1.3.4. Форма микродефектов
Изображение внутри стекла строится из совокупности микродефектов, представляющих собой пробои в стекле. От того, какую форму и размер имеет пробой, будет зависеть качество изображения. Поэтому необходимо критически отнестись к параметрам лазерного излучения.
В неорганических стёклах пробой представляет собой область формы, близкой к вытянутому эллипсоиду, которая имеет показатель преломления, отличный от самого стекла, и которая рассеивает свет, как сложная система зеркал. Заметно, что в месте начала образования микроскопического дефекта разрушение представляет собой две перекрещивающиеся трещины. При рассматривании изображения в стекле со стороны перекрестия или с противоположной стороны, изображение кажется менее ярким, чем сбоку. Это позволяет выделять в объекте более и менее яркие части, так как свет лучше рассеивается на боковой стороне дефекта. Облучая образец лазерным импульсом на длине волны 1064 нм при энергии лампы накачки 10,5 Дж, образуется микродефект размером 300 мкм в длину и 150-200 мкм в диаметре.
В органическом стекле происходит не оптический пробой, а поглощение излучения. Поэтому в месте фокусировки лазерного пучка возникает длинная тёмная полоска. Её длина от 300 до 600 мкм в зависимости от длины волны и энергии излучения. Диаметр возникшего дефекта около 100 мкм, что позволяет создавать более чёткие изображения, т.к. расстояния между соседними точками, находящимися в одной плоскости, и сами точки существенно меньше, чем в неорганическом стекле. Добавляя в органическое стекло различные примеси, можно изменять цвет дефектов. Так, например, при добавлении в такое стекло меди, дефекты окрашены в красноватый свет.
2.1. Установка для лазерной обработки материалов
Установка предназначена для точечной гравировки (маркировки) объектов из прозрачных (для 1064 нм) диэлектриков в объёме. Источником излучения является моноимпульсный лазер на АИГ:Nd3+, работающий в частотном режиме. В установке применяется сопряженная координатная система по осям XY и отдельная координата по оси Z.
Установка состоит из следующих частей:
▪ - Лазер LS-2136ELS;
▪ - Фокусирующая система;
▪ - Двухкоординатная система (XY) горизонтального перемещения образца;
▪ - компьютер управления с программным обеспечением (ПО);
▪ - Стойка размещения составных частей.
Источником лазерного излучения установки является Nd:YAG лазер, излучающий свет на длине волны 1064 нм и 532нм. Основным режимом работы лазера является режим модуляции добротности на длине волны 1064 нм. А на длине волны 532 нм используется преобразователь частоты на вторую гармонику.
Рис.17. Внешний вид и блок-схема установки.
Таблица 2. Параметры установки работающей на длине волны 1064 нм и 532 нм.
-
Наименование параметра,
Единица измерения
Номинальное значение
Примечание
Рабочая длина волны генерируемого излучения
1064
Энергия импульса излучения, мДж 1064
100
Без поляризационного ослабителя (аттенюатора)
Частота повторения световых импульсов f, не более Гц
50В рабочем режиме лазера лампа работает с частотой 50 Гц от внутреннего запуска. Разрешение на запуск затвора подаёт КУЛ в соответствии с алгоритмом обработки, при этом, частота повторения световых импульсов 25 Гц
Объективы, f mm X O mm
50 X 20
74 X 30
113 X 30
Линзы устанавливаются в соответствующую оправу, в зависимости от диаметра и фокусного расстояния
Потребляемая установкой мощность, Вт
<3000
Максимальная скорость перемещения объекта, mm/сек
<40
Повторяемость по каждой координате, мкм
+/-10
Абсолютная точность по каждой координате, мкм
+/-30-50
Рабочая длина волны генерируемого излучения
532
Энергия импульса излучения, мДж 532
50
Без поляризационного ослабителя (аттенюатора)
Частота повторения световых импульсов f, не более Гц
100
Разрешение на запуск затвора подаёт КУЛ в соответствии с алгоритмом обработки, при этом, частота повторения световых импульсов в среднем 90 Гц
Объективы, f mm X O mm
43 X 30
74 X 30
90 X 30
Линзы устанавливаются в соответствующую оправу, в зависимости от диаметра и фокусного расстояния