Двухкоординатный сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона (варианты)

Двухкоординатный сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона (варианты)

Реферат

 

Изобретение используется в средствах управления положением и мощностью лазерного пучка в микромеханике, микроэлектронике, фотолитографии, медицине и т. д. Сканер содержит коллиматор, два идентичных кристалла, средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые внутри кристалла, расположенное на одной из граней каждого кристалла, на противоположной грани которого расположен поглотитель ультразвуковых колебаний, и блок управления. Первый кристалл установлен своей гранью перпендикулярно оси лазерного пучка, вектор поляризации которого перпендикулярен оси [001] кристалла. По первому варианту устройства кристаллы выполнены из дигидрофосфата калия, или дигидрофосфата аммония, или дигидрофосфата рубидия, а по второму варианту - из двуокиси теллура. По первому варианту устройства средство преобразования электрических сигналов в ультразвуковые выполнено в виде отдельных пластин из ниобата лития с толщиной 26-30 мкм, а по второму - в виде одной пластины из ниобата лития с толщиной 11-13 мкм. Обеспечено увеличение угла сканирования и снижение мощности высокочастотного сигнала управления. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области управления когерентными лазерными пучками ультрафиолетового диапазона.

Ультрафиолетовое (УФ) лазерное излучение находит все более широкое применение в различных областях современной науки и техники от обработки деталей в микромеханике и микроэлектронике до фотолитографии, медицины, химии, биотехнологии и генной инженерии.

Для некоторых из перечисленных выше применений, таких как машинная обработка поля микрообъектов, требуется применение сканирующих систем, позволяющих точно позиционировать луч лазера на образце или обрабатывать поле микрообъектов биологического, органического или иного происхождения.

Так в ряде устройств оптического диапазона применяются средства сканирования с использованием зеркал и электромеханики. В патенте США 6057525 от 02.05.2000 г. "Способ и устройство для прецизионной лазерной микрообработки" используется лазер видимого диапазона излучения и наклонные зеркала по осям X-Y, служащие для позиционирования и сканирования указанного лазерного луча на обрабатываемую деталь, причем каждое зеркало включает электроприводы по осям Х и Y, управляемые по напряжению. Устройство обеспечивает наведение с погрешностью 1 микрорадиан на частотах от 1 Гц до 1000 Гц.

Существенным недостаткам всех электромеханических устройств является их низкое быстродействие и не достаточная для современных технологических процессов точность позиционирования.

В патенте США 5361269 от 01.11.1994 г. "Прибор с немеханическим сканированием лазерного пучка с использованием дифракционной решетки и акустооптического дефлектора для оптической записи и считывания" описывается устройство, в котором для сканирования по одной из осей применяется акустооптический дефлектор. В этом патенте описаны устройство и способ для немеханического сканирования пучка света, излучаемого лазерным диодом, которые реализуются за счет изменения длины волны или частоты пучка с помощью изменения тока, приложенного к диоду, и наведения пучка на дифракционную решетку, (работающую на просвет или на отражение), с тем, чтобы менять положение пучка, когда он выходит из дифракционной решетки. Устройство может быть реализовано в комбинации, например, с акустооптическим сканером, который управляет пучком по 2-ой координате, для записи или считывания информации на всей поверхности подложки. Данное изобретение обеспечивает возможность значительно снизить размеры приборов для считывания информации. Например, предполагается, что комбинация из лазерного диода, электронной схемы управления и дифракционной решетки может быть сконструирована в виде одного элемента, используя известный полупроводник, травление печатного монтажа и известные производственные технологии.

При использовании в комбинации с дополнительным сканирующим устройством, таким как названный выше акустооптический сканер, результирующее устройство сможет записывать или считывать информацию по двум координатам и, кроме того, может быть выполнено значительно меньшего габарита по сравнению с ныне используемыми.

Таким образом, большинство из существующих сканеров, работающих в ультрафиолетовом диапазоне, представляет собой сложные механические устройства и, следовательно, обладающие малым быстродействием.

Известны двухкоординатные сканеры, содержащие по одному акустооптическому дефлектору для сканирования по каждой из координат. Так фирма ELECTRO-OPTICAL PRODUCTS CORP.(EOPC), на сайте http://www.eopc.com предлагает к реализации двухкоординатные сканеры модели DTXY-100, DTXY-250, DTXY-400. Сканеры работают в диапазоне длин волн 350-1600 нм и имеют апертуру 1,7; 4,2; 6,7 мм соответственно. Угол отклонения пучка на длине волны 532 нм составляет 41 мрад по обеим координатам, а на длине волны 1064 нм - 49 мрад. Дифракционная эффективность менее 50%. В сканерах используются кристаллы из двуокиси теллура (ТеО₂).

Для диапазона длин волн (244-450)нм используются кристаллические материалы типа плавленого кварца или двуокись теллура. К недостаткам приведенных аналогов следует отнести: малый угол сканирования (менее 12 млрад); высокий уровень мощности высокочастотного управляющего сигнала, подводимого к кристаллу (более 2 Вт); малую рабочую апертуру (менее 2х2) мм.

Следует также отметить, что у акустооптических дефлекторов (АОД) для O₁= 266 нм на базе плавленого кварца угол сканирования не превосходит 2,2 мрад (модель AA. DQ. 110/B50-DUV фирмы А-А OPTO-ELEKTRONIC, http://www.a-a. fr/deflectors. htm), а для ₂=355 нм-3 мрад (модель AA.DQ.110/B50-UV той же фирмы). Угол сканирования 11,4 мрад достигается на длине волны O₃=400 нм в модели AA.DT.230/B120- UV при использовании кристалла из ТеО₂.

В моделях MQ-180-IR и MQ-180-DUV фирма ELECTRO-OPTICAL PRODUCTS CORP. (EOPC), http://www.eopc.com реализовала на плавленом кварце однокоординатные дефлекторы с апертурой 0,2х1мм и углами сканирования 10,6 мрад и 8 мрад на длинах волн О₂=355 нм и O₁=266 нм соответственно. Диапазон частот управляющего сигнала 50 МГц при несущей частоте 180 МГц. Названные две модели однокоординатных сканеров MQ-180-DUV и MQ-180-IR принимаются далее за прототипы для сканеров на длинах волн ₁=266 нм и O₁=355 нм соответственно.

Все решения, соответствующие современному уровню техники, обладают тем недостатком, что не позволяют реализовать в ультрафиолетовом диапазоне предельные возможности акустооптических дефлекторов и создать на их основе двухкоординатное сканирующее устройство с максимальным углом отклонения пучка, не ухудшая его быстродействие и обеспечивая при этом снижение мощности сигнала, подаваемого на пьезокерамические преобразователи, что повышает качество обработки объекта лазерным когерентным излучением ультрафиолетового диапазона.

Задачей настоящего изобретения является создание двухкоординатного акустооптического сканера для ультрафиолетового диапазона длин волн с повышенным углом сканирования и пониженной мощностью высокочастотного сигнала управления.

Поставленная задача достигается двумя вариантами устройства для обработки объекта лазерным когерентным излучением ультрафиолетового диапазона, выполненным в виде двухкооринатного акустооптического сканера для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона.

Первый вариант характеризует двухкооринатный акустооптический сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона с длиной волны O₁ 266 нм, содержащее соединенный с источником питания лазер ультрафиолетового диапазона, коллиматор, установленный по оси лазерного пучка, два кристалла из материала, прозрачного для УФ излучения, последовательно установленные по ходу пучка, при этом второй кристалл повернут относительно первого вокруг оси пучка, средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые внутри кристалла, расположенное на одной из граней каждого кристалла и соединенное с гранью своего кристалла так, что акустическая волна распространяется внутри каждого кристалла под углом Брегга к направлению распространения пучка, поглотитель ультразвуковых колебаний, расположенный на грани каждого кристалла, противоположной грани, содержащей указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые; блок управления работой каждого из указанных средств преобразования электрических колебаний в ультразвуковые; выходной объектив, установленный по ходу пучка после второго кристалла; кристаллы выполнены из дигидрофосфата калия (КН₂РO₄-КДП), или дейтерированного дигидрофосфата калия (КD₂РO₄-ДКДП), или дигидрофосфата аммония (NH₄H₂PO₄), или дигидрофосфата рубидия (RbH2P04), первый кристалл установлен своей передней гранью перпендикулярно оси лазерного пучка, вектор поляризации которого перпендикулярен оси [001] кристалла, а грань кристалла, на которой установлено указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, изготовлена под углом ₁ к передней грани, под углом ₂ к выходной грани и углом ₃ к оси [001] кристалла причем углы соответственно выбирают из следующих диапазонов 90^o-92^o, 90^o-92^o, 1,5^o-3,5^o, при этом второй по ходу пучка кристалл повернут на 90^o вокруг оси [001] кристалла так, что взаимное расположение второго кристалла и пучка, дифрагированного в первый порядок после прохождения им первого кристалла, идентичны расположению пучка и первого кристалла на входе, а указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые на одной из граней каждого кристалла выполнено в виде отдельных пластин из кристалла ниобата лития (LiNbO₃) с толщиной (26-30) мкм, обеспечивающей создание в кристалле ультразвукового поля при подаче на вход средства преобразования сигнала с частотой, расположенной в диапазоне (55-105)МГц, пластины присоединены к поверхности одной из граней каждого кристалла и электрически соединены между собой последовательно, а блок управления работой каждого из средств преобразования электрических колебаний в ультразвуковые снабжен дополнительным входом для сигнала внешней синхронизации с работой источника излучения.

Второй вариант устройства для длины волны O=350 нм характеризует двухкооринатный акустооптический сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона, содержащий соединенный с источником питания лазер ультрафиолетового диапазона, сменный коллиматор, установленный по оси лазерного пучка, два кристалла из материала, прозрачного для УФ излучения, последовательно установленные по ходу пучка, при этом второй кристалл повернут относительно первого вокруг оси пучка, средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые внутри кристалла, расположенное на одной из граней каждого кристалла, и соединен с гранью своих кристаллов так, что акустическая волна распространяется внутри каждого кристалла под углом Брегга к направлению распространения пучка, при этом поглотитель ультразвуковых колебаний расположен на грани каждого кристалла, противоположной грани, содержащей средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые; блок управления работой каждого из указанных средства преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, при этом выходы блока управления работой каждого из средств преобразования соединены с входами последних через согласующие блоки, выходной объектив, установленный по ходу пучка после второго кристалла, кристаллы выполнены из двуокиси теллура (Те0₂), перед передней гранью каждого кристалла установлена фазосдвигающая пластина таким образом, что падающее линейно поляризованное излучение преобразуется в эллиптически поляризованное, которое распространяется вблизи оси [001] кристалла, первый кристалл установлен передней гранью перпендикулярно оси падающего пучка, вектор поляризации которого перпендикулярен оси [001] кристалла, передняя и выходная грани кристалла, выполненного в виде призмы, составляют с основанием призмы, на которой закреплено указанное средство преобразования электрических колебаний в акустические, углы ₁ и ₃, а ось кристалла [001] составляет с его основанием угол ₂, причем углы выбираются соответственно в диапазонах 91^o-94^o, 90^o-93^o, 5^o-7^o, обеспечивая выход излучения из кристалла, дифрагированного в первый порядок под воздействием управляющего высокочастотного сигнала с частотой, равной центральной частоте диапазона изменения управляющего сигнала, в направлении, параллельном оси падающего пучка, при этом второй по ходу пучка кристалл повернут на 90^o вокруг оси [001] кристалла так, что взаимное расположение второго кристалла и пучка, дифрагированного в первый порядок после прохождения им первого кристалла, идентичны расположению пучка и первого кристалла на входе, а указанное средство преобразования электрических колебаний в акустические каждого кристалла выполнено в виде одной пластины из ниобата лития с толщиной (11-13) мкм, обеспечивающей создание в кристалле ультразвукового поля при подаче на вход средства преобразования с частотой, расположенной в диапазоне (140-240) МГц, пластина присоединена к поверхности кристалла, а блок управления работой указанного средства преобразования электрических колебаний в акустические снабжен дополнительным входом для сигнала внешней синхронизации с работой источника излучения. Таким образом управление осуществляется только в моменты присутствия на выходе лазера излучения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства по первому варианту; на фиг.2 - сечение кристалла и его расположение по отношению к падающему пучку в устройстве по первому варианту; на фиг.3 - блок-схема устройства по второму варианту; на фиг.4 - сечение кристалла и его расположение по отношению к падающему пучку в устройстве по второму варианту.

Устройство содержит ультрафиолетовый лазер 1, сменный коллиматор, установленный по оси лазерного пучка 2, установленные последовательно по ходу лазерного пучка кристаллы 4 и 5, выполненные из материала КДР или ДКДП, выходной объектив 6 и плоскость фокусировки 7. На одну из граней каждого из кристаллов 4 и 5 нанесены преобразователи электрических колебаний в ультразвуковые 8 и 9 соответственно, выполненные в виде пластин, соединенных с боковой поверхностью каждого из указанных кристаллов. На противоположную грань каждого из кристаллов нанесен поглотитель ультразвуковых колебаний 13. Преобразователи 8 и 9 соединены с выходами блока управления работой 11 с ВЧ-генераторами, подающими высокочастотные (ВЧ) сигналы 14 и 15 на преобразователи 8 и 9 соответственно. Блок управления 11 снабжен дополнительным входом для сигнала внешней синхронизации, который связан с источником питания лазера так, что управление осуществляется в моменты присутствия на выходе лазера излучения.

Акустическая волна создает дифракционную решетку под углом Брегга к падающему пучку и отклоняет его при прохождении через кристалл в соответствии со значением частоты электрического сигнала RF. Боковая поверхность кристалла, противоположная поверхности, к которой крепятся преобразователи, покрыта акустическим поглощающим материалом с тем, чтобы предотвратить отражение акустической волны. В сканере применяется бегущая акустическая волна. Пластины преобразователей создают равномерную и мощную акустическую волну, что позволяет достичь эффективное преобразование пучка при его дифракции на ультразвуковой волне. Коэффициент полезного действия при преобразовании на двух кристаллах достигает 60%. Пластины в преобразователе соединены электрически последовательно между собой.

Первый из двух кристаллов отклоняет луч в направлении оси X, а второй кристалл, развернутый на 90^o вокруг направления распространения пучка, отклоняет луч в направлении Y. При этом второй кристалл повернут вокруг своей оси [001] так, что он занимает положение относительно пучка дифрагированный в первый порядок под воздействием управляющего ВЧ-сигнала с частотой, равной центральной частоте диапазона управляющего сигнала, такое же, как входной пучок и первый кристалл. Таким образом, обеспечивается эффективное сканирование по двум координатам.

Двухкоординатный сканер работает следующим образом. Ультрафиолетовый пучок 2 лазера 1 расширяется и коллимируется телескопической оптической системой 3 и затем направляется на акустооптический сканер, который состоит из двух акустооптических кристаллов 4 и 5. Электрические сигналы RF (14, 15), вырабатываемые в компьютере 10 и блоке управления 11, питают средства преобразования электрических колебаний в ультразвуковые 8 и 9, которые крепятся к одной из граней каждого кристалла. Преобразователи 8, 9 служат для преобразования электрического сигнала RF в высокочастотную акустическую волну 12, которая проходит через кристаллы 4, 5 и создает дифракционную решетку под углом Брегга к падающему пучку, отклоняя лазерный пучок 2. При этом преобразователь 8 крепится к верхней грани кристалла 4, а преобразователь 9 крепится к левой или правой грани кристалла 5. Таким образом, акустическая волна проходит через кристалл 4 в вертикальном направлении, а через кристалл 5 - в горизонтальном направлении. Следовательно, кристалл 4 обеспечивает отклонение луча в плоскости X, а кристалл 5 - в плоскости Y, создавая тем самым двухкоординатную отклоняющую систему. Ультрафиолетовый пучок лазера 2, отклоненный кристаллами 4 и 5, проходит через сменный выходной объектив 6 и фокусируется им на рабочей плоскости 7.

Предлагаемый вариант конструкции акустооптических кристаллов, используемых в сканере, показан на фиг.2. Электрический сигнал RF, вырабатываемый в компьютере 10 и блоке 11, питает линию электрических преобразователей 8, которые крепятся к боковой поверхности кристалла 4. Преобразователи 8 преобразовывают RF сигнал в высокочастотную акустическую волну 12, которая проходит через кристалл 4. Под действием акустической волны 12 в материале кристалла возникает периодическая линейная структура сжатий и разряжении, тем самым создавая периодическую линейную структуру для градиента показателя преломления в кристалле. Это воздействие по сути превращает кристалл 4 в фазовую синусоидальную дифракционную решетку, известную как решетка Брэгга. Таким образом, в данном варианте конструкции используется бегущая акустическая волна.

Для предотвращения взаимовлияния бегущей и отраженной акустических волн сторона кристалла, противоположная той, на которой крепятся преобразователи, покрыта звукопоглощающим материалом 13, служащим поглотителем ультразвуковых колебаний. Для создания мощной и равномерной акустической волны преобразователи 8 и 9 выполнены в виде линейной структуры, содержащей отдельные пластины из кристаллов ниобата лития, соединенных электрически последовательно друг с другом. В предложенной конструкции были соединены три преобразователя. В общем случае количество преобразователей зависит от размеров кристалла.

В качестве материала для акустооптического кристалла выбран упомянутый материал из ряда: КН₂РO₄, или KD₂PO₄, или NH₄H₂P0₄, или RbH₂PO₄, который обеспечивает отклонение лазерного луча с высокими разрешением и эффективностью.

Для работы сканера с импульсными ультрафиолетовыми лазерами в заявляемом устройстве предусмотрена синхронизация работы дефлектора с работой лазера, для чего дополнительно введена связь между лазером и блоком управления устройством.

Для обеспечения заданного частотного диапазона сигнала управления (55-105)МГц, обеспечивающего угол отклонения пучка не менее 0,4^o (7 мрад) электрические преобразователи в патентуемом устройстве выполнены секционными из ниобата лития и имеют толщину порядка (26-30)мкм. Секции преобразователя соединены электрически последовательно друг с другом.

Благодаря сочетанию свойств материала с указанными выше предложенными техническими решениями появилась возможность достичь названных характеристик сканера, а именно: угла отклонения свыше 0,4^o (7 мрад) и суммарной эффективности свыше 60%.

Кристалл из материалов ряда КН₂РO₄, или KD₂PO₄, или NН₄Н₂РO₄, или RbH₂PO₄ является гигроскопическим материалом. Поэтому для того, чтобы защитить его от влаги, рабочие поверхности кристаллов 4, 5 покрывают защитным покрытием 16, 17.

Устройство по второму варианту для O=355 нм имеет следующие особенности.

Для обеспечения сканирования излучения с длиной волны O=355 нм предлагается конструкция сканера, отличающаяся тем, что толщина преобразователя выбирается равной В=(11-13) мкм. В этом случае обеспечивается диапазон возбуждения сдвиговой акустической волны в пределах от 140 до 240 МГц и диапазон сканирования пучка не менее 2,6^o (45 мрад). Существенно в патентуемом устройстве то, что передняя и выходная грани призмы, выполненной из ТеO₂, составляют с основанием призмы, на которой закреплена пластина преобразователя, углы ₁ и ₃, а ось кристалла [001] составляет с основанием угол ₂. Углы выбираются в зависимости от свойств кристаллов.

Боковая грань кристалла, противоположная грани, к которой крепятся преобразователи, покрыта акустическим поглощающим материалом с тем, чтобы предотвратить отражение акустической волны. В сканере также применяется бегущая акустическая волна.

Первый из двух кристаллов отклоняет луч в направлении X, а второй кристалл, развернутый на 90^o вокруг оптической оси, отклоняет луч в направлении Y. Таким образом, обеспечивается сканирование по двум координатам. На входе сканера используется линейно поляризованное излучение. В кристалле при выбранной ориентации его по отношению к направлению распространения лазерного пучка (т. е. вблизи оси [001]) распространяются эллиптически поляризованные световые волны. Для преобразования линейной поляризации в эллиптическую на входе первого кристалла установлена фазосдвигающая пластина из кристаллического кварца подобранной толщины. Подобная пластинка устанавливается и перед вторым кристаллом.

Ультрафиолетовый пучок 2 лазера 1, расширяется и коллимируется телескопической оптической системой 3 до светового диаметра кристалла (3,0-5,5) мм и затем направляется на акустооптический дефлектор, который состоит из двух акустооптических кристаллов 4 и 5.

Перед каждым кристаллом установлены фазосдвигающие пластины 4а и 5а. Электрические сигнал RF 14, 15, вырабатываемые в компьютере 10 и блоке управления 11, питают преобразователи 8 и 9, которые крепятся к боковой поверхности каждого кристалла. Преобразователи 8, 9 служат для преобразования электрического сигнала RF в высокочастотную акустическую волну 12, которая проходит через кристаллы 4, 5 и создает дифракционную решетку под углом Брегга к падающему пучку, отклоняя лазерный пучок 2. При этом преобразователь 8 крепится к нижней или верхней поверхности кристалла 4, а преобразователь 9 крепится к левой или правой стороне кристалла 5. Таким образом, акустическая волна проходит через кристалл 4 в вертикальном направлении, а через кристалл 5 - в горизонтальном направлении. Следовательно, кристалл 4 обеспечивает отклонение луча в плоскости X, а кристалл 5 - в плоскости Y, создавая тем самым двухкоординатную отклоняющую систему. Ультрафиолетовый пучок лазера 2, отклоненный кристаллами 8, 9, проходит через выходную линзу 6 и фокусируется ею на рабочей плоскости 7.

Для предотвращения взаимовлияния бегущей и отраженной акустических волн сторона кристалла, противоположная той, на которой установлены преобразователи, покрыта звукопоглощающим материалом 13.

Благодаря сочетанию свойств материала ТеО₂ с указанными выше предложенными техническими решениями, появилась возможность достичь угол отклонения свыше пучка более 2,6^o и обеспечить суммарную дифракционную эффективность свыше 60%. Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него тем, что применен кристалл ТеО₂ специальной конфигурации; кристалл определенным образом ориентирован по отношению к падающему пучку; преобразователь из пластины кристалла ниобата лития имеет толщину В= (11-13) мк и прикреплен к грани кристалла (это может быть метод холодной диффузионной сварки); перед каждым кристаллом установлена фазосдвигающая пластина; используется управляющий сигнал в диапазоне (140-220) МГц.

Заявляемые устройства могут найти широкое применение в средствах управления положением и мощностью лазерного пучка ультрафиолетового диапазона, в устройствах фотолитографии и высокоточной обработки поверхности различных материалов.

Формула изобретения

1. Двухкоординатный сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона, содержащий коллиматор, установленный по оси лазерного пучка, два идентичных кристалла из материала, прозрачного для УФ излучения, последовательно установленных по ходу лазерного пучка, при этом второй кристалл повернут относительно первого вокруг оси пучка, средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые внутри кристалла, расположенное на одной из граней каждого кристалла и соединенное с гранью своего кристалла так, что акустическая волна распространяется внутри каждого кристалла под углом Брегга к направлению распространения пучка, поглотитель ультразвуковых колебаний, расположенный на грани каждого кристалла, противоположной грани, содержащей указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, блок управления работой каждого из указанных средств преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, при этом выходы блока управления работой каждого из средств преобразования соединены с входами последних, выходной объектив, установленный по ходу лазерного пучка после второго кристалла, отличающийся тем, что кристаллы выполнены из материала: КН₂РO₄ - дигидрофосфат калия (КДП), или КD₂РO₄ - дейтерированный дигидрофосфат калия (ДКДП), или NH₄H₂PO₄ - дигидрофосфат аммония, или RbH₂PO₄ - дигидрофосфат рубидия, первый кристалл установлен своей передней гранью перпендикулярно к оси лазерного пучка, вектор поляризации которого перпендикулярен оси [001] кристалла, а грань кристалла, на которой установлено указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, изготовлена под углом ₁ к передней грани, под углом ₂ к выходной грани и под углом ₃ к оси [001] кристалла, причем углы ₁, ₂, ₃ выбираются соответственно из следующих диапазонов: 90-92^o, 90-92^o, 1,5-3,5^o, при этом второй по ходу пучка кристалл повернут на 90^o вокруг своей оси [001] так, что взаимное расположение второго кристалла и пучка, дифрагированного в первый порядок после прохождения им первого кристалла, идентично расположению пучка и первого кристалла на входе, а указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые на одной из граней каждого кристалла выполнено в виде отдельных пластин из кристалла ниобата лития (LiNbО₃), с толщиной 26-30 мкм, обеспечивающей создание в кристалле ультразвукового поля при подаче на вход средства преобразования сигнала с частотой, расположенной в диапазоне 55-105 МГц, а пластины присоединены к поверхности одной из граней каждого кристалла и электрически соединены между собой последовательно, блок управления работой каждого из средств преобразования электрических колебаний в ультразвуковые снабжен дополнительным входом для сигнала внешней синхронизации с работой лазера.

2. Двухкоординатный сканер для когерентного излучения ультрафиолетового диапазона, содержащий коллиматор, установленный по оси лазерного пучка, два идентичных кристалла из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, последовательно установленные по ходу лазерного пучка, при этом второй кристалл повернут относительно первого вокруг оси пучка, средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые внутри кристалла, расположенное на одной из граней каждого кристалла и соединенное с гранью своего кристалла так, что акустическая волна распространяется внутри каждого кристалла под углом Брегга к направлению распространения пучка, поглотитель ультразвуковых колебаний, расположенный на грани каждого кристалла, противоположной грани, содержащей средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые; блок управления работой каждого из указанных средств преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, при этом выходы блока управления работой каждого из средств преобразования соединены со входами последних, выходной объектив, установленный по ходу лазерного пучка после второго кристалла, отличающийся тем, что кристаллы выполнены из двуокиси теллура (ТеО₂), перед передней гранью каждого кристалла установлена фазосдвигающая пластина таким образом, что падающее линейно поляризованное излучение преобразуется в эллиптически поляризованное, которое распространяется вблизи оси [001] кристалла, первый кристалл установлен передней гранью перпендикулярно оси падающего пучка, вектор поляризации которого перпендикулярен оси [001] кристалла, передняя и выходная грани кристалла, выполненного в виде призмы, составляют с основанием призмы, на которой закреплено указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые, углы ₁ и ₃, а ось кристалла [001] составляет с его основанием угол ₂, причем углы ₁, ₂, ₃ выбираются соответственно из следующих диапазонов: 91-94^o, 90-93^o, 5-7^o, обеспечивая выход излучения из кристалла, дифрагированного в первый порядок под воздействием управляющего высокочастотного сигнала с частотой, равной центральной частоте диапазона изменения управляющего сигнала, в направлении, параллельном оси падающего пучка, при этом второй по ходу пучка кристалл повернут на 90^o вокруг оси [001] кристалла так, что взаимное расположение второго кристалла и пучка, дифрагированного в первый порядок после прохождения им первого кристалла, идентично расположению пучка и первого кристалла на входе, а указанное средство преобразования электрических колебаний в ультразвуковые каждого кристалла выполнено в виде одной пластины из ниобата лития с толщиной 11-13 мкм, обеспечивающей создание в кристалле ультразвукового поля при подаче на вход средства преобразования сигнала с частотой, расположенной в диапазоне 140-240 МГц, пластина присоединена к поверхности кристалла, а блок управления работой указанного средства преобразования электрических колебаний в ультразвуковые снабжен дополнительным входом для сигнала внешней синхронизации с работой лазера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.05.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2008        БИ: 21/2008