[发明专利]在内处理透明体时形成在表面附近的激光标记

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在透明体内产生位于该透明体表面下方的标记的方法。本发明尤其涉及一种对具有层系统的透明体产生标记的方法。

背景技术

针对本发明的目的，概念“玻璃”完全一般化地被视作一种透明体。如果射线的透入深度至少是光波长的1/10，则在这种关联下就认为体对该光波长是透明的。

用激光射线对玻璃进行内处理(Innenbearbeitung)是公知的。在Laser Magazin 1/95第16及以后的页中例如描述了一种方法，其中采用Nd:YAG激光的激光射线来实现对玻璃的内处理。在此通过形成合适的射线形状保证在玻璃表面上的射线强度远低于破坏阈值。聚焦要在玻璃部件的内部才会导致强度高于破坏阈值。相互作用引起了伴随着开裂的局部融化，该开裂从外部用肉眼就可看见。为了处理采用波长为λ＝1.064μm的Nd:YAG激光射线。该射线在玻璃中的强度非常高而＞1GW/cm²时由于非线性的光效应导致自动聚焦，并最终导致异常吸收，这种异常吸收作为玻璃中的融化区域而可以被注意到。在该文献中提到，在石英玻璃中就融化区域的最小伸展幅度来说达到了最佳的结果，其中达到大约100μm。但是根据该文献，该结果只能用这样一种衬底达到，即该衬底的玻璃外表面具有很高的表面质量。在Laser Magazin中提到，表面上的极小的污染以及表面粗糙度就会导致破坏强度阈值的极大下降，并由此引起对表面的不期望的相互作用。一方面对于市场上常见的硅酸盐玻璃该结果的可再现性较低，并且会导致处理区域进一步扩大。对于玻璃材料SF6，观察到已经在玻璃表面上产生了射线吸收。

在Laser Magazin中虽然讨论了处理区域的伸展幅度，但是没有提到该处理区域可以属于什么样的玻璃深度。很明显从已经接受的来看这是厚的衬底(＞1mm)。在该文献中谈到石英玻璃的材料厚度为20mm。尤其是扩大了的自动聚焦轨迹的出现以及实际处理区域之后的干扰区域(参见图3)表明了一个受到干扰的区域，该区域远远大于1mm。因此对厚度低于1mm的玻璃形成标记是不可能的。

EP0543899也公开了一种用于在玻璃体中产生标记的方法，其中采用1.064μm的Nd:YAG激光的射线。

该公知方法的缺陷在于，在此在激光射线的实际聚焦区域之外也会发生玻璃的改变。由此引起，可以通过玻璃的局部融化解释的、小气泡类型的改变突然地、几乎爆炸性地出现。由此通过相邻地排列标记点而产生的标记必须与玻璃体的表面之间具有一定的最小间距。在根据EP0543899的方法中，玻璃体中的标记与表面的最小间距大约是1mm，从而为了避免破裂危险玻璃体的总厚度必须为至少3mm。但在实际中通常必须对玻璃板形成标记，而玻璃板本身的厚度只有1mm。

在EP1051365中提出了一种方法，该方法可以在表面之下对只有1mm厚的玻璃板形成标记。该标记可以形成而不必将标记传递到表面。这是通过对该标记形成选择这样一种波长来达到的，即待形成标记的衬底已经可以吸收该波长。优选透射系数在平稳水平(Plateauniveaus)的60％到95％之间。将吸收最小的波长范围的透射系数称为平稳水平。其优点是在玻璃材料本身内的破坏阈值下降到可以采用比较小的强度，而且由此表面上的可能的污染或表面粗糙不再起什么作用。此外在玻璃中的该平稳水平的限制与玻璃的纯度无关地可以很好再现地得到确定，从而即使在按照标准的玻璃中也能达到可再现的结果。

但是在该解决方案中的问题是，波长必须与相应的衬底材料匹配，因为不同的玻璃具有不同的平稳水平。例如，如果必须对石英玻璃形成标记，该方法在经济上就没有什么利润，因为石英玻璃本身在UV区域内还表现出非常高的透射系数。对于非石英玻璃，另一个缺点是因为在EP1051365中使用了UV光。UV光在玻璃体中的最终透入深度(由于吸收而导致)限制了处理深度。因此如果要穿过衬底而紧接在表面下面形成标记，EP1051365中提出的方法就不合适。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种如何借助激光射线在玻璃表面附近对玻璃进行内处理而不会在此过程中改变玻璃表面的可能，该激光射线具有位于玻璃的透射曲线的平稳区域内的波长。对应于本发明的解决方案无需特别纯的玻璃类型，对玻璃表面的表面质量也没有特殊要求。