Лазерной обработки
При расчете волоконно-оптических схем лазерной обработки используют инвариант Лагранжа-Гельмгольца (рис. 2.4).
(2.4)
1 2 3
Рис.2.4. Схема оптической системы, состоящей из функциональных (1, 3) и согласующих (2) компонентов.
Чем меньше значение J, тем выше качество пучка.
Комбинированные методы
На практике большое распространение получили комбинированные методы формирования изображения, когда элемент изображения строится методом оптической проекции, а поле обработки перекрывается сканированием пучка (например, перемещением стола). К таким методам относятся мультиплицирование изображения и фотонабор, применяемые в фотолитографии, и некоторые другие. В лазерных технологиях наибольшее распространение из таких методов получил сканирующий проекционный или контурно-проекционный [3, 4J.
Контурно-проекционный метод состоит в том, что изображение синтезируется в результате последовательного обхода по контуру световым пучком специального сечения, которое представляет собой микропроекцию простого элемента, например, квадрата.
Схема контурно-проекционного метода аналогична схеме проекционного метода (рис. 2.4), но осветительная система работает с увеличением, меньшим 1.
Обход заданного контура на обрабатываемой поверхности осуществляется перемещением рабочего стола, на котором располагается изделие, по программе или при использовании оптического плоттера.
Достоинствами контурно-проекционного метода формирования оптического изображения являются: независимость размеров общего поля изображения от разрешающей способности; высокая точность рисунка (вследствие использования элемента, образующего изображение, прямоугольной формы и равномерности распределения в нем энергии); высокая разрешающая способность; небольшие потери энергии на маске.
Заметим, что рассмотренное выше положение маски в плоскости изображения выходного окна лазера не является единственно возможным. Иной принцип построения осветительных систем — использование телескопа или расположение маски вблизи фокальной плоскости осветительной системы. Преимуществами таких осветительных систем являются значительно меньшие габаритные размеры и более равномерное распределение интенсивности излучения.
Для осуществления трехмерной (рельефной) обработки поверхности могут быть использованы различные модификации метода, например, контурно-проекционный метод с «дрожащей» маской (колеблющейся вдоль оптической оси системы по заданному закону в процессе перемещения облученной области по обрабатываемой поверхности), а также применение в микропроекционной схеме полутоновых масок с переменным пропусканием.