CN105408049A - 用于获得基材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于获得具有折光指数的调制图案的透明基材的方法。根据所述方法，透明基材借助于以至少一根激光线的形式聚焦在基材上的激光辐射进行照射，在那里该基材至少部分地吸收激光辐射，并且使在基材与聚焦在该基材上的激光线在与激光线的纵向方向(Y)横交的方向(X)中产生相对移动，并且在这种相对移动期间，根据相对移动的速度和图案在相对移动方向(X)中的尺寸对激光线的功率进行时间调制。
Description
本发明涉及用于获得具有调制的光学性质的透明基材的方法。本发明还涉及用于处理透明基材以为该透明基材提供调制的光学性质的装置和涉及具有调制的光学性质的透明基材。
通过在基材的表面上产生纹理或者图案来调制基材的光学和/或美学性质是已知的。为了产生表面纹理，传统技术尤其是雕刻、喷砂或者酸蚀。为了产生图案，传统技术尤其是丝网印刷或者平版印刷。然而，这些技术是局部化技术，其难以用于大尺寸基材并且引起相对小的生产速率，或者是整体技术，其没有最佳的分辨率。这些技术中某些，特别地酸蚀和平版印刷，由于使用的化学产品还具有风险，这使它们在工业规模上的使用复杂化。
为了为基材提供特定的光学和/或美学性质，还已知在空间上调制该基材的折光指数。通过这种折光指数的调制，特别地可以调节该基材的光散射性质，尤其用于光提取目的，例如用于OLED(有机发光二极管)，或者用于光集中目的，例如用于太阳能电池组件。通过调制该基材的折光指数，还可以调节它的光衍射性质，尤其出于重定向光的目的。光的重定向在使用自然光的照明应用中是特别所希望的，在该应用中希望获得自然光的更好分布以改善视觉舒适性。在表面上或者在基材体积中产生折光指数的调制图案还可以允许改变该基材的外观(出于美学的目的)。
一种允许在无机玻璃基材中产生折光指数的调制图案的传统技术是离子交换。使用这种技术，通过在玻璃中包含的至少一种元素和由与玻璃接触的介质提供的至少一种元素之间的离子交换局部地改变该基材的玻璃基质的组成。尤其可以使用由与玻璃接触的银盐提供的银原子来交换在玻璃中包含的钠原子。这种离子交换，其通过在电场下的迁移进行实施，允许在该玻璃的厚度中产生具有受控形状的区域的交替，其中折光指数从一个区域至另一个区域发生变化，而不改变该玻璃的表面的初始外貌。然而，离子交换具有是缓慢的并且昂贵的方法的缺点，它涉及多个步骤。而且，离子在该基材内部能够达到的深度是受限制的。
本发明更特别地通过提供用于获得具有调制的光学性质的透明基材的方法用于克服的正是这些缺点，该方法是经济的、简单的和快速的，允许获得高生产率，这种方法保证用于调制该基材的光学性质的高分辨率水平，这种方法甚至适用于大尺寸基材并且此外是特别灵活的以便在生产线上允许(对于同一基材或者从一个基材至另一个基材)的光学性质在空间结构中的快速转变。
为此目的，本发明一个主题是用于获得具有调制的光学性质，包含折光指数的调制图案的透明基材的方法，特征在于借助于以至少一根激光线的形式聚焦在基材上的激光辐射来照射透明基材，在那里该基材至少部分地吸收激光辐射，并且特征在于在基材与聚焦在该基材上的激光线之间沿着与激光线的纵向方向横交的方向产生相对移动，并且特征在于在这种相对移动期间，作为相对移动速度和图案沿着相对移动方向的尺寸的函数来时间(temporellement)调制激光线的功率。
在本发明的范围中，"激光线"是以具有比它的横向尺寸更大的纵向尺寸的线的形式聚焦的激光束，其通过一个或者数个激光源产生和其沿着该线的纵向方向的所有点同时地由一个或多个激光源进行照射。因此，激光线通过同时由一个或多个激光源照射该线的整个表面而获得。
在本发明的范围中，方向(当它与另一个方向形成非零角度时)是相对于该另一个方向是横向的。而且，在本发明的范围中，基材，当它让光至少部分地穿过它时，是透明的。
对其施用根据本发明的方法的基材在激光辐射的波长必须是至少部分吸收性的，特别地在这种波长具有至少1%/mm，优选地至少10%/mm的吸收。
在本发明的范围中，对其施用该方法的基材可以是裸露的基材，以及经涂覆的基材，即在它的至少一个面上包含涂层。当然，甚至在经涂覆的基材的情况下，使用本发明方法产生的折光指数的调制图案是基材本身的折光指数的调制图案。然而，不排除的是，所述或者每个涂层也可以受激光处理的影响，但是在这种情况下，它将必然是(除该基材之外)也受到这种影响。其中仅仅该基材的涂层，而不是基材本身通过激光辐射进行处理的情况不包括在本发明的范围内。当基材被涂覆时，所述或者每个涂层必须使激光辐射通过至基材，并因此在激光辐射的波长处必须不是过于反射性的或者吸收性的。
本发明人已经观察到，当透明基材使用激光束进行照射时，基材的结构局部地产生由热引起的永久改变，其在无机玻璃基材的情况下与热淬火效应相似，由此局部地产生基材的折光指数的改变。本发明人已经使用这种效应以在在基材的表面上或者内部中形成折光指数的调制图案。在实践中，这种图案通过使至少一根在焦平面上具有适当强度的激光线聚焦在基材上并通过随着时间调制这种激光线的功率而获得，同时该基材和激光线进行相对移动。由于激光线的功率随着时间改变，基材的折光指数在相对移动期间在空间上进行调制。
根据本发明的方法允许在透明基材中产生任何类型的折光指数的调制图案，其通过调节激光线的功率作为在基材和激光线之间的相对移动速度的函数和作为期望图案的空间结构的函数的时间调制(modulationtemporelle)来进行。有利地，这种方法可适用于任何尺寸的基材，包括大尺寸的基材，因为激光线的长度可以简单地进行调节以对应于期望图案的尺寸。激光线的功率的时间调制可以是特别响应性是，由此允许获得高分辨率水平和高生产率。凭借本发明，可以快速地获得折光指数的调制图案，甚至对于大尺寸基材也如此，这不是通过使用点激光束进行扫描的情况。此外，凭借响应性调制该激光线的功率的可行性，根据本发明的方法允许在生产线上对折光指数调制的空间结构进行快速改变，无论对于同一个基材或者在该生产线上从一个基材至另一个基材。
该基材可以是由无机玻璃，尤其选自氧化物玻璃、卤化物玻璃、硫化物玻璃、硫属元素玻璃(verredechalcogénure)的无机玻璃制成的基材。该氧化物玻璃可以是硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟磷酸盐或者铋酸盐。该卤化物玻璃可以是BeF2、ZrF4、InF3或Cd-Zn-Cl类型。硫化物玻璃可以是Ga-La-S。硫属元素玻璃可以是Se-As。作为变型，基材可以是由有机聚合物制成的基材，有机聚合物尤其选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二酸亚乙酯(PET)、聚萘二甲酸亚乙酯(PEN)或者含氟聚合物，如乙烯-四氟乙烯(ETFE)。该基材可以是平面的或弯曲的，甚至是挠性的。它还可以是着色的或者无色的。
该基材有利地具有至少一个大于或等于0.5m，尤其1m，甚至2m甚至3m的维度。优选地，该基材的主面的表面积大于或等于1m2，更优选地大于或等于1.4m2。在一种有利的实施方案中，经处理的基材是具有1.3m长度和1.1m宽度的平行六面体。在由玻璃制成的基材的情况下，该基材的厚度通常在0.5毫米和19毫米之间，优选地在0.7毫米和9毫米之间，尤其在2毫米和8毫米之间，甚至在4毫米和6毫米之间。由有机聚合物制成的基材可以具有显著更小的厚度，例如在25微米和100微米之间的厚度。
优选地，激光线通过包括一个或多个激光源和用于成形和重定向的光学器件的组件产生。
该激光源通常是激光二极管或者纤维或者盘状激光器。激光二极管允许以经济方式获得相对于供应的电功率而言高的功率密度并且在体积上是小的。纤维激光器的体积进一步被减小，并且获得的线性功率密度(puissancelinéique)可以是甚至更高的，然而需要更高的成本。
术语“纤维化激光器”表示其中产生激光的位置相对于释放该激光的位置在空间上是偏移的激光器，激光借助于至少一种光学纤维进行释放。
在盘状激光器的情况下，激光在谐振腔中产生，呈盘状(例如薄的Yb:YAG薄盘(约0.1毫米厚度))形式的发射介质位于该谐振腔中。由此产生的光被偶合至一个或多个被引导向处理地点的光学纤维中。
所述或者每根激光线的辐射的波长有利地在100nm至2000nm，特别地100至350nm或者800至1000nm的范围内。根据被处理的基材的吸收谱，它可以适合于使用在选自808nm、880nm、915nm、940nm或者980nm的波长发射功率的二极管激光器，或在紫外线区域(在100nm和350nm之间，尤其在240nm和300nm之间)中发射辐射的受激准分子激光器。作为变型，所述或者每根激光线的辐射的波长可以在5微米至15微米的范围中，对于吸收这种辐射的涂层，这可以使用CO2激光器得到。在盘状激光器的情况下，波长是例如1030nm(对于Yb:YAG激光器的发射波长)。对于纤维激光器，波长是例如1070nm。
在非纤维化激光源的情况下，用于成形和重定向的光学器件优选地包含透镜和反射镜并且用作为用于使该辐射定位、均匀化和聚焦的工具。定位工具具有将由激光源发射的辐射沿着线进行布置的功能。它们优选包含反射镜。用于均匀化的工具具有使激光源的空间轮廓重叠以获得沿着整根线为均匀的线性功率密度。用于均匀化的工具优选地包含允许入射光束分成次级光束并且使所述次级光束重新结合为均匀线的透镜。用于辐射的聚焦工具允许使辐射以具有希望长度和宽度的线的形式聚焦在待处理的基材上。聚焦工具优选包含聚光透镜。
在纤维化激光源的情况下，用于成形的光学器件优选地以设置在所述或者每个光学纤维的出口处的光学头的形式进行分组。该用于使所述光学头成形的光学器件优选包含透镜、反射镜和棱镜，并且用作为用于使辐射转化、均匀化和聚焦的工具。转化工具包含反射镜和/或棱镜并且用来使在光学纤维的出口获得的圆形光束转化为各向异性的线形状的非圆形光束。为此，转化工具提高了光束沿着它的轴之一(激光线的快轴，或者宽度轴)的品质和减小该光束沿着另一个轴(该激光线的慢轴，或者长度轴)的品质。用于均匀化的工具使激光源的空间轮廓重叠以获得沿着整根线的均匀的线性功率密度。用于均匀化的工具优选地包含允许入射光束分成次级光束和使所述次级光束重新结合为均匀线的透镜。最后，用于使辐射聚焦的工具允许使辐射以具有希望长度和宽度的线的形式聚焦在工作平面上，即在要处理的基材的表面上或者体积中。聚焦工具优选地包含聚焦反射镜或者聚光透镜。
该用于成形和重定向的光学器件，尤其用于定位的工具可以手动地或者使用允许远距离地调节它们的位置的调节器进行调节。这些调节器，其通常是马达或者压电传感器，可以是手控的和/或自动控制的。在后者情况下，优选使调节器与检测器以及与反馈回路连接。
该激光组件的至少一部分，甚至激光组件整体，优选地被设置在密封的容纳器中，该容纳器有利地进行冷却，尤其气冷的，以便确保它们的热稳定性。
在本发明的范围中，该激光线的“长度”理解为该激光线的最大维度，即该激光线沿着它的纵向方向的维度，和该激光线的“宽度”理解是该激光线在与它的纵向方向垂直的方向中的维度。如在激光领域中通常的是，该激光线的宽度w对应于在该光束的轴(在这里辐射的强度为最大值)和点(在这里辐射光束的强度等于最大强度乘以1/e2)之间沿着这种垂直方向的距离。如果该激光线的纵向轴被取名为x，可以沿着这种轴定义宽度分布，取名为w(x)。
根据一种特征，所述或者每根激光线的平均宽度在10微米和1000微米之间，优选地在30微米和200微米之间。在整个本说明书中，术语“平均”理解为表示算术平均值。在该激光线的整个长度上，宽度分布是是狭窄的以当在基材中产生该折光指数的调制图案时确保沿着该激光线的均匀处理。如此，在最大宽度和最小宽度之间的差值优选为该平均宽度的值的最多10%，更优选地最多5%甚至3%。
所述或者每根激光线的长度优选地为至少10厘米，优选地在从20cm或者30cm至3m的范围中。优选地使用单一激光线以照射该基材的全部或者部分宽度。然而，还可以使用多个使它们的纵向方向彼此平行进行排列的激光线，该激光线任选地是分开的。
根据一种特征，该激光线使得该激光线的长度与该激光线的平均宽度的比率大于或等于10，优选地大于或等于30。根据一种优选特征，该激光线的长度与该激光线的平均宽度的比率在30和300000之间。
在一个实施方案中，使该激光线聚焦在该基材的表面上。根据本发明的方法这时允许在基材的表面中获得折光指数的调制图案。
在另一个实施方案中，使该激光线聚焦在该基材的体积中。根据本发明的方法这时允许获得在基材的厚度中的折光指数的调制图案。
根据一个有利的特征，激光线的纵向方向是与在基材和激光线之间的相对移动的方向基本垂直。然而激光线相对于相对移动的方向的其它方向也是可能的，并且通常激光线的纵向方向与相对移动的方向形成任何非零的角度。
在一个实施方案中，激光线保持固定并且基材在相对于该激光线的纵向方向的横交方向中平移移动。有利地，该基材在面对激光线的基本水平面中进行移动。
其它实施方案也是可能的。例如，该基材可以是固定的，而该激光线面对该基材进行移动，尤其使用移动台架。作为变型，基材和激光线同时可以进行移动。在基材和激光线之间的相对移动还可以是不同于平移移动的移动，例如旋转移动或者平移移动和旋转移动的组合。该基材还可以在非水平的平面(例如垂直面，或者在任何其它方向中)中进行移动。
当该基材进行运行，尤其平移运行时，它可以使用任何机械传送工具，例如使用带、辊、平移的托盘、空气垫进行移动。传送系统允许控制和调节该移动的速度。该输送工具优选包括刚性机架和多个辊。如果该基材用柔性有机聚合物材料制成的话，该基材的移动可以使用呈一系列辊形式的薄膜前进系统来实现。在这种情况下，可以通过适当选择在辊之间的距离来确保平面性，同时考虑基材的厚度并因此它的柔韧性，和热处理可以对可能的下垂度的产生具有的影响。
还可以使激光器移动以便调节它相对于基材的距离，其特别地可以在但不仅仅在基材是弯曲的时候是有用的。事实上，优选地，对于所述或者每根激光线，对于在该激光线的焦平面和要处理的基材之间的距离的绝对值是小于或者等于1毫米，尤其0.5毫米，或者0.3毫米甚至0.1毫米。如果用于使基材或者该激光器移动的体系关于在焦平面和基材之间的距离不是足够精确的时候，优选地可以调节在激光器和基材之间的距离。这种调节可以是自动的，尤其借助于在该激光处理上游实施的距离测量进行调节。
该基材和该形成激光线的激光源任何可能的相对位置都是可能的，只要它允许对该基材的表面或者体积进行令人满意的照射。当基材水平地进行布置时，该或者每条激光源通常进行布置以便照射该基材的上表面和/或下表面。还可以使用多个位于该基材任一侧的激光源，该基材可以是水平地、垂直地或者以任何其它倾角进行设置。这些激光源可以是相同的或者不同的。
在该基材和每根激光线之间的相对移动的速度有利地为至少3m/min，特别地4m/min或者5m/min，甚至6m/min或者7m/min，或8m/min甚至9m/min或者10m/min。为了限制当在基材中产生折光指数的调制图案时该基材相对于激光线的位置的不确定性，在基材和每根激光线之间的相对移动的速度在该处理期间相对于它的额定值改变最多10%(相对)，尤其2%，甚至1%。
根据一个有利的特征，该激光线的功率的时间调制通过时间调制该形成激光线的一个或多个激光源的输入电信号而获得。在本发明的范围中，该措辞“激光源的输入电信号”理解为表示提供给该激光源的电流或者提供给该激光源的电功率。
为了获得激光线的功率的时间调制的响应时间(从该一个或多个形成激光线的激光源的输入电信号的时间调制开始)是或长或短的，并且取决于该或者每条激光源的开启和中止时间。因此，使用根据本发明的方法能达到的分辨率，即在相对移动的方向上能够获得的最小图案维度通过该或者每条激光源的开启和中止时间、通过在基材和激光线之间相对移动的速度和通过该激光线的宽度进行确定。激光源的开启和中止时间被定义为为了使从由该源发射的功率(在脉冲激光源的情况下的功率包迹)的额定值的10%变化至90%(或者反之亦然)所需要的时间。因此，对于具有约100微秒的开启和中止时间的激光源，可以获得具有约50微米的在相对移动的方向中的维度的图案。对于具有约2毫秒的开启和中止时间的激光源，可以获得具有约1毫米的在相对移动的方向中的维度的图案。对于具有约20毫秒的开启和中止时间的激光源，可以获得具有约1厘米的在相对移动的方向中的维度的图案。可以通过调制由激光源发射的功率(而不完全地关掉它们)来限制激光源的开启和中止时间的影响。
在本发明的一个实施方案中，通过施用其频率等于在基材和激光线之间的相对移动的速度相对于该图案的周期的比率的激光源的输入电信号的时间调制获得具有空间周期性的折光指数的调制图案。
在本发明的另一个实施方案中，不具有空间周期性的折光指数的调制图案通过在该基材和该激光线的相对移动期间改变该激光源的输入电信号的时间调制而获得。
有利地，当激光线借助于多个独立激光源形成时，该输入电信号的时间调制对于形成激光线的激光源可以是彼此不同的。因此可以沿着该激光线局部地调节功率，由此允许在该激光线的纵向方向中调制该折光指数。这允许进一步提高该基材的折光指数的空间调制中的灵活性。
根据一种特征，该激光线在该焦平面中的平均表面功率密度是高于或者等于103W/cm2。这种功率可以借助于具有高线性功率密度，尤其高于10W/mm的以连续波(CW)方式或者准连续波(QCW)方式运行的激光源，或者借助于较低平均功率尤其低于100mW/mm的脉冲激光源来提供。在脉冲激光源的情况下，用于处理该基材的工艺是更有效率的因为没有时间发生热扩散。激光线在焦平面中的功率必须通过考虑热扩散的影响来进行调节。优选地，该激光线在焦平面中的平均表面功率密度(当激光线使用脉冲激光源产生时)高于或者等于103W/cm2，(当它使用以连续波或者准连续波形式运行的激光源产生时)高于或者等于104W/cm2。
在该方法期间由基材经受的温度为约400℃(在由无机玻璃制成的基材的情况下)和100℃(在由有机聚合物材料制成基材的情况下)。
在一个实施方案中，所述或者每个形成该激光线的激光源是连续波或者准连续波激光源。
在另一个实施方案中，所述或者每个形成该激光线的激光源是脉冲式源。在这种情况下，该发射的脉冲的功率进行时间调制。当该辐射是脉冲化的时候，重复频率有利地是至少10kHz，尤其15kHz，甚至20kHz，以便与所使用的调制和移动速度是可相容的。
在一个实施方案中，该激光线是保持固定的和该基材具有至少一个第一维度和第二维度，所述维度是彼此横交的，该方法包括至少一个第一步骤和第二步骤，使得:
-在第一步骤中，使该基材与它的第一维度平行地并与该激光线的纵向方向横交地进行平移移动，和对该激光线的功率进行时间调制；
-在第二步骤中，使该基材与它的第二维度平行地并与该激光线的纵向方向横交地进行平移移动，和对该激光线的功率进行时间调制。
在这种实施方案中，基材连续地经受至少两个处理步骤，在一个方向中的第一步骤和在与第一处理步骤的方向横交方向中的第二步骤。因此，根据本发明的方法允许使该基材的折光指数根据栅格结构进行结构化，在栅格的至少两个方向上产生。
本发明的另一主题是透明基材的处理装置，其通过在基材中产生折光指数的调制图案用于处理透明基材以为它提供调制的光学性质，这种装置包含：
-一个或多个激光源和能产生至少一根激光线的用于成形和重定向的光学器件；
-在操作中能够沿着与激光线的纵向方向横交的方向产生在基材和激光线之间的相对移动同时使激光线聚焦在基材上的移动工具；
-用于作为相对移动速度的函数和作为图案在相对移动方向上的尺寸的函数对该激光线的功率进行时间调制的工具。
本发明的另一主题是具有调制的光学性质的透明基材，其由未淬火的无机玻璃或者有机聚合物制成，能够通过如上所述的方法获得，包含由一系列并列的线或者线部分形成的折光指数的调制图案，其中该基材的折光指数的值从一根线至另一根线发生改变和对于该基材的折光指数值的变化(与该线的纵向方向横交地进行测量)的特征尺寸是在10微米和1000微米之间，优选地在10微米和200微米之间的公称尺寸的倍数。
根据一种特征，该基材，或者该基材的一部分(其实际上具有折光指数的调制图案)具有至少一个大于或者等于0.5m，尤其1m，甚至2m甚至3m的维度。优选地，该基材的主面的表面积或者该基材的一部分(其实际上具有折光指数的调制图案)的表面积大于或等于1m2，更优选地大于或等于1.4m2。在一种有利的实施方案中，经处理的基材是具有1.3m长度和1.1m宽度的平行六面体。本发明的优点是可以快速地获得折光指数的调制图案，甚至对于大的基材尺寸也如此，具有高分辨率水平。
在一个实施方案中，该基材的折光指数的值从一根线到另一根线连续地变化。因此，该基材的折光指数的调制图案是具有折光指数的(与该图案的并列线或者并列线部分的纵向方向垂直地)连续变化的图案。折光指数的这种连续变化例如可以通过根据正弦信号或者三角类型信号的函数的时间调制激光线的功率而获得。
根据本发明，该折光指数的调制图案可以仅仅在该基材的表面中，在它的一个或多个表面上存在，或者在该基材的体积中存在。
本发明的特征和优点将在从下面的根据本发明的方法和基材的数个实施例的描述中变得明显，这种描述仅仅作为举例并且参考该附图给出，其中:
-附图1是根据本发明的第一种实施方案的具有调制的光学性质的基材的俯视图，该基材通过本发明方法获得，附图1的下部分显示用作为激光源的输入而施用的方形-波类型电功率(实施例1和2)；
-附图2是根据本发明的第二种实施方案的具有调制的光学性质的基材的俯视图，该基材通过本发明方法获得，附图2的下部分显示用作为激光源的输入而施用的正弦-波类型电功率(实施例3)；
-附图3是根据本发明的第三种实施方案的具有调制的光学性质的基材的俯视图，该基材通过本发明方法获得，该方法包括两个连续的在两个彼此垂直方向中的处理步骤，以便产生栅格，附图3的下部分显示在每个处理步骤中用作为激光源的输入而施用的方形-波类型电功率(实施例4)。
实施例1
对以名称SGGPLANILUX由Saint-GobainGlass公司销售的通过浮法获得的并被切割为长度L=6m和宽度=3.3m的长方形的明亮硅钠钙玻璃基材施用根据本发明的方法。
用于实施该方法的激光线由为InGaAs激光二极管类型的激光源形成，该激光源是在900nm和1000nm之间的波长发射的准连续波源。激光线具有3.3m的长度(等于基材的宽度)和50微米的平均宽度。激光线的宽度在该线的长度上是均匀的，使得在最大宽度和最小宽度之间的差值为平均值的3%，即1.5微米。
基材位于辊式传送机上以便在与它的长度平行的方向X上行进。激光线保持固定并且设置在该基材的上表面上方，其中它的纵向方向Y与该基材的行进方向X垂直地(即沿着该基材的宽度)延伸，延伸过该基材的整个宽度。
调节该激光线的焦平面的位置以当基材被放置在传送带上时在该基材的厚度的中心处，该激光线在该焦平面中的平均表面功率密度为105W/cm2。
使基材在激光线下方以10m/min的速度行进，这种速度改变不超过1%(相对)。在该基材在激光线下方的行进期间，作为激光二极管的输入施用方形波类型电功率Pelec，如可以在附图1的底部所看见，该附图1显示Pelec作为时间t的函数的变化。方形波信号Pelec(t)的周期是1.2s和脉冲时间为300ms。
如在附图1中所示，如此获得包含折光指数的调制图案的基材，其中跟该基材的长度平行的其宽度等于5cm的经处理的带与跟该基材的长度平行的其宽度等于15cm的未经处理的带交替。该经处理的带具有相对于未经处理的带的折光指数n1增加约0.01的折光指数n2。
实施例2
如在实施例1中，对以名称SGGPLANILUX由Saint-GobainGlass公司销售的通过浮法获得的并被切割为长度L=6m和宽度=3.3m的长方形的明亮硅钠钙玻璃基材施用根据本发明的方法。
在实施例2中，用于实施该方法的激光线由Yb:YAG盘状激光器类型的激光源形成，该激光器被耦合在300微米纤心直径的光纤中，其在1030nm波长发射。激光线具有3.3m的长度(等于基材的宽度)和50微米的平均宽度。激光线的宽度在该线的长度上是均匀的，使得在最大宽度和最小宽度之间的差值为平均值的3%，即1.5微米。
基材位于辊式传送机上以便在与它的长度平行的方向X上行进。激光线保持固定并且设置在该基材的上表面上方，其中它的纵向方向Y与该基材的行进方向X垂直地(即沿着该基材的宽度)延伸，延伸过该基材的整个宽度。
调节该激光线的焦平面的位置以当基材被放置在传送带上时在该基材的厚度的中心处，该激光线在该焦平面中的平均表面功率密度为105W/cm2。
使基材在激光线下方以10m/min的速度行进，这种速度改变不超过1%(相对)。在该基材在激光线下方的行进期间，施用方形波类型电功率Pelec的控制电压作为激光源的输入，如可以在附图1的底部看见，该附图1显示Pelec作为时间t的函数的变化。如在实施例1中，方形波信号Pelec(t)的周期是1.2s和脉冲时间为300ms。
如此获得如在附图1中所示的包含折光指数的调制图案的基材，其中跟该基材的长度平行的其宽度等于5cm的经处理的带与跟该基材的长度平行的其宽度等于15cm的未经处理的带交替。该经处理的带具有相对于未经处理的带的折光指数n1增加约0.01的折光指数n2。
实施例3
如在实施例1和2中，对以名称SGGPLANILUX由Saint-GobainGlass公司销售的通过浮法获得的并被切割为长度L=6m和宽度=3.3m的长方形的明亮硅钠钙玻璃基材施用根据本发明的方法。
在实施例3中，用于实施该方法的激光线由脉冲激光源形成，该脉冲激光源以400fs的脉冲时间和500kHz的重复率进行脉冲化并且在1040nm的波长发射。激光线具有3.3m的长度(等于基材的宽度)和50微米的平均宽度。激光线的宽度在该线的长度上是均匀的，使得在最大宽度和最小宽度之间的差值为平均值的3%，即1.5微米。
基材位于辊式传送机上以便在与它的长度平行的方向X上行进。激光线保持固定并且设置在该基材的上表面上方，其中它的纵向方向Y与该基材的行进方向X垂直地延伸，即跨越该基材的宽度，延伸过该基材的整个宽度。
调节该激光线的焦平面的位置以当基材被放置在传送带上时在该基材的厚度的中心处，该激光线在该焦平面中的平均表面功率密度为103W/cm2。
使基材在激光线下方以10m/min的速度行进，这种速度改变不超过1%(相对)。在该基材在激光线下方行进期间，施用正弦波类型电功率Pelec作为激光二极管的输入，如可以在附图2的底部看见，该附图2显示Pelec作为时间t的函数的变化。正弦信号Pelec(t)的周期为1.2s，由此允许对该激光源的脉冲的功率如在附图2中示意显示地进行时间调制，其中只有少数几个脉冲已经显示在该正弦信号的包迹中。
如在附图2中显示，如此获得包含具有15cm的空间周期性的折光指数的调制图案(具有在该基材的长度方向中交替提高和降低的折射率梯度)的基材。较高指数区具有相对于较低指数区的折光指数n1增加约0.01的折光指数n2，其中折光指数n1对应于未经处理的基材的折光指数。
实施例4
如在前面地，对以名称SGGPLANILUX由Saint-GobainGlass公司销售的通过浮法获得的但这次被切割为具有边长3.3m的正方形的明亮硅钠钙玻璃基材施用根据本发明的方法。
在这种实施方案中，该方法包含两个连续处理基材的步骤，第一步是与在第一实施方案中施用于基材的处理相同的，该基材与它的侧边之一C1平行地行进，和第二步骤也是与在第一实施方案中施用于该基材的处理相同的，但是该基材这次与它的另一个侧边C2(其与侧边C1垂直)平行地行进。这种第二步骤在附图3中进行示意说明。
如附图3显示，如此获得包含呈栅格形式的折光指数的调制图案的基材，该栅格的格条(brins)为宽度等于5cm的经处理的带，它们在它们之间限制了具有15cm边长的正方形未经处理的区域。该经处理的带具有相对于未经处理的正方形区域的折光指数n1增加约0.01的折光指数n2。
Claims (23)
1.用于获得具有调制的光学性质的透明基材的方法，该基材包含折光指数的调制图案，特征在于借助于以至少一根激光线的形式聚焦在基材上的激光辐射来照射透明基材，其中该基材至少部分地吸收激光辐射，并且特征在于使基材与聚焦在该基材上的激光线在与激光线的纵向方向(Y)横交的方向(X)中产生相对移动，并且特征在于在这种相对移动期间，作为相对移动的速度的函数和作为图案在相对移动方向(X)中的尺寸的函数对激光线的功率进行时间调制。
2.根据权利要求1的方法，特征在于使该激光线聚焦在该基材的表面上。
3.根据权利要求1的方法，特征在于使该激光线聚焦在该基材的体积中。
4.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于激光线的纵向方向(Y)是与相对移动的方向(X)基本垂直的。
5.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于激光线是固定的并且使基材在与该激光线的纵向方向(Y)横交的方向(X)中平移地移动。
6.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于通过对形成激光线的所述或每个激光源的输入电信号进行时间调制来对该激光线的功率进行时间调制。
7.根据权利要求6的方法，特征在于该折光指数的调制图案具有空间周期性并且该激光源的输入电信号的时间调整的频率等于在基材和激光线之间的相对移动速度与图案的周期的比率。
8.根据权利要求6或7任一项的方法，特征在于激光源的输入电信号的时间调制在该基材和激光线的相对移动期间发生改变。
9.根据权利要求6-8任一项的方法，特征在于激光线借助于多个独立激光源而形成，该输入电信号的时间调制对于形成该激光线的不同激光源是不同的。
10.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于该激光线具有在10微米至1000微米之间，优选地在30微米至200微米之间的平均宽度。
11.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于该激光线在焦平面中的平均表面功率密度高于或者等于103W/cm2。
12.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于所述或者每个形成该激光线的激光源是连续源或者准连续源。
13.根据前述权利要求1-11任一项的方法，特征在于所述或者每个形成该激光线的激光源是脉冲式源，并且对该发射的脉冲的功率进行时间调制。
14.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于所述或者每根激光线的辐射波长在100nm至2000nm的范围中，或者在5微米至15微米的范围中。
15.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于该激光线是固定的并且该基材具有至少一个第一维度(L;C1)和第二维度(;C2)，所述维度是彼此横交的，该方法包括至少一个第一步骤和第二步骤，使得:
-在第一步骤中，使该基材与它的第一维度(L;C1)平行地并与该激光线的纵向方向(Y)横交地进行平移移动，和对该激光线的功率进行时间调制；
-在第二步骤中，使该基材与它的第二维度(;C2)平行地并与该激光线的纵向方向(Y)横交地进行平移移动，和对该激光线的功率进行时间调制。
16.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于该基材具有至少一个大于1m，甚至大于3m的维度。
17.根据前述权利要求任一项的方法，特征在于该相对移动的速度为至少3m/min。
18.透明基材的处理装置，其通过在基材中产生折光指数的调制图案以为基材提供调制的光学性质，特征在于这种装置包含：
-一个或多个激光源和能产生至少一根激光线的用于成形和重定向的光学器件；
-移动工具，其能够在运行期间施加该基材和该激光线在与该激光线的纵向方向(Y)横交的方向(X)中的相对移动，但使该激光线聚焦在涂层上，
-用于作为相对移动速度(v)的函数和作为图案在相对移动的方向(X)中的尺寸的函数对该激光线的功率进行时间调制的工具。
19.具有调制的光学性质的透明基材，其由未淬火的无机玻璃或者有机聚合物制成，能够通过如在权利要求1-17任一项的方法获得，特征在于它包含由一系列并列的线或者线部分形成的折光指数的调制图案，其中该基材的折光指数的值从一根线至另一根线发生改变，并且对于与所述线的纵向方向横交地获取的该基材的折光指数的值的改变的特征尺寸是在10微米至1000微米之间，优选地在10微米至200微米之间的公称尺寸的倍数。
20.根据权利要求19的透明基材，特征在于该基材的主面的表面积或者有效包含折光指数的调制图案的该基材部分的表面积大于或等于1m2，更优选地大于或等于1.4m2。
21.根据权利要求19或20任一项的透明基材，特征在于该基材的折光指数的值从一根线到另一根线连续地改变。
22.根据权利要求19-21任一项的透明基材，特征在于该折光指数的调制图案在该基材的表面中存在。
23.根据权利要求19-21任一项的透明基材，特征在于该折光指数的调制图案在该基材的体积中存在。
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