使激光蚀刻表面上所形成的衍射槽纹最小化的方法技术

一种利用激光器来修正目标表面的方法，它包括：在使目标上的光束位置移动一个距离的同时，引导一个激光束穿过一个光阑并射向一个目标基底，以使得所形成的衍射槽纹最小化。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术涉及利用激光蚀刻基底特别是用于例如接触透镜(隐形眼镜)的光学清澈基底的改进方法。本专利技术的背景在材料加工领域中，把光阑用于激光系统是众所周知的。所谓光阑，可以理解为一个带有开口的物体，激光束或一部分激光束可以被引导得穿过这个开口。在激光加工领域中，光阑有许多应用。光阑可以用来限制激光束的某些部分，使它们不能到达目标。例如，由准分子激光器发射的原始光束沿其横截面并不具有均匀的能量分布。与光束较中心的部分相比，光束的“边缘”常常有较小的能量。这一点已由沿着原始准分子光束的一个轴的特征性高斯分布所预言。因此，为了试图获得一个有均匀能量分布的光束，准分子激光器常常和光阑一起使用。然而，当激光束通过一个光阑时，光束要经受一种称之为衍射的物理过程。衍射的定义是电磁辐射(光)对直线传播的偏离，当光或其他辐射通过一个阻挡物，例如一个狭缝或一个光阑的边缘而发生弯曲或偏折时，就能看到衍射效应。衍射效应可以看成是被照明场的边缘处或其邻近处的一系列线条或槽纹；这个被照明场是目标表面上由光阑所限定的暴露在辐射之下的区域。已经发现，由衍射效应所造成的衍射槽纹有一些有用的应用。在某些情形下，衍射效应是所希望的，甚至是必要的。然而，如果被照明的基底必须保持光学的清澈性，不受到任何不规则分布的影响，那末常常不希望出现衍射槽纹。由于在有效的光学区域内出现这种衍射槽纹可能是不可接受的，这种槽纹将会影响到透镜的设计，或者影响到透镜的其他方面，甚至使透镜的制作成为不可能。本专利技术的概述现在已经发现并且在此公开的是，可以通过下述方法来引导一个具有激光束形式的激光辐射穿过一个光阑并射向目标表面，而不会造成原来意料之中的衍射槽纹效果，这些方法是，1)使光束相对于目标运动，2)使光束相对于光阑运动，或者3)使光阑相对于基底运动，由此使得目标表面上所形成的衍射槽纹最小化。在本专利技术的一个实施例中，公开了一种修正目标表面形状的方法，它包括引导一个辐射束穿过一个光阑并射向目标基底，同时将束束在目标表面上的位置移动一个距离，使得形成的衍射槽纹最小化。在另一个实施例中，公开了一种修正目标表面形状的方法，它包括引导一个辐射束穿过一个光阑并射向目标基底，同时以预定的运动方式和预定的速度使光阑相对于目标基底运动，使得形成的衍射槽纹最小化。该预定的运动方式可以是一种线性振荡运动，或者是一种离轴的旋转运动。附图的简单说明附图说明图1是一个带有平台的激光组件的透视图，该平台上安放有一个光阑和一个聚焦透镜，图中示出该平台是横向振荡的，以使所形成的衍射槽纹最小化。图2是一个带有光阑和透镜的激光组件的透视图，图中示出平台是沿着一个扫描光束作横向振荡的，以使所形成的衍射槽纹最小化。本专利技术的详细说明如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，一个小光阑被成象在目标表面上。一个来自激光光源(末示出)的激光束1被引导到一个镜面2上，后者接着把光束1引导到一个带有一个小开口4(1.8mm×1.1mm)的矩形光阑3上。然后光束1射到聚焦透镜5上，并被导向一个固定在定位装置7上的目标样品6上。光阑3和聚焦透镜5安装在一个平台8上，该平台有一个连接器9，与一个能够以所希望的运动方式(可以是线性运动)使平台以预定的和可调节的速度振荡的装置(末示出)相连接，该预定的和可调节的速度是能够被编程得可以和光束的扫描运动相协调地工作的。如图2所示，在本专利技术的另一个实施例中，一个光束1被引导得穿过一个光阑和一个聚焦透镜并射向一个接触透镜。来自激光光源(未示出)的激光束被导向一个扫描镜面2，后者接着把该光束导向一个带有直径为20mm的圆形开口4的光阑3。然后该光束通过聚焦透镜5射到一个固定在定位装置7的目标6上。光阑3和聚焦透镜5安装在一个平台8上，后者有一个连接器9，与一个能够以所希望的运动方式(可以是线性运动)使平台以预定的和可调节的速度振荡的装置(未示出)相连接。在上述任一个实施例中，因为激光是脉冲式的，所以那个放了光阑的平台可以沿直线方向振荡，也可以沿非直线方向振荡。这个运动使得光束在目标表面上的位置发生移动，导致在通常情况下将开始在目标面上形成的衍射槽纹图案发生移动。由每个脉冲所形成的槽纹图案的相对位置的变化使得结果所形成的槽纹图案被最小化了。那些熟悉本
的人们将会意识到，可以通过许多种方式来改变从激光器到目标的组合，以达到同样的效果。虽然目标和光阑之间的相对运动是需要的，但既可以通过相对于光阑来移动目标，也可以通过相对于目标来移动光阑而使得所形成的衍射槽纹最小化。还可以移动不止一个元件。例如，可以以预定的方式同时移动目标和光阑来使所形成的衍射槽纹及其影响最小化。当存在有聚焦透镜时，该聚焦透镜可以与光阑相一致地运动，或者它也可以独立地相对于光阑运动，以使所形成的衍射槽纹的影响最小化。还可以设想，在使光阑振荡的同时，光束自身也可以是扫描型的，或者通过利用各种相对于目标运动的折射或反射光学部件来扫描，这对本
中的富有实践经验的人们来说是熟知的。在又一个实施例中，光阑还可以相对于目标作非直线的运动，以完成本专利技术的加工。例如可以设想，安装有光阑的平台或者聚焦透镜可以相对于目标作“S”形的重复运动。还可以设想，平台可以相对于光束和/或光阑作许多不同图形和形状的运动，所有这些措施都可以有效地使形成的衍射槽纹最小化。在再一个实施例中，光阑和/或目标可以相对地作偏心的旋转运动。这样，光阑将会以预知的方式移进和移出脉冲光束的光路，由此干扰了原本会射向目标面的许多脉冲，使得每个脉冲各自所形成的衍射槽纹发生移动。可以设想，在使光阑振荡或离轴地旋转的同时保持光束静止不动。也可以设想，在使光阑振荡或离轴地旋转的同时使光束自身扫描，或者通过利用本
中富有实践经验的人们所熟知的各种运动的折射或反射光学部件来扫描。如前所述，振荡或者离轴旋转运动是发生在目标和光阑之间的。因此可以设想，目标、光阑和光束(既可以是自身扫描的，也可以是借助于折射或反射光学部件扫描的)中的一个或几个是互相相对地运动的。还可以设想，熟悉于激光扫描领域的人们所周知的计算机编程也可以和这里所建议的激光装置相结合，使得光阑和/或目标表面的运动能够以预定的方式同步于激光光束的脉冲激发。可以相信，光阑相对于目标应该只运动非常小的距离，大约从1μm至150μm，更好的是大约为100μm，以阻止衍射槽纹的形成，从而使所形成的衍射槽纹最小化。为了加强对本专利技术的理解，给出下面一些定义和关系式。光阑也可以被广义地看成是这样一种元件，它将在目标表面上引起由衍射造成的槽纹。V光阑的定义是光阑的均匀直线速度。D的定义是在由单个脉冲所产生的槽纹上的第一个峰纹和第一凹纹之间的距离。它可以用衍射理论计算或者由直接测量得到。A目标的定义是目标上的衍射图形的最大横向移动范围(或幅度)。这个量应该选择得大于或等于上面定义的D。A光阑的定义是光阑横向移动的最大范围(或幅度)，在实际中，这个量的值可以由下式从A目标的值计算得到A光阑＝A目标，如果在光阑和目标之间没有任何光学元件；A光阑＝A目标，如果在光阑和目标之间有一些光学元件，并且这些光学元件和光阑一起运动；如在光阑和目标之间有一些光学元件，且这些光学元件不和光阑一起运动，则A目标不一定等于A光阑。从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·H·香农，凯文·J·麦金太尔，
申请(专利权)人：博士伦公司，
类型：发明
国别省市：