什么是衍射光學(xué)元件?
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發(fā)布時(shí)間:2023-02-09 14:54:44
在許多平板顯示工藝中,有源屏幕層通常非常薄,使得加工極具挑戰(zhàn)性。為了解決這個(gè)問題,屏幕層通常用一種特殊的粘合劑粘合到載體晶片上,以便于進(jìn)行加工。在經(jīng)過粘合和處理之后,必須通過化學(xué)/機(jī)械工藝或者越來越普遍的激光剝離技術(shù)將有源層從載體晶片上剝離。
與其他方法相比,激光紫外剝離更加清潔、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保,正迅速成為平板顯示器生產(chǎn)中優(yōu)先的剝離方法。通常,在不損壞屏幕層的情況下,在晶片上掃描出一條細(xì)長(zhǎng)的紫外激光能量線,以實(shí)現(xiàn)高速率和良好的剝離均勻性。這條線的厚度為20-50 μm,長(zhǎng)度為100 mm以上,需要使用大型圓柱形光學(xué)元件,因?yàn)檫@種光學(xué)元件難以生產(chǎn)、安裝和對(duì)齊。
通過使用單個(gè)定制衍射光學(xué)元件(DOE)的替代方法可以與單模紫外激光器和標(biāo)準(zhǔn)F-theta掃描透鏡結(jié)合使用,以在長(zhǎng)達(dá)100 mm的線上生成統(tǒng)一的集成強(qiáng)度掃描線。 在我們深入研究這一點(diǎn)之前,先講一些衍射光學(xué)元件的基礎(chǔ)知識(shí)以及它們是如何產(chǎn)生的。
衍射光學(xué)元件是一種透射式相位掩模,它可以對(duì)通過它的激光的波前施加任意相位。這一相位改變了激光遠(yuǎn)場(chǎng)的光束強(qiáng)度,使衍射光學(xué)元件(通常稱為衍射透鏡)能夠?qū)馐M(jìn)行整形或分束。定制的衍射光學(xué)元件可以設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)的焦點(diǎn)(即遠(yuǎn)場(chǎng))處提供任何期望的強(qiáng)度分布,例如,包括分束和平頂線成形功能的組合。
衍射光學(xué)元件的市場(chǎng)非常多樣化,因?yàn)樗鼈冇糜谠S多激光應(yīng)用,例如材料加工、美容醫(yī)學(xué)、計(jì)量學(xué)、AR/VR等。
衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助方法,例如迭代傅里葉變換法,優(yōu)化定制衍射光學(xué)元件的相位,從而產(chǎn)生所需的強(qiáng)度分布。在相位設(shè)計(jì)之后,通過半導(dǎo)體方法生產(chǎn)定制的衍射光學(xué)元件,其中相位輪廓被光刻寫入和蝕刻。
生產(chǎn)完成后,必須對(duì)工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的衍射光學(xué)元件進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試,以驗(yàn)證其性能。因?yàn)樗鼈兺ǔS糜诟邇r(jià)值、高功率的激光系統(tǒng),其中不合格的元件可能會(huì)損壞其他系統(tǒng)的組件。 該測(cè)試通過光學(xué)和地形構(gòu)造兩種方式進(jìn)行(以驗(yàn)證產(chǎn)生的相位是否符合計(jì)劃)。
定制衍射光學(xué)元件作為配置柱形光學(xué)元件的剝離直線發(fā)生器
通過使用定制的衍射光學(xué)元件和F-theta聚焦透鏡,可以產(chǎn)生高度均勻的平頂紫外線。但是,制造公差限制了衍射光學(xué)元件光束整形器的角度,因此對(duì)于所有市售的掃描透鏡,這樣的線不超過20 mm長(zhǎng)??朔@一限制的有效方法是添加另一個(gè)衍射光學(xué)元件,衍射分束器,以微小的角度旋轉(zhuǎn),使得分割線以類似階梯的方式排列,通過旋轉(zhuǎn)角度控制重疊。
通過調(diào)整定制衍射光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn),可以精確地控制拼接,從而在F-theta的整個(gè)視場(chǎng)上產(chǎn)生均勻的掃描線,即大于100 mm的范圍。
帶有單個(gè)定制 DOE 和 F-theta 透鏡的激光剝離線的階梯式概念
一旦找到正確的角度,這兩種衍射光學(xué)元件就可以在設(shè)計(jì)中組合成一個(gè)單獨(dú)的定制衍射光學(xué)元件,從而產(chǎn)生線形階梯。 因此,可以通過使用單模UV激光器、單個(gè)衍射光學(xué)元件和F-theta透鏡來生成100 mm的高均勻度線,而無需大型高質(zhì)量的圓柱形光學(xué)元件和變形系統(tǒng)。
答:激光剝離是一種工藝,通過向載體晶片施加高激光強(qiáng)度的激光紫外線,將薄層從載體晶片上分離出來,通常形狀為長(zhǎng)度達(dá)到100 mm或以上,厚度為(< 50 μm)的更長(zhǎng)的細(xì)線,需要大型柱面透鏡。
答:通過使用具有線光束成形器和多點(diǎn)衍射分束器的單模紫外激光器,并使用標(biāo)準(zhǔn)F-theta透鏡聚焦所得光束,可能產(chǎn)生超過100 mm長(zhǎng)度和衍射受限厚度的拼接線,而無需任何柱面光學(xué)元件。一旦找到實(shí)現(xiàn)拼接的正確旋轉(zhuǎn),這兩個(gè)衍射光學(xué)元件就可以組合成一個(gè)單一的定制衍射光學(xué)元件。
答:激光剝離衍射光學(xué)元件是一種透明窗口片狀的光學(xué)元件,通過在不同區(qū)域產(chǎn)生可變延遲來控制激光束的相位。這是通過在衍射光學(xué)元件表面的不同點(diǎn)將玻璃蝕刻到不同的高度來實(shí)現(xiàn)的。
問:如何設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試DOE?
答:每個(gè)定制衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)都是使用基于計(jì)算機(jī)的工具完成的,這些工具定義了較佳相位輪廓,并考慮了生產(chǎn)公差。 然后使用半導(dǎo)體方法產(chǎn)生相位,并且使用自動(dòng)光學(xué)設(shè)置以及拓?fù)錅y(cè)量來測(cè)試該元件。
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