[发明专利]利用具有多个出射端口的放大器的雕刻

说明书

技术领域

本发明涉及用以更高效地产生印版(printing block)的、对由不同波长的激光二极管组成的多个激光源的掺杂光纤放大(DFA)。

背景技术

在当前的印刷技术中，通过将油墨从印版转移到成像表面来将最终图像传送到基片。所述印版包括感光材料，其中通过用激光源对所选择的区域进行曝光来形成图像。可以通过图案化掩模(膜)来进行曝光，然而，最常见的是通过一般在称为计算机直接制版(CtP)的工艺中直接控制曝光光束来实现该曝光；在CtP系统中，在表面(印版)上扫描激光束，并根据由计算机生成的数据来调制激光的强度。

已知在直接激光成像中使用的一系列印版是由诸如聚合物或橡胶的柔性材料制成以便其可以附着于辊或圆筒以便着墨的柔性(柔)印刷版。当印版上的凸起的图像在印刷过程期间与基片接触时发生油墨转移。为了进行直接激光图像设定，柔性印版由充当下层光聚合物材料的光阻掩模的上层感光材料组成。在第一步骤中，将上层成像(烧蚀)成期望的图案。在随后的步骤中，用紫外线(UV)光对柔性印版进行曝光。所述光聚合物使掩模的未去除区域下面的材料固化，同时在去除区域下面，光聚合物保持其未固化的形式并在随后的显影步骤中被冲掉。为了进行机械支撑，将这两个层置于由柔性聚合物制成的第三基片层上。

其中去除UV曝光和随后的显影步骤的用于产生高分辨率柔性印版的替换方法是直接雕刻到聚合物中。通过借助于激光烧蚀而选择性地去除材料来实现印版的成像。在印版的表面上施加激光一次或多次，直至形成具有所需深度的3D特征。烧蚀的深度取决于材料性质，诸如材料吸收激光能量的能力、吸收深度及材料的其它性质。对于给定材料来说，为了使烧蚀发生，存在激光束的最小要求能量密度，在此阈值以上，制版机(plate setter)的生产率将取决于激光器的功率。

对来自激光源的高功率的此要求常常与高分辨率成像的要求相矛盾。为了使激光器提供适当的成像分辨率，激光光斑必须具有被聚焦至特定光斑尺寸的能力。然而，由于衍射效应，存在激光光斑可以被聚焦至的尺寸的基本最小值，该基本最小值取决于激光源的波长和激光束的角散度。

以由理论极限设置的最小角散度被聚焦至特定光斑尺寸的激光光斑被称为是衍射受限的。通过所谓的M²模型来提供激光束超过此理论极限多少的定量度量。(由Thomas Johnston和Michael Sanset在Ed.G.F.Marshal的“Handbook of Optical and Laser Scanning”中)讨论了通过“M²模型”对激光束的表征。本质上，由以下公式给出由激光源和用来使激光束聚焦的理想透镜产生的光斑：

其中，λ是激光源的波长，f是成像透镜的焦距，且D是透镜处的输入光束直径。M²可以视为光束散度超过衍射极限的倍数。对于衍射受限光束，M²＝1。发射波长λ＝10.6λm的光的CO₂激光器是由于长波长而受到限制的普遍激光器系统的示例。另一方面，高功率激光二极管通常被设计为以低于1λm的波长发射，但只有用具有相当大的散度即M²比一(unity)大许多倍的多模激光器腔才能实现大功率发射。

出于这些原因，以及随着光纤激光器技术的出现，基于掺镱(Yb)玻璃光纤的光纤激光器作为用于高功率激光器应用的选择技术而出现，从而提供高光束质量：M²接近于一，以及λ≈1.1μm量级的波长。能够发射数百瓦特的光纤激光器可从例如IPG Photonics之类的各种公司购买到。Ed.Michel J.F.Digonnet的第二版“Rare Earth Doped Fiber Lasersand Amplifiers”给出了对光纤激光器的评论。

虽然单个光纤激光器能够提供充足的输出功率，但存在对可以在CtP系统中使用的单个激光束的功率的实际限制。按照惯例，在CtP中，将印版夹紧到转鼓并沿着平行于旋转轴的轴在印版上扫描激光束。该生产率可以表示为每单位时间处理的印版材料的总面积。因此，为了利用来自激光源的增大的功率来提高制版机的生产率，需要使鼓快速旋转。同样地，如果使用被称为“平板式”或“绞盘式”的线性扫描法，则相对于激光束线性地扫描印版，因此需要提高线速度。