Beam Shaper: DUV에서 MIR로 빔 형성 애플리케이션 노트

레이저 빔 형상화는 레이저-재료 가공 응용 분야, 특히 3D 적층 제조(AM)의 표면 품질 및 처리량 향상, 가공의 깊이 제어 및 모서리 형상 제어에 있어 최적화할 수 있는 잠재력을 가진 기술입니다.

공간 프로필을 조작하기 위해 상업적으로 이용 가능한 빔 셰이퍼가 있습니다. 시스템 통합자 또는 최종 사용자의 경우 레이저 에너지를 재분배하는 모듈 역할을 하여 특히 가공 응용 분야에서 빔 활용 효율을 개선합니다. 그러나 빔 품질 제어는 특성화 도구 및 정량화 매개 변수가 없기 때문에 대부분 추정에 의해 수행됩니다. 또한 적층 제조 또는 고해상도 이미징과 같은 여러 다른 제조 응용 프로그램에서는 맞춤형 빔 형성이 필요합니다. 체계적인 빔 설계 접근 방식은 레이저 재료 가공 응용 분야에 필수적입니다.

작동 원리

빔 셰이퍼의 전체 설계 개념은 굴절 및 회절이라는 두 가지 범주로 나뉩니다. 빔 셰이퍼의 "인기 있는" 애플리케이션 중 하나는 그림 1과 같이 에너지를 가우시안에서 탑햇으로 재분배하는 것입니다.

빔 셰이퍼는 일반적으로 맞춤형 광학 장치입니다. 다음은 커스터마이즈 사양입니다.

어플리케이션

(a) 탑햇 레이저 @1940nm용 회절 빔 셰이퍼

중적외선 파장 범위 내에서 1940nm 파이버 레이저는 투명 폴리머 가공에서 독특한 이점을 보여주었습니다. 기포를 피하기 위해 균일한 에너지 분포가 필요한 경우 그림 2와 같이 top-hat 빔 셰이퍼를 설계합니다. A*STAR(Agency of Science Technology and Research)와 공동으로 전용 소프트웨어 설계를 개발했습니다. .

(b) 라인 레이저용 굴절 빔 셰이퍼 @193nm

종횡비가 높은 빔 라인은 레이저 재료 가공에 유용한 것으로 밝혀졌습니다. 예를 들어, DUV 리소그래피 애플리케이션에서 균일한 빔 라인은 처리 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 그림 400와 같이 1:4에 가까운 종횡비를 달성했습니다. 특수 설계된 두 개의 렌즈로 달성했습니다.