度和80-120μm的范围内的随机间距产生的表面损坏结构的示意性表示。图13为由激光烧蚀过程以30-50m/s的范围内的随机速度和100μm的恒定间距产生的表面损坏结构的示意性表示。图14为由激光烧蚀过程以30-50m/s的范围内的随机速度和80-120μm的范围内的随机间距产生的表面损坏结构的示意性表示。图15为用于量化衍射效应的实验室设备的示意性表示。图16为描绘包含适当排除区和分析区域的用于确定衍射严重度的衍射图案的示意图。图17为包含适当排除区和分析区域的用于确定衍射严重度的衍射图案的相机图像。图18展示基于衍射严重度的测量对衍射效应的令人反感程度的研究结果。具体实施方式在下文中描述了各种实施例。应注意，具体实施例并不意图作为详尽的描述或对本文论述的更广方面的限制。结合具体实施例所描述的一个方面不一定限于该实施例，并且可以利用任何其它实施例来实践。如本文中所用，“约”将为所属领域的一般技术人员所理解，并且在一定程度上将取决于其使用情况而变化。如果使用所属领域的一般技术人员不清楚的术语，那么考虑到其使用的情境，“约”将意味着达到特定术语的正或负10％。除非本文中另外指出或明显与上下文相矛盾，否则在描述要素的上下文中(尤其在所附权利要求书的上下文中)使用术语“一(a/an)”和“所述”以及类似指示物应理解为涵盖单数和复数两者。除非本文另外指示，否则本文中的值的范围的叙述仅打算充当个别提及属于所述范围内的每个独立值的速记方法，并且每个独立值并入本说明书中，如同在本文中个别地叙述一般。除非本文中另有说明或另外明显与上下文相矛盾，否则本文中所描述的所有方法都可以任何合适的次序执行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示范性语言(例如“例如”)的使用仅意图更好地说明实施例，并且不对权利要求书的范围造成限制。在说明书中无任何语言应解释为表示任何未主张的要素是必不可少的。本文中描述用于减少与激光烧蚀过程相关联的衍射图案的出现的方法。所述方法是针对减少施加到表面的损坏量，以及更改由于烧蚀过程在表面上产生的假影的布置，使得由表面产生的衍射减少。针对减少对表面的损坏的所述方法产生具有减小的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从表面移除材料的方法，其包括：使激光通过透镜，以及使所述激光撞击在所述材料上，其中所述透镜和所述材料之间的工作距离不同于所述透镜的焦距。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.24 US 62/068,1401.一种从表面移除材料的方法，其包括：使激光通过透镜，以及使所述激光撞击在所述材料上，其中所述透镜和所述材料之间的工作距离不同于所述透镜的焦距。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述工作距离小于所述焦距的95％。3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中从其移除所述材料的所述表面在所述材料已移除之后不展现令人反感的衍射效应。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中从其移除所述材料的所述表面在所述材料已移除之后展现小于5的衍射严重度。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中从其移除所述材料的所述表面在所述材料已移除之后展现周期性结构。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在所述激光撞击在所述待移除材料上之前，所述激光穿过所述表面。7.一种从表面移除材料的方法，其包括：使激光通过透镜，以及使所述激光撞击在所述材料上，其中从其移除所述材料的所述表面上具有假影阵列，所述假影阵列具有假影之间的间隔和假影线之间的间距，且所述间隔和间距中的至少一者变化。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述间隔和间距中的至少一者为随机或伪随机的。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述间距在60μm和200μm之间。10.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·A·鲁特恩，D·L·巴尔曼，T·J·斯科特，K·L·吉林斯，W·L·托纳尔，N·A·奥利森，
申请(专利权)人：金泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US