Método y dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz,

según los cuales se hace incidir, el correspondiente haz de luz (1), sobre un espejo (8) que es colineal con el centro (6) de una circunferencia virtual (3) y con el punto (4) de convergencia de los diferentes haces de luz, en donde se genera la correspondiente interferencia. Desde el espejo (8) el haz de luz (1) es dirigido hasta un espejo (2) capaz de ser selectivamente posicionado a lo largo de dicha circunferencia virtual (3), siendo dirigido ese haz de luz (1) desde este espejo (2) hasta el punto (4) de convergencia; de forma que variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) cambia la dirección del haz de luz (1), sin variar la longitud del camino óptico recorrido por el haz de luz (1) desde el espejo (8), al espejo (2) y desde éste al punto de convergencia (4)

Método y dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz.

Sector de la técnica

El objeto de la presente invención está relacionado con un método para cambiar la dirección de un haz de luz y con el dispositivo para llevar a efecto dicho método, estando todo ello especialmente diseñado para su aplicación dentro del campo de la litografía por interferencia de rayos láser, si bien esta aplicación no puede ser considerada en sentido limitativo.

Estado de la técnica

Dentro de la técnica conocida como litografía por interferencia de rayos láser es necesario dirigir una serie de rayos láser hacia un punto de incidencia, en donde se va a producir la correspondiente impresión de patrones, al hacer coincidir sobre el material de aplicación diferentes haces de láser.

Esta técnica exige de un control de la orientación de los rayos de láser para que todos ellos converjan de la manera más exacta posible hacia el punto de incidencia.

Dentro de las realizaciones más habituales se recurre al empleo de espejos, para conseguir la orientación de los rayos de láser. En este sentido se conocen ya dispositivos de laboratorio en los que los espejos son orientados manualmente, mediante la intervención de personal muy especializado, para poder obtener finalmente la geometría de las estructuras que se deseen realizar mediante esta técnica de litografía por interferencia de rayos láser.

Cuando se utilizan láseres pulsados, cuyos haces se forman por pulsos de alta potencia, frente a los haces de onda continua, es fundamental que la distancia del camino que recorren los distintos rayos, hasta llegar al punto de incidencia, sea la misma de manera que los pulsos llegan en el mismo segmento temporal y la interferencia será más eficiente.

Objeto de la invención

De acuerdo con esto, la presente invención propone un método y un dispositivo que permite orientar un haz láser sobre un punto de interferencia ajustando la posición de un conjunto de espejos sin cambiar la longitud del camino óptico que recorre el haz de luz; de manera que se asegura una eficiente interferencia independientemente de la posición que ocupe dicho conjunto de espejos.

Además, ello se consigue de forma que puede automatizarse este ajuste de espejos, evitando con ello el tener que recurrir a personal muy especializado, a la vez que asegura en mayor medida la precisión de los ajustes posicionales.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra en esquema la disposición de los componentes básicos de un dispositivo que permite ejecutar el método de ajuste objeto de la presente invención.

La figura 1a es un esquema como el de la figura 1 pero con una variante en la colocación de los espejos (7 y 8).

La figura 2 muestra, según un posible ejemplo de realización práctica, el dispositivo representado en esquema en la figura 1.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con el objeto de la presente invención y tal como se ha representado esquemáticamente en la figura 1 se considera un haz láser (1) que rebota en un espejo (7) y se dirige hacia otro espejo (8) que, a su vez dirige el haz (1) hacia un espejo (2), desde el que es rebotado el haz (1) hasta un punto (4), en donde el haz (1) converge con otros haces láser, no representados, para formar la correspondiente interferencia.

Sin variar en nada la esencia de la invención y tal como se aprecia en la figura 1a se puede modificar la posición relativa entre los espejos (7 y 8); de manera que en el caso de la figura 1 el espejo (7) es el más próximo al centro (6); mientras que con la geometría de la figura 1a es el espejo (8) el más próximo al centro (6).

El espejo (2) va montado con posibilidad de desplazarse siguiendo una trayectoria circunferencial (3), cuyo radio se corresponde con la distancia entre el centro (6) de esta circunferencia y la posición del espejo (2).

Entre los dos puntos definidos por el centro (6) de la circunferencia y el punto de convergencia (4) se define un eje (5) en el que se encuentran asimismo los centros de los espejos (7) y (8); de manera que la trayectoria (7-8) se encuentra en el eje (5) y tanto los centros de los espejos (7) y (8) como el centro (6) y el punto (4) se encuentran en una misma recta que es la que define al eje (5).

Con esta disposición, la longitud del camino del haz láser (1) que sigue desde el espejo (7) al espejo (8) y desde este al espejo (2), para terminar en el punto (4), es siempre la misma, no variando la longitud total de este camino, con independencia de donde se encuentre situado el espejo (2), a lo largo de la circunferencia (3).

De acuerdo con esta premisa de no variar la longitud del camino óptico, aunque varíe la posición del espejo (2), el método objeto de la presente invención propone hacer incidir un haz de luz (1) sobre un espejo (8) colineal con el centro (6), de una circunferencia virtual (3), y con el punto (4), de convergencia de los diferentes haces de luz, para la creación de la correspondiente interferencia. Y también propone que desde el espejo (8) el haz de luz (1) sea rebotado hasta un espejo (2) capaz de ser selectivamente posicionado a lo largo de dicha circunferencia (3); siendo dirigido dicho haz desde el espejo (2) hasta el punto (4) de convergencia; todo ello de manera que variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) se puede modificar la orientación del haz láser (1) incidente sobre el punto de convergencia (4) sin variar la distancia desde el espejo (8) al espejo (2) y desde este al punto (4).

Asimismo y de acuerdo con la invención, este método propone también que el haz de luz (1) que incide en el espejo (8), lo haga siguiendo una trayectoria paralela al eje (5); el centro del espejo (8) se sitúa sobre el eje (5) y tiene capacidad de girar sobre ese mismo eje siguiendo al espejo (2) que se desplaza por la circunferencia virtual (3) girando también respecto del eje (5). Para conseguir que el haz láser incida sobre el espejo (8) colineal al eje (5) se dispone del espejo (7), que no es móvil y se sitúa en el mismo eje (5).

Para llevar a cabo este método, se ha diseñado un dispositivo del que, en la figura 2 se representa un posible ejemplo no limitativo de realización práctica.

Según la realización del dispositivo representada en la figura 2 se disponen dos espejos (2 y 2') con posibilidad de desplazarse siguiendo la circunferencia virtual (3). Sin alterar en nada la esencia de la invención, el dispositivo puede presentar un solo espejo (2), dos o más de dos, según sea el número de haces controlados que se precise disponer.

Siguiendo con la realización representada en la figura 2, sobre la trayectoria de la circunferencia virtual (3) van montados también otros dos espejos (2a) y (2b), estos sin capacidad de moverse siguiendo dicha circunferencia virtual (3); de forma que este dispositivo es de cuatro haces, dos controlados, identificados con las referencias numéricas (1 y 1') y los otros dos fijos, identificados por (1a y 1b), pudiendo combinar haces de luz controlados (1, 1'...1ⁿ) con haces de luz de trayectoria fija (1a, 1b...1n).

El mecanismo automático ideado para mover el espejo (2) y orientar el espejo (8) para que le siga a aquel, es básicamente igual al del mecanismo automático de los espejos (2' y 8').

En el caso de los espejos (2 y 8), un motor (14) establece el giro de un eje motor (12) que a través de los correspondientes elementos de transmisión transmite el movimiento a piezas de soporte (9 y 15) respectivamente, sobre las que van montadas los espejos (2 y 8).

Los elementos de transmisión pueden ser cualquiera de las soluciones de transmisión que se conocen hasta ahora o que puedan desarrollarse en un futuro. Se ha comprobado que una transmisión por cable funciona correctamente y es la utilizada hasta ahora, si bien y en las figuras adjuntas se ha representado, por facilitar la apreciación visual, una transmisión mediante sendos piñones (11 y 13) acoplados a unos sectores dentados (10 y 16).

El giro del motor (14) se traduce en el giro sincronizado de las piezas de soporte (9 y 15). El giro de la pieza de soporte (9) se traduce en el desplazamiento del espejo (2) siguiendo la circunferencia virtual (3).

El giro sincronizado de...

1. Método para cambiar la dirección de un haz de luz, caracterizado porque se hace incidir, el correspondiente haz de luz (1), sobre un espejo (8) que es colineal con el centro (6) de una circunferencia virtual (3) y con el punto (4) de convergencia de los diferentes haces de luz, en donde se genera la correspondiente interferencia; y porque desde el espejo (8) el haz de luz (1) es dirigido hasta un espejo (2) capaz de ser selectivamente posicionado a lo largo de dicha circunferencia virtual (3), siendo dirigido ese haz de luz (1) desde este espejo (2) hasta el punto (4) de convergencia; de forma que variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) cambia la dirección del haz de luz (1), sin variar la longitud del camino óptico recorrido por el haz de luz (1) desde el espejo (8), al espejo (2) y desde este al punto de convergencia (4).

2. Método para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la anterior reivindicación, caracterizado porque el haz de luz que incide sobre el espejo (8) se le hace seguir una trayectoria paralela al eje (5).

3. Método para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones, caracterizado porque el haz de luz (1) que incide sobre el espejo (8) proviene de un espejo (7) situado sobre el eje (5).

4. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, caracterizado porque, al menos, un espejo (2) va montado en una pieza de soporte (9) capaz de trasladar a aquel siguiendo una trayectoria a lo largo de una circunferencia virtual (3), cuyo centro (6) es colineal con el punto de ubicación de un espejo (8) y con el punto (4) de convergencia en donde se ha de generar la correspondiente interferencia; y porque un haz de luz (1) que incide sobre el espejo (8) es rebotado hacia el espejo (2) y desde este es dirigido al punto de convergencia (4); de forma que, variando la posición del espejo (2) a lo largo de la circunferencia virtual (3) cambia la dirección del haz de luz (1), sin variar la longitud del camino óptico recorrido por el haz de luz (1) desde el espejo (8), al espejo (2) y desde este al punto de convergencia (4).

5. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta reivindicación, caracterizado porque la pieza de soporte (9) del espejo (2) va montada con posibilidad de giro alrededor de un eje (5), en el que se sitúan el centro del espejo (8), el centro (6) de la circunferencia virtual (3) y el punto de convergencia (4); y porque asimismo el espejo (8) va montado sobre una pieza de soporte (15), capaz de girar respecto de dicho eje (5), estando sincronizados los giros de las dos piezas de soporte (9 y 15).

6. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta y quinta reivindicaciones, caracterizado porque, según una realización preferente, el giro de las piezas de soporte (9 y 15) se lleva a cabo mediante el accionamiento de un motor común (14).

7. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta reivindicación, caracterizado porque puede posicionar uno o más haces de luz y porque puede combinar haces de luz controlados (1, 1'...1ⁿ) con haces de luz de trayectoria fija (1a, 1b...1n).

8. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta y séptima reivindicaciones, caracterizado porque en el caso de un dispositivo de cuatro haces (1, 1', 1a y 1b), sobre la misma circunferencia virtual (3) sobre la que se sitúa el espejo (2) para el haz de luz controlado (1) se sitúa también un espejo (2') para el haz de luz controlado (1') y sendos espejos (2a y 2b) para los haces de luz de trayectoria fija (1a y 1b).

9. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta y séptima reivindicaciones, caracterizado porque sobre el mismo eje (5) sobre el que se sitúan los espejos (7 y 8) del haz de luz controlado (1) se sitúan unos espejos (7' y 8') para el haz de luz controlado (1').

10. Dispositivo para cambiar la dirección de un haz de luz, en todo de acuerdo con la cuarta, séptima, octava y novena reivindicaciones, caracterizado porque los espejos (2' y 8') se mueven sincronizadamente entre sí con una solución mecánica preferentemente coincidente con la de los espejos (2 y 8).