激光燒蝕用的掃描方法技術

本發明專利技術公開了一種改進的方法，用于通過燒蝕改變目的物表面，其結果在于能夠減少燒蝕殘渣在目的物表面上再沉積。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通過激光燒蝕改變目的物表面領域，以及使用激光對于表面領域，以及使用激光對于表面及由這類燒蝕方法改變后的目的物進行精加工的方法。利用激光束來改變表面是已知的。早在二十世紀八十年代即已發現，以紫外頻率范圍發出的脈沖激光，通過燒蝕作用的光致分解(APD)能夠改變目的物的表面。后來曾經發現，通過采用APD，可以除去的目的物材料層約為每一脈沖1微米目的物材料的數量級。另外還曾指出，APD并不對重新又直接暴露在被燒蝕材料下面的材料的特性產生顯著性蝕變。這種現象被解釋為，由于紫外激光器在足夠短的時間周期內提供的足夠能量，實際上能夠破壞聚合的目的物材料的共價鍵而不會對其基底加熱(參見美國專利Nos.4，417，948及4，568，632)。此外，采用APD的掃描方法已在美國專利5，061，342中公開。根據進一步進行研究，還曾發現，某些材料當被燒蝕時能夠產生不等量的燒蝕有機物殘渣，其中有些會再沉積在目的物材料的表面上。據認為，這種再沉積的殘渣能夠阻止對于被燒蝕的目的物表面予示蝕變的企圖。此外，還曾發現，某些材料不能象其它材料那樣被干干凈凈地進行蝕刻。對于目的物的表面進行燒蝕，一方面還要除掉來自該表面的再沉積和粘附的殘渣，同時又能避免殘渣進一步積聚的方法，尚且是未知的。現在制定的一種新方法則用來按一定方式燒蝕表面，以便同時清除掉再沉積的殘渣而隨后又能避免殘渣的聚積。為了在選定的目的物上獲得所需要的最終表面，必須在燒蝕過程繼續在目的物表面的剩余部分上面進行之前，先從該表面上清除掉燒蝕過程中形成并成為再沉積及粘附在該表面上的殘渣。根據本專利技術公開的一種方法，用來通過燒蝕改變目的物表面同時避免燒蝕殘渣積聚，所包括的步驟為a)將脈沖的紫外輻射光束射在目的物表面上要求除去最少量材料處所在的位置，以及b)讓該光束沿著朝向目的物表面上要求除去最大量材料處所在部分的方向進行掃描。根據進一步的實施例公開了一種燒蝕目的物表面的方法，所包括的步驟為a)將脈沖的紫外輻射光束射在目的物表面的第一邊緣;b)讓上述光束沿著朝向并停止在目的物表面的平分線上的方向進行掃描;c)將目的物旋轉180°;d)讓該光束返回到其步驟a)中處在目的物表面邊緣的位置，以及e)讓該光束沿著朝向并停止在上述平分線上的方向進行掃描，以使整個目的物表面都能夠被掃描。進一步的設想是，本申請提出的專利技術對于壓型的交聯的、熱固性、熱塑性或其它材料特別有用，其中包括適于用作接觸透鏡的光學透明材料。附圖說明圖1a表示接觸透鏡坯料的橫截面。圖中虛線為最終所要求的復曲面的放大。圖1b表示接觸透鏡坯料的橫截面。圖中虛線為作為透鏡表面的所要求精加工成的曲線的放大。圖2為作為此項新的掃描工藝提出的表示典型實驗裝置示意圖。如圖1a及1b所示，所要求的任何類型的最終加工表面，都可以采用本專利技術的激光掃描在目的物表面上給出。如圖1a所示，通過除去光學區周圍較多的材料，可以將復曲面的曲線配置在目的物上。也可以如圖1b所示精加工成具有不同光焦度的透鏡，其中在光學區周圍除去較少的材料，且在光學區中央除去較多的材料。對于本領域技術熟練的專業人員應當理解，使用本專利技術能夠產生出隨意形狀的表面，而且現有的圖形僅為了說明的目的。圖2表示對于利用本專利技術可能存在的一種裝置。原始的激光束1是由準分子激光器2發出的。此原始的激光束射向第一塊掃描鏡3，并可射向第二塊掃描鏡4。隨后該原始激光束將射向可移動的光束變換平臺5，該平臺包括能夠產生高能量密度的聚焦鏡6。該光束變換平臺還可包括能夠產生低能量密度光束的柱面鏡7。在此光束經變換之后，將射向目的物所在工位8。目的物工位包括其上固定有安裝機構10以將目的物11固定在適當位置的轉動機構9。本專利技術涉及一種變更光學表面的新方法，以使其按照球面、柱面或者不同的折射本領、形狀系數或不同的表面幾何形狀產生變化。這種新方法乃是美國專利No.5，061，342中教導的工藝過程的改進，其整個內容在此被結合作為參考。本專利技術的方法在于利用紫外輻射從目的物表面上燒蝕材料，以在該目的物上產生出所需要的最終表面。適于進行燒蝕的目的物表面，包括有接觸透鏡、接觸透鏡坯料、用于制做接觸透鏡的模具、用于制做這種模具的工具，以及任何其上直接或者間接地給出所需要的可予測的最終的球面、柱面或者不同的折射本領的物件，例如接觸透鏡。為了產生所需要的最終結果，往往須從目的物表面上除去不同量的材料。例如為了在接觸透鏡上產生出復曲面，必須從光學區的邊緣或周圍除掉比光學區的中央部位更多的材料(參見圖1a)。因此，為了產生復曲面，與光學區的中央部位被掃描且其表面被燒蝕時產生的有機物殘渣相比，光學區周圍將產生更大量的燒蝕物殘渣。曾經發現，當激光束在透鏡的一個邊緣開始其掃描以產生出復曲面時，該透鏡的表面上會隨機地再沉積出顯著的被燒蝕物殘渣。其中的某些殘渣將再沉積在激光束掃描光路中的透鏡目的物之上。當出現這種情況時，隨著激光繼續其掃描，此激光束首先碰到的材料不再是原來的目的物表面，而是再沉積的由其周圍新近粘附的殘渣。復曲面接觸透鏡，被理解為可校正由散光引起的視覺靈敏度不足的鏡頭。這樣的透鏡具有柱面的折射元件，在經過光軸的所有平面內其折射本領并非固定，而是在一個平面內具有最高的折射本領，且在垂直此第一平面的另一平面內具有最低的折射本領。盡管由美國專利5，061，342中描述的所謂“邊緣至邊緣”掃描產生出來的最終表面常常是對其它已知表面變型方法(諸如釘板條之類)的一種改進，然而應當相信，有時會產生有機物殘渣并阻礙獲得最佳結果的可能。因此，在本專利技術的一個實施例中，激光束的掃描是在必須除去最少量材料的位置或其附近開始的，并且射向必須除去最大量材料的位置，以產生出最后的表面。在復曲面的情況下，需除去最少量材料的位置靠近光學區的中央。因此，如本專利技術所設想的那樣，激光束一開始位于該透鏡的平分線上，并且朝著該透鏡的一個邊緣進行掃描。當該光束到達此邊緣時，該掃描停止，而且該光束返回到該平分線或者起始掃描位置。然后將該透鏡或其它目的物被固定的平臺最好旋轉180度，以使該光束能夠象其對該目的物第一“半”掃描行進行那樣，在同一方向上運動。在該位置上，激光束再一次起作用，并且離開平分線并朝向邊緣移動以繼續進行掃描，這時的掃描是在目的物表面的剩余部分上面進行。按照這種方式，似乎會有更多的殘渣能從光學區中有效地去除。該平臺可以旋轉任意角度，并按照例如象每隔20°的重復增量進行掃描，直至整個目的物表面被完全掃描。在改變接觸透鏡表面的情況下，目的物的表面通常為大約象準分子激光器產生的原始光束一樣寬的光學區。因此，對于整個目的物表面進行掃描，可以通過將平臺旋轉180°并進行一次掃描(或者兩次CE掃描)來實現。如圖1b中表示的那樣，假如必須從目的物的中心部位除去更多的材料以產生出所需要的最終目的物表面，那么根據本專利技術的光束掃描要在第一邊緣位置開始，并朝著該目的物的中心或者平分線繼續進行。當掃描到達上述平分線時，掃描被中斷，光束不再起作用，然后返回到掃描出發處所在的邊緣位置。將其上固定有目的物的平臺旋轉180°。然后讓光束重新起作用并朝著平分線繼續進行掃描，以使整個目的物表面均能被掃描。或者換一種方式，在光束由第一邊緣運動而到達平分線之后，讓其不起作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過燒蝕改變目的物表面同時又能避免燒蝕殘渣積聚的方法，其特征在于包括下述步驟：ａ）將脈沖的紫外輻射光束射在目的物表面上要求被除去最少量材料處所在的位置，以及ｂ）讓該光束沿著朝向目的物表面上要求被除去最大量材料處所在部分的方向進行掃描。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：KL奧普戴克，
申請(專利權)人：博士倫有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]