DE69705827T2

DE69705827T2 - Laserherstellungsverfahren für glassubstrate, und damit hergestellte beugunggitter

Info

Publication number: DE69705827T2
Application number: DE69705827T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Hamanaka; Tadashi Koyama; Masahiro Oikawa; Keiji Tsunetomo
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: US20020017116A1; TW440551B; AU1941397A; EP1016634B1; EP0889855A1; DE69722673D1; EP1016634A2; EP0889855B1; US6220058B1; DE69722673T2; US6470712B2; DE69705827D1; WO1997035811A1; EP1016634A3; US20010028502A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbearbeitungsverfahren für Glassubstrate sowie ein Beugungsgitter, das hierdurch erhalten werden kann.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Hauptsächlich aus SiO&sub2; zusammengesetztes Silikatglas ist hochtransparent und kann bei hohen Temperaturen leicht gegossen (verformt) werden. Silikatglasplatten, die durch mikroskopische topographische Bearbeitung mit Löchern oder Konkavitäten oder Konvexitäten ausgebildet wurden, sind als Glassubstrate für optische Komponenten, die für optische Kommunikations- und Anzeigevorrichtungen benutzt werden, weit verbreitet.
Um in einer Silikatglasplatte gemäß mikroskopischer topographischer Bearbeitung ein Loch herzustellen, war es allgemeine Praxis, die Silikatglasplatte mit Nassätzung (chemischer Ätzung) zu bearbeiten, unter Verwendung eines Ätzmittels aus Fluorwasserstoffsäure oder dgl., oder Trockenätzung (physikalischer Ätzung), wie etwa reaktiver Ionenätzung.
Jedoch ist Nassätzung in Bezug auf die Handhabung und die Bearbeitung des Ätzmittels problematisch. Trockenätzung erfordert Ausrüstungsgegenstände, wie etwa einen Vakuumbehälter, erfordert eine voluminöse Vorrichtung und ist nicht effizient, weil durch komplizierte Fotolithographie eine Mustermaske hergestellt werden muss.
Laserstrahlen haben eine intensive Energie und wurden bislang benutzt, um die Temperatur einer Oberfläche eines Materials, auf das der Laserstrahl einwirkt, zu erhöhen, um hierdurch einen Teil des Materials, auf das der Laserstrahl einwirkt, zu ablatieren oder zu verdampfen, um das Material auf verschiedene Weise zu bearbeiten. Da der Laserstrahl auf einen sehr kleinen Punkt fokussiert werden kann, ist er zu mikroskopischen topographischen Bearbeitung eines Materials geeignet.
Dann wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 54-28590 (1979) das Bearbeiten einer Glassubstratoberfläche durch deren Bestrahlung mit einem Laserstrahl offenbart, während ein Tisch in X-Y-Richtungen bewegt wird, an welchem Tisch das bereits auf 300 bis 700ºC erhitzte Glassubstrat fest angebracht ist.
Obwohl, wie oben erwähnt, durch Bewegen des Tisches in X-Y-Richtung an der Glasoberfläche die Konkavitäten und Konvexitäten gewünschter Form ausgebildet werden können, können die Konkavitäten und Konvexitäten nicht hergestellt werden, wenn es sich z. B. um ein mikroskopisches Muster handelt, wie etwa von einem Beugungsgitter.
Ferner erzeugt die Bewegung des Tisches Staub, was Defekte in den Produkten zur Folge hat und deren Produktivität senkt.
Als ein anderes Verfahren zur Herstellung eines planaren Mikrolinsenfelds etc. ist bereits ein Stanzverfahren bekannt geworden, in dem Linsenmaterial in einen Gussrahmen eingespritzt wird und die gegossenen Muster auf das Glassubstrat übertragen und verbacken werden. Jedoch erfordert dies eine akkurate Positionierung während des Musterüberführungsprozesses und des Backprozesses, und es benötigt Zeit.
Als ein anderes Verfahren zur Herstellung eines planaren Mikrolinsenfelds etc. wurde vorgeschlagen, eine konvexe Linse durch Formung von Konkavitäten mit bogenförmigem Querschnitt an der Glassubstratoberfläche mit Nassätzung und durch Einspritzen von Kunststoffmaterial mit hohem Brechungsindex in die geformten Konkavitäten, um hierdurch die konvexe Linse mit den Konkavitäten auszubilden, zu erhalten. Jedoch hat die Nassätzung die oben erwähnten Probleme.
Dann könnte man daran denken, die Konkavitäten, in die der Kunststoff mit hohem Brechungsindex eingespritzt wird, durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl durch eine Maske auszubilden. Da jedoch der Laserstrahl die Tendenz hat, geradeaus vorwärts zu laufen, und angenähert die gleiche Intensität innerhalb der Fläche eines Punkts aufweist, nachdem er durch die Öffnungen der Maske hindurchtritt, dann kommt die Wand der an dem Glassubstrat gebildeten Konkavität etwa orthogonal zum Glassubstrat zu liegen, wodurch es unmöglich wird, den Querschnitt einer perfekt durchgehenden Bogenform zu erhalten. Daher kann sie auf der Vorrichtung, die eine extrem hohe Genauigkeit erfordert, wie etwa eine Flüssigkristallanzeige, nicht so angebracht werden wie sie ist und erfordert mehr oder weniger eine Behandlung mit Nassätzung und benötigt Zeit.
Laserstrahlen werden durch einen Infrarotlaser erzeugt, wie etwa einen CO&sub2;- Laser, einen Nd:YAG-Laser, einen Laser, der einen Nd:YAG-Laser in Kombination mit Wellenlängenumwandlungseigenschaften zum Erzeugen eines Laserstrahls aufweist, dessen Wellenlänge von einem nahen Infrarotbereich durch einen sichtbaren Bereich zu einem ultravioletten Bereich reicht, sowie einen Ultraviolettlaser, wie etwa einen Excimerlaser, wie etwa einen ArF- oder KrF-Laser. Wenn der CO&sub2; Laser langer Wellenlänge benutzt wird, kommt es zu heftigen Brüchen durch thermische Belastung. Wenn der Ultraviolett-KrF-Laser (Wellenlänge 248 nm) benutzt wird, treten um die Fläche, wo der Laserstrahl einwirkt, Brüche auf, sodass er für die mikroskopische topographische Bearbeitung nicht geeignet ist. Somit ist die Verwendung eines ArF-Excimerlasers einer Wellenlänge von 193 nm das Optimum als Laserstrahl für die Glasbearbeitung. Wenn jedoch ein solcher ArF-Excimerlaser benutzt wird, wird es wegen der Absorption durch Luft erforderlich, die Luft durch absorptionsfreies Gas, wie etwa Ar etc.,. zu ersetzen, oder ein Vakuum zu halten, damit der Laserstrahl so weit wie möglich reichen kann.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten herkömmlichen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist es, ein Laserbearbeitungsverfahren anzugeben, das in der Lage ist, mikroskopische konkave Muster an einer Glassubstratoberfläche mit Genauigkeit und innerhalb einer kurzen Zeitdauer auszubilden.
Eine andere Aufgabe ist es, ein Laserbearbeitungsverfahren zur Bildung einer großen Anzahl der Konkavitäten mit einer gekrümmten Querschnittslinie an der Glassubstratoberfläche auszubilden.
Eine noch weitere Aufgabe davon ist es, ein Beugungsgitter zu erhalten, das mit dem obigen Verfahren hergestellt ist.
Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe umfasst, nach der vorliegenden Erfindung, ein Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat: Aufstrahlen des Laserstrahls auf das Glassubstrat, Absorbieren der Energie des Laserstrahls in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, worin an der Oberfläche des Glassubstrats mikroskopische Konkavitäten und Konvexitäten gebildet werden durch teilweises Variieren der räumlichen Verteilung der Intensität des auf die Oberfläche des Glassubstrats wirkenden Laserstrahls, wodurch eine größere Glasmenge dort entfernt wird, wo die Intensität stärker ist, und weniger, wo die Intensität schwächer ist.
Ein Beugungsgitter oder ein Mikrolinsenfeld, das in einen Optokoppler, ein Polariskop, ein Spektroskop, einen Reflektor oder einen Modusumwandler etc. eingebaut werden kann, kann unter Verwendung eines Laserstrahls mit periodischer oder regelmäßiger Intensitätsverteilung hergestellt werden.
Der Laserstrahl mit der regelmäßigen Intensitätsverteilung kann durch eine Phasenmaske oder Interferenz zwischen zwei Laserstrahlen erhalten werden, und die periodische Querschnittskonfiguration der auf der Oberfläche des Glassubstrats gebildeten Konkavitäten und Konvexitäten kann durch die Pulsenergie des Laserstrahls gesteuert werden. Ferner kann der Laserstrahl mit der regelmäßigen Intensitätsverteilung unter Verwendung einer gitterartigen Maske etc. erhalten werden.
Um die andere oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfasst ein Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach der vorliegenden Erfindung: Anordnen einer Maske an der Fokusposition der Einfallsseite einer Linse, Anordnen des Glassubstrats an der Fokusposition der Austrittsseite der Linse, Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die Maske, um hierdurch ein Fourier- Transformationsbild an einer Oberfläche des Glassubstrats an der Fokusposition der Austrittsseite der Linse zu erzeugen, Absorbieren von Energie des Fourier-Transformationsbilds in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, um hierdurch eine Mehrzahl von Konkavitäten zu bilden, die auf dem Glassubstrat periodisch verteilt sind.
Hier zeigt der Laserstrahl, der die Öffnungen der Maske durchdringt, eine rechteckige Intensitätsverteilung, in der die Intensität an den mittleren und Peripherieanteilen nahezu gleich ist. Jedoch zeigt das Fourier-Bild des die Maske durchdringenden Laserstrahls eine sinusförmige Intensitätsverteilung, die einen größeren Wert an dem mittleren Anteil und einen geringeren Wert an dem Peripherieanteilen davon aufweist. Infolgedessen ist es möglich, eine Anzahl von Konkavitäten, die sich auf der Oberfläche des Glassubstrats in zwei Dimensionen ausbreiten, mit in Querschnittsansicht glatt gekrümmten Linien einschließlich Bogenlinien auszubilden. Beispielsweise ist es bei Anwendung davon in einem planaren Mikrolinsenfeld möglich, eine konvexe Linse mit hoher Genauigkeit auszubilden.
Zum Lösen der anderen oben erwähnten Aufgabe umfasst nach der vorliegenden Erfindung ein Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat: Überlagern des Brennpunkts an der Austrittsseite einer ersten Linse mit dem Brennpunkt an der Einfallsseite einer zweiten Linse, Anordnen einer ersten Maske an dem Brennpunkt an der Einfallsseite der ersten Linse, Anordnen einer zweiten Maske an dem Brennpunkt an der Austrittsseite der ersten Linse, Anordnen eines Glassubstrats an dem Brennpunkt an der Austrittsseite der zweiten Linse, Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die erste Maske unter Bildung eines Fourier-Transformationsbilds an dem Brennpunkt an der Austrittsseite der ersten Linse sowie Bildung eines Teils des Fourier- Transformationsbildes an einer Oberfläche des Glassubstrats, das an dem Brennpunkt an der Austrittsseite der zweiten Linse angeordnet ist, Absorbieren von Energie des erzeugten Bilds in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, um hierdurch eine Mehrzahl von Konkavitäten zu bilden, die auf dem Glassubstrat periodisch verteilt sind.
Das Muster der Konkavitäten, die durch dieses Verfahren auf der Glassubstratoberfläche gebildet sind, stimmt mit dem der ersten Maske überein, wobei aber deren Querschnittskonfiguration glattgängig gekrümmt ist. Ferner kann die Energie des Bilds durch Ändern der Brennweite der zwei Linsen eingestellt werden.
Hier wird das Fourier-Transformationsbild auf der Glasoberfläche durch Anordnen des Glassubstrats an dem Brennpunkt an der Austrittsseite der Linse gebildet. Jedoch ist es nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, das Glassubstrat von dem Brennpunkt entfernt anzuordnen. In diesem Fall wird nicht das Fourier-Transformationsbild, sondern eine periodische Struktur, die sich von dem der Maske unterscheidet, übertragen.
Als Masken sind nicht nur Masken mit Öffnungen, wie etwa eine Kupferschicht (ein Kupfergitter), auf dem rechteckige oder kreisförmige Löcher in zwei Dimensionen angeordnet sind, und eine Maske, die aus der Musterbildung von Schichten durch Metallverdampfung auf einem verschmolzenen Quarzsubstrat erhalten sind, anwendbar, sondern es ist auch eine Maske des sogenannten Phasentyps anwendbar, die dem Strahl eine Phasenverschiebung gibt.
Ferner ist in der herkömmlichen Technik der Laserstrahl, der bei der Glasbearbeitung anwendbar ist, auf einen ArF-Excimerlaser der Wellenlänge von 193 nm beschränkt, und die Vorrichtung ist groß und kompliziert, weil der Austausch mit nicht absorbierendem Gas, wie etwa Ar, oder ein Vakuum erforderlich ist. Jedoch wird nach der vorliegenden Erfindung experimentell sichergestellt, dass ein Laserstrahl mit einer längeren Wellenlänge als dem oben erwähnten bei der Glasbearbeitung ohne zu reißen oder zu brechen anwendbar ist, indem in das Glas Silber in der Form von Ag-Atomen, Ag- Kolloid oder Ag-Ionen eingebaut wird, und die Spur der Laserbestrahlung ist sehr glatt.
Falls jedoch das Glas Silber in gleichmäßiger Konzentration enthält, wie etwa herkömmliches lichtempfindliches Glas und/oder antibakterielles Glas, lässt sich keine Zunahme der Bearbeitbarkeit finden, und daher ist es erforderlich, dass es ein Konzentrationsgefälle des Silbers aufweist, das die höchste Konzentration an der zu bearbeitenden Seitenfläche zeigt und zur anderen Seitenfläche davon allmählich abnimmt. Dies entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Mechanismus und wird nachfolgend erläutert.
Wie in Fig. 1(a) gezeigt, wirkt der Laserstrahl auf die Oberfläche mit der höchsten Ag-Ionenkonzentration. Dann wird, wie in Fig. 1(b) gezeigt, auf der Oberfläche mit der höchsten Ag-Ionenkonzentration auf dem Glassubstrat das Ag-Ion zu einem Kolloid aufgelöst (sehr feine Ag-Partikel). Die Ag- Kolloidpartikel absorbieren Energie des Laserstrahls, wie in Fig. 1(c) gezeigt, und es kommt zu einem Schmelzen, Verdampfen oder Ablatieren, wodurch das Glas der Oberflächenschicht entfernt wird. Nach dem Entfernen des Glases von der Oberflächenschicht tritt das gleiche Phänomen in der nachfolgenden Glasschicht auf, und im letztgenannten werden Konkavitäten oder eindringende Löcher gebildet, wie in Fig. 1(d) gezeigt.
Da auf diese Weise das Glas von der Oberfläche des Glassubstrats her allmählich entfernt wird, treten kaum Brüche oder Risse auf. Im Gegensatz hierzu tritt in dem Glassubstrat, das Silber in gleichförmiger Konzentration oder kein Silber enthält, innerhalb des Glassubstrats eine Ablation auf, und daher kommt es leicht zu Rissen oder Brüchen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) bis (d) sind Zeichnungen zur Erläuterung der Grundidee des Laserbearbeitungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung zur Verwendung beim Ionenaustausch;
Fig. 3 ist eine Schemazeichnung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Beugungsgitters nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4(a) ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Funktion einer Phasenmaske;
Fig. 4(b) ist eine Zeichnung, die den Zustand zeigt, bei dem ein Laserstrahl auf ein Glassubstrat durch die obige Phasenmaske wirkt;
Fig. 4(c) ist eine Zeichnung, die das mit der Laserbearbeitung behandelte Glassubstrat zeigt;
Fig. 5(a) ist ein Bild der Oberfläche eines Beugungsgitters, betrachtet durch ein Rasterelektronenmikroskop (x 10.000);
Fig. 5(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist;
Fig. 6(a) ist ein Bild des Querschnitts des Beugungsgitters, betrachtet durch ein Rasterelektronenmikroskop (x 10.000);
Fig. 6(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist;
Fig. 7 ist eine Zeichnung, die eine andere Ausführung eines Mittels zum Erzeugen einer periodischen Intensitätsverteilung des Laserstrahls zeigt;
Fig. 8 ist eine Schemazeichnung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Gittermusters mit Laserbearbeitung an dem Glassubstrat;
Fig. 9(a) ist ein Bild der Oberfläche des durch den Laser bearbeiteten Glassubstrats, betrachtet mit einem optischen Mikroskop (x 100);
Fig. 9(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist;
Fig. 10 ist eine Schemazeichnung einer anderen Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung eines Gittermusters mit Laserbearbeitung auf dem Glassubstrat;
Fig. 11(a) ist ein Bild der Oberfläche des durch den Laser bearbeiteten Glassubstrats, betrachtet durch ein optisches Mikroskop (x 50);
Fig. 11(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist;
Fig. 12(a) ist ein Bild der Oberfläche des durch den Laser bearbeiteten Glassubstrats, betrachtet durch ein Zwischenatom-Kraftmikroskop;
Fig. 12(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist;
Fig. 13 ist eine Zeichnung, die ein optisches System zum Ausführen eines anderen Laserbearbeitungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14(a) ist eine Zeichnung, die eine räumliche Verteilung der Intensität des Laserstrahls zeigt, der eine Maske durchdringt;
Fig. 14(b) ist eine Zeichnung, die die räumliche Verteilung der Intensität eines Fourier-Transformationsbilds des Laserstrahls zeigt;
Fig. 15 ist eine Zeichnung, die eine andere Ausführung der Art von Fig. 13 zeigt;
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht eines planaren Mikrolinsenfelds unter Verwendung eines Glassubstrats, das gemäß dem Laserbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Nachfolgend werden die Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein Ionenaustausch unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein zu bearbeitendes Glassubstrat hatte die Form einer Silikatglasplatte, die eine Dicke von 2 mm hatte und hauptsächlich aus SiO&sub2; zusammengesetzt war und Al&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;, NaO, F etc. enthielt. Ein in einem Quarzbehälter angeordnete Salzschmelze war ein Gemisch von 50 mol-% Silbernitrat und 50 mol-% Natriumnitrat.
Proben des Glassubstrats wurden in dis Salzschmelze in den Quarzbehälter für 12 Minuten eingetaucht. Die Salzschmelze wurde in einem elektrischen Ofen bei 285ºC gehalten, und die Reaktionsatmosphäre war Luft.
Na-Ionen (einwertige positive Ionen) in der Oberfläche des Glassubstrats wurden ausgewaschen, wobei Ag-Ionen in der Salzschmelze in das Glas hinein diffundierten. Die Dicke des Schichten, in die die Ag-Ionen diffundiert waren, betrug, gemessen mit einem Mikroanalysator, etwa 5 mm.
Dann wurde ein Beugungsgitter unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung hergestellt. Konkret gesagt wird, auf der Oberfläche des Glassubstrats, wobei diese Oberfläche durch den Ionenaustausch behandelt ist, über einen Abstandshalter ein Substrat einschließlich einer Phasenmaske, an welcher Maske das Beugungsgitter ausgebildet ist, angeordnet, und dann wird darauf der Laserstrahl gestrahlt.
Beim Einfallen des Laserstrahls auf die Phasenmaske, wie in Fig. 4(a) gezeigt, treten hauptsächlich die Beugungsstrahlen plus erster und minus erster Ordnung aus, und die periodische Intensitätsverteilung des Lichtstrahls kann durch die Interferenz zwischen diesen Beugungsstrahlen in der Nähe des Pols an der Austrittsseite der Phasenmaske erhalten werden. Ferner stimmt die Frequenz der Interferenz, wenn die Laserstrahlen an der Einfallsseite parallel sind, mit dem Abstand des Beugungsgitters der Phasenmaske überein. Hier wird die Phasemaske, die einen Abstand des Beugungsgitters von 1055 nm, eine Tiefe des Beugungsgitters von etwa 250 nm, eine Größe von 10 mm · 5 mm aufweist (hergestellt von QPS Technology Inc., Kanada), verwendet, und daher kann man eine Intensitätsverteilung des Strahls mit einer Frequenz von etwa 1055 nm erhalten.
Das Glassubstrat wird auf den Bereich gesetzt, wo die periodische Intensitätsverteilung gebildet ist, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Im Ergebnis davon wird, wie in Fig. 4(c) gezeigt, das Glas in Abhängigkeit von der periodischen Lichtintensität verdampft oder ablatiert, und es wird ein Beugungsgitter mit einer Frequenz gleich jener der Lichtintensität auf dem Glassubstrat gebildet.
Hier ist der verwendete Laserstrahl ein Lichtstrahl der dritten Oberwelle des Nd:YAG-Lasers von 355 nm. Die Pulsweite beträgt etwa 10 ns, die Wiederholfrequenz beträgt 5 Hz. Ferner kann die Energie pro einem Puls des Laserstrahls durch Ändern der Steuerzeit des Q-Schalters des Lasers eingestellt werden. In dieser Ausführung strahlt der verwendete Laser einen Laserstrahl von etwa 90 mJ maximaler Pulsenergie und etwa 5 mm Strahlendurchmesser aus.
Die Verdampfung oder Ablation durch den Laserstrahl ist allgemein nicht linear, sodass die Verdampfung nicht auftritt, bis der Laserstrahl eine gewisse Intensität überschreitet. Im Falle des in dieser Ausführung verwendeten Glassubstrats tritt mit einem Laser der Wellenlänge von 355 nm die Ablation nicht auf, bis die Intensität in der Energiedichte auf mehr als 3 bis 4 J/cm²/Puls ansteigt. Weil, wie oben erwähnt, die einwirkende Energiedichte des Laserstrahls, so wie sie ist, etwa 0,46 J/cm² beträgt, tritt keine Ablation auf. Um daher die Energiedichte zu erhöhen, wird der Laserstrahl mittels einer Linse einer Brennweite von 250 mm fokussiert, um hierdurch auf dem Glassubstrat eine Strahlengröße von etwa 2 mm zu erhalten.
In dem konkreten Bestrahlungsverfahren der ersten Ausführung wird zuerst die Intensität des Laserstrahls gesenkt, und der optische Weg wird so eingestellt, dass er nahezu orthogonal von der Substratseite der Phasenmaske eintritt. Danach wird die Energie des Laserstrahls durch Ändern der Steuerzeit des O-Schalters der Laserstrahlenquelle allmählich erhöht. Die Ablation des Glases tritt zuerst auf, wenn die optische Energie etwa 80 mJ/Puls erreicht, und unter Beibehalt dieses Zustands 5 Pulse des Laserstrahls abgestrahlt werden und dann die Strahlung des Laserstrahls gestoppt wird.
Die Konfiguration des Beugungsgitters, das wie oben erwähnt ausgebildet ist, ist in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt. Hier ist Fig. 5(a) ein Bild der Oberfläche eines Beugungsgitters, betrachtet durch ein Rasterelektronenmikroskop (10.000-fach), Fig. 5(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist, Fig. 6(a) ist ein Bild des Querschnitts des Beugungsgitters, betrachtet durch ein Rasterelektronenmikroskop (10.000- fach) und Fig. 6(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, ist die Frequenz des Beugungsgitters nahezu gleich jener der verwendeten Phasenmaske, und die Konfiguration des Beugungsgitters wird zu einer gekrümmten Oberfläche, die dem Frequenzaufbau der Strahlenintensitätsverteilung folgt. Ferner ist die Oberfläche des Beugungsgitters sehr glatt.
In dem Obigen werden die Messungen in der Nähe der Mitte des Beugungsgitters durchgeführt. Da jedoch die Laserstrahlenintensität an den Peripherieanteilen davon niedriger ist als am mittleren Anteil, wird ein Beugungsgitter mit einer Konfiguration gebildet, die sich von jener des mittleren Anteils unterscheidet. Weil nämlich die Ablation auch in dem vertieften Anteil der Intensitätsverteilung an dem Mittelabschnitt der Strahlungsfläche des Laserstrahls auftritt (an dem Anteil, wo die Strahlenintensität am höchsten ist), · werden die Konvexitäten und Konkavitäten des hergestellten Beugungsgitters glatt gekrümmt. Im Gegensatz hierzu tritt in dem Peripherieanteil der Laserstrahlungsfläche (dem Anteil, wo die Strahlenintensität niedrig ist) die Ablation nur in dem vorstehenden Teil der Strahlenintensitätsverteilung auf, und als Folge davon wird die Konfiguration im Querschnitt trapezförmig. Da in diesem Fall die Oberseite des Beugungsgitters ursprünglich die Oberfläche des Glassubstrats war, kann sie nicht so geglättet werden.
Wie oben erwähnt, wird sichergestellt, dass sich die Formkonfiguration des Beugungsgitters aufgrund der Differenz der Strahlenintensität zwischen dem mittleren und den Peripherieanteilen des Laserstrahls ändert. Ferner ist in dieser Ausführung zu erkennen, dass die Querschnittskonfiguration des Beugungsgitters in gleicher Weise auch geändert wird, indem die Intensität des Laserstrahls selbst geändert wird.
Indem man das Beugungsgitter auf diese Weise herstellt, kann das Beugungsgitter bei geringem Preis sehr leicht an dem Glas hergestellt werden, ohne dass ein gesonderter Vakuumbehälter erforderlich ist.
Übrigens wird der Abstand zwischen der Phasenmaske und dem Glassubstrat in der vorliegenden Ausführung durch einen Abstandshalter auf etwa 50 mm gehalten. Dies hat den Zweck, soweit wie möglich zu verhindern, dass die verdampften Materialien des Glassubstrats an der Phasenmaske anhaften, und der Abstand selbst ist beliebig. Beispielsweise kann in der Fläche, wo die Lichtstrahlen von + 1. und - 1. Ordnung überlappen, das Beugungsgitter auch dann hergestellt werden, wenn die Phasenmaske nahe an dem Glassubstrat angebracht ist. Falls der Laser auf das Glassubstrat und die Phasenmaske strahlt, die über eine Quarzplatte einer Dicke von etwa 150 mm dazwischen aufeinandergelegt sind, kann das Beugungsgitter in der gleichen Weise wie in der vorliegenden Ausführung hergestellt werden. Da die Phasenmaske wiederholt verwendet werden kann, ist es wichtig, diese vor Schmutz zu schützen, und die Zwischenordnung des Abstandhalters ist ein wirkungsvolles Mittel, um dies zu erreichen.

Beispiel 2

In dieser Ausführung wird, anstelle der Verwendung der Phasenmaske, die in der oben erwähnten Ausführung verwendet wurde, die periodische Intensitätsverteilung durch Verwendung von Interferenz zwischen zwei Laserstrahlen erzeugt.
Es wird nämlich, wie in Fig. 7 gezeigt, der Laserstrahl durch einen Strahlenteiler zweigeteilt und mit einem bestimmten Winkel wieder zusammengebracht. Dann bildet sich die periodische Verteilung der Lichtintensität in dem Anteil, wo die zwei Lichtstrahlen einander überlappen. Die Frequenz wird durch den Winkel bestimmt, der durch die zwei überlappenden Laserstrahlen gebildet ist.
In dieser Ausführung ist das optische System so aufgebaut, dass der Einfallswinkel der zwei Laserstrahlen etwa 20º beträgt. In diesem Fall beträgt die Frequenz der Verteilung in der Strahlenintensität etwa 1020 nm.
Dann wird das zu bearbeitende Glas der gleichen Art, die in der obigen Ausführung 1 verwendet wurde, an dem Abschnitt positioniert, wo die zwei Laserstrahlen einander überlappen, und wird mit dem Laserstrahl bestrahlt. Infolge davon tritt die Ablation auf. Die Linse in der Zeichnung wird verwendet, um die Energiedichte auf der Glasoberfläche zu erhöhen, und die Energiedichte bekommt, wenn die Ablation auftritt, einen ähnlichen Wert wie in der oben erwähnten Ausführung.
Die Frequenz des gebildeten Beugungsgitters wird gemessen, und der gemessene Wert wird nahezu gleich dem vorhergesagten Wert. Der Querschnitt wird gemessen oder durch das Rasterelektronenmikroskop betrachtet, und es wird sichergestellt, dass sich das Beugungsgitter mit einer glattgekrümmten Oberfläche gebildet hat, genauso wie in Ausführung 1.
Hier liegt ein Unterschied zwischen der Ausführung 1 und der Ausführung 2 in dem Mittel zur Bitdung der periodischen Intensitätsverteilung, und jedes davon hat seine eigenen Vorteile bzw. Nachteile.
Das Verfahren der Verwendung der Phasenmaske ist nämlich, da es in der Konstruktion des optischen Systems einfach ist und eine gute Reproduzierbarkeit bietet, vorteilhaft, wenn Beugungsgitter mit der gleichen Frequenz hergestellt werden. Wenn andererseits die Frequenz häufig geändert werden muss, ist das Fahren unter Verwendung der Interferenz zwischen den zwei Laserstrahlen vorteilhaft.

Beispiel 3

Wie in Fig. 8 gezeigt, wird eine Maske, die aus Kupfer hergestellt ist und ein Gittermuster aufweist, eng an dem Glassubstrat angebracht, und der Laserstrahl wird darauf geworfen. Der Laserstrahl wird durch die Linse mit der Brennweite von 250 mm so fokussiert, dass er eine Strahlengröße von etwa 2 mm auf dem Glassubstrat aufweist.
Das hier benutzte Glas hat die gleiche Art, die mit dem Laser bearbeitbar ist und in der oben erwähnten Ausführung 1 verwendet wird. Die Bedingungen zum Diffundieren von Ag-Ionen in das Glas sind die gleichen wie in Ausführung 1, außer dass die Temperatur der Salzschmelze 300ºC beträgt, und der hier benutzte Laserstrahl die zweite Oberwelle des Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 532 nm ist. Die Pulsweite beträgt etwa 10 ns, und die Wiederholfrequenz beträgt 5 Hz. Ferner kann die Energie des Laserstrahls pro einem Puls durch Ändern der Steuerzeit des Q-Schalters des Lasers eingestellt werden. Im Falle des in dieser Ausführung verwendeten Lasers beträgt die maximale Pulsenergie etwa 90 mJ und der Strahlendurchmesser beträgt 5 mm.
Bei der Bearbeitung des Glassubstrats durch die Laserbearbeitung wird zunächst die Intensität des Laserstrahls gesenkt, und der optische Weg wird so eingestellt, dass er nahezu orthogonal von der Substratseite der Phasenmaske eintritt. Danach wird die Energie des Laserstrahls allmählich erhöht, indem die Steuerzeit des Q-Schalters der Laserstrahlenquelle geändert wird. Die Ablation des Glases ist festzustellen, wenn die optische Energie etwa 4 J/cm²/Puls erreicht, und unter Beibehalt dieses Zustands 5 Pulse des Laserstrahls abgestrahlt werden und dann die Strahlung des Laserstrahls gestoppt wird.
Die Konfiguration der Konkavitäten und Konvexitäten, die auf dem Glassubstrat gebildet sind, ist in Fig. 9 gezeigt. Hier ist Fig. 9(a) ein Bild der Draufsicht des bearbeiteten Glassubstrats, und Fig. 9(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, wird das Maskenmuster mit einem Gitterabstand von 50 um akkurat auf das Glassubstrat übertragen. In keinem Peripherieanteil der Konkavitäten kann ein Bruch beobachtet werden. Ferner kann das Muster des Interferenzlichts der Beugungstrahlen mit der Periode von mehr oder weniger 1 um beobachtet werden. Das bedeutet, dass die Übertragung des Musters in der mikroskopischen Größenordnung von etwa 1 um möglich ist. In dieser Ausführung wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm verwendet, jedoch lässt sich ein ähnliches Ergebnis mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge von 355 nm erhalten. Ferner sind die Materialien der Maske nicht auf Kupfer eingeschränkt, sondern es können auch andere Materialien mit überragender Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, wie etwa Aluminium, Gold etc., sowie Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt, wie etwa Wolfram, rostfreier Stahl, Tantal etc.
Hier kann das Glassubstrat, auf dessen Oberfläche das oben erwähnte Maskenmuster übertragen wird, wenn durch Verfüllen der Konkavitäten mit Kunststoffen von hohem Brechungsindex behandelt, als Mikrolinsenfeld angewendet werden, das in eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und/oder eine Plasmaanzeigevorrichtung eingebaut werden kann.

Beispiel 4

In dieser Ausführung wird, wie in Fig. 10 gezeigt, ohne die Kupfermaske auf die Oberfläche des Glassubstrats anzubringen, der Laserstrahl auf das Glassubstrat gestrahlt, das an dem optischen Weg der Linse angeordnet ist.
Die verwendete Glasart, die Bedingungen zum Diffundieren der Ag-Ionen in das Glas und der verwendete Laserstrahl sind die gleichen wie für das oben erwähnte Beispiel 3.
In Fig. 10 wird das Glas an der Stelle angeordnet, wo von der Linse ein reales Bild erzeugt wird (Brennweite von 100 mm). Genauso wie in Ausführung 3 ist die Ablation des Glases zu erkennen, wenn die optische Energie etwa 4 J/cm²/Puls erreicht und unter Beibehalt dieses Zustands 10 Pulse des Laserstrahls abgestrahlt werden und dann die Strahlung des Laserstrahls gestoppt wird.
Die Konfiguration der Konkavitäten und Konvexitäten, die auf dem Glassubstrat gebildet sind, ist in Fig. 11 gezeigt. Hier ist Fig. 11 (a) ein Bild der Draufsicht des bearbeiteten Glassubstrats, und Fig. 9(b) ist eine Zeichnung, die auf der Basis des obigen Bilds hergestellt ist. Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, wird das Gitter auf das Glassubstrat, im Vergleich zur Ausführung 3, im reduzierten Maßstab übertragen, trotz der Verwendung der gleichen Maske wie in Ausführung 3. Auf diese Weise ist, unter Verwendung der Linse, eine Verkleinerung und Vergrößerung der Übertragung möglich.
Oben ist ein Beispiel der Herstellung eines Glassubstrats zur Verwendung als planares Mikrolinsenfeld unter Verwendung einer Maske beschrieben. Ein Glassubstrat zur Verwendung als Mikrolinsenfeld kann durch Interferenz dreier oder mehrerer Laserstrahlen hergestellt werden, wie in den Fig. 12(a) und (b) gezeigt.
Hier wird in dieser Ausführung als das Glassubstrat das Silikatglassystem offenbart, das Al&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;, Na&sub2;O, F enthält und mit dem Ag-Ionenaustausch behandelt ist. Jedoch können auch andere Gläser mit Ag- Ionenaustauschbehandlung, und sogar andere Gläser ohne Ag- Ionenaustauschbehandlung, sofern sie durch den Laser bearbeitbar sind, als das Objekt verwendet werden, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten ist.
Ferner ist die Form des Glasmaterials als das Objekt, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu behandeln ist, nicht auf ein plattenartiges Material beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung ist auch bei anderen Formen, einschließlich zylinderartigen usw., anwendbar.

Beispiel 5

Fig. 13 zeigt ein optisches System zum Ausführen einer Laserbearbeitung in Bezug auf Fig. 5, wobei die Maske am Fokus der Einfallsseite der Projektionslinse angeordnet ist und das Glassubstrat am Fokus der Austrittsseite der Projektionslinse angeordnet ist.
Als das Glassubstrat 3 wird ein Glas verwendet, das hauptsächlich Al&sub2;O&sub3;, 8203, Na&sub2;O, F enthält, eine Dicke von 2 mm aufweist und mit dem Ag- Ionenaustausch behandelt ist. Die Ag-Ionenaustauschbehandlung wird in den folgenden Schritten durchgeführt.
Salzschmelze, enthaltend ein Gemisch von 50 mol-% Silbernitrat und 50 mol- % Natriumnitrat, wurden in einen Quarzbehälter gegeben. Proben des Glassubstrats wurden über 15 Minuten in die Salzschmelze in dem Quarzbehälter eingetaucht. Die Salzschmelze wurde in einem elektrischen Ofen auf 300ºC gehalten und die Reaktionsatmosphäre war Luft. Durch diese Behandlung wurden Natriumionen in der Oberfläche des Glassubstrats ausgewaschen, wobei Ag-Ionen in der Salzschmelze in das Glas diffundierten (Ionenaustausch). Die Dicken der Schichten, in die die Ag-Ionen diffundiert wurden, betrugen, gemessen mit einem Mikroanalysator, etwa 5 um.
Als die Laserstrahlenquelle wurde der Laserstrahl der dritthöchsten Oberwelle des Nd:YAG-Lasers verwendet (Wellenlänge: 355 nm, Pulsweite: 10 ns, Wiederholfrequenz: 5 Hz). Die Energie pro einem Impuls des Laserstrahls ist durch Ändern der Steuerzeit mit dem Q-Schalter des Lasers einstellbar. Im Falle des Laserstrahls, der in dieser Ausführung verwendet wurde, beträgt die maximale Pulsenergie etwa 90 mJ und der Strahlendurchmesser davon beträgt etwa 5 mm.
Es wurde eine Linse mit einer Brennweite von 250 mm verwendet, und als die Maske wurde ein Kupfergitter verwendet, das mit einer Anzahl von Löchern mit einem Durchmesser von etwa 100 um, angeordnet in zwei Dimensionen, aufgebaut war.
Im Obigen wird, bei Bestrahlung des Laserstrahls, ein Fourier- Transformationsbild der Maske auf der Oberfläche des Glassubstrats gebildet.
Hier zeigt die räumliche Verteilung der Intensität des Laserstrahls, wenn er die Maske durchdringt, ein Rechteck, wie in Fig. 14(a) gezeigt, wo die Intensität an den mittleren und peripheren Anteilen nahezu gleich ist. Andererseits zeigt die räumliche Verteilung der Intensität des Laserstrahls des Fourier- Transformationsbilds eine Sinuswelle, wie in Fig. 14(b) gezeigt.
Ferner werden Vertiefungsabschnitte, die einen gekrümmten (bogenartigen) Querschnitt besitzen, an der Oberfläche des Glassubstrats entsprechend der räumlichen Verteilung der Intensität des Laserstrahls gebildet. Die Verdampfung oder Ablation durch den Laserstrahl ist allgemein linear und daher tritt keine Verdampfung auf, bis der Laserstrahl eine gewisse Intensität überschreitet. Im Falle dieser Ausführung tritt keine Verdampfung oder Ablation in Bezug auf Komponenten auf, die in der Ordnung des Fourier- Transformationsbilds größer als 3 sind, weil die Intensität gering ist.
Jedoch können, auch wenn man Masken des Öffnungstyps verwendet, die höheren Punkte als die in der Ordnung aufgezeichnet oder übertragen werden, in Abhängigkeit von der Konstruktion der Masken.

Beispiel 6

Fig. 15 zeigt ein optisches System zum Ausführen einer Laserbearbeitung in Bezug auf Beispiel 6, wobei die Fokusposition der Austrittsseite der ersten Projektionslinse mit der Fokusposition der Einfallsseite der zweiten Projektionslinse in Übereinstimmung gebracht ist, wobei eine erste Maske am Fokus der Einfallsseite der ersten Projektionslinse angeordnet ist, eine zweite Maske am Fokus der Austrittsseite der ersten Projektionslinse angeordnet ist und das Glassubstrat am Fokus der Austrittsseite der zweiten Projektionslinse angeordnet ist.
Die Laserstrahlenquelle, die erste Maske, die erste und zweite Projektionslinse und das Glassubstrat, die hier benutzt werden, sind die gleichen wie jene der obigen Ausführung 5.
Hierbei werden, beim Abstrahlen des Laserstrahls, die Punkte der Ordnungen, außer für 0 und 1 des Fourier-Transformationsbilds, durch die zweite Maske ausgeblendet, und nur das Bild der Ordnungen 0 und 1 der Fourier- Transformation fällt auf die zweite Projektionslinse, wodurch auf der Oberfläche des Glassubstrats ein Bild erzeugt wird. Dieses Bild ist so, dass die Komponenten in den Ordnungen von mehr als 2 eliminiert sind, und die Querschnittskonfiguration des an der Glasbasis gebildeten Vertiefungsabschnitts ist glatt gekrümmt. Die Energie des Bilds kann durch Ändern der Brennweite der ersten und zweiten Linsen eingestellt werden.
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht eines planaren Mikrolinsenfelds, und das planare Mikrolinsenfeld ist durch Füllen von Kunststoff mit hohem Brechungsindex in die Konkavitäten des Glassubstrats aufgebaut, das durch die obigen Ausführungen 5 und 6 erhalten ist.
Wie oben erläutert, können nach der vorliegenden Erfindung bei der Glasbearbeitung durch den Laserstrahl, im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren, sehr feine Muster mit sehr hoher Genauigkeit und in kürzerer Zeit gebildet werden, weil die mikroskopischen Konkavitäten und Konvexitäten an der Oberfläche des Glassubstrats gebildet werden können, indem die räumliche Verteilung der Intensität des Laserstrahls partiell variiert wird, d. h. Entfernen einer größeren Glasmenge, wo die Intensität stärker ist, und weniger, wo die Intensität schwächer ist.
Daher ist es sehr wirkungsvoll, wenn dies bei einem Verfahren zur Herstellung des Beugungsgitters, des planaren Mikrolinsenfelds etc. angewendet wird.
Ferner ist es nach der vorliegenden Erfindung durch Anordnen des Glassubstrats an der Erzeugungsstelle des Fourier-Transformationsbilds möglich, eine Anzahl der Konkavitäten zu bilden, die auf der Oberfläche des Glassubstrats in zwei Dimensionen verteilt sind, mit, in Querschnittsansicht, gekrümmten Linien einschließlich Bogenlinien. Demzufolge ist es, beispielsweise in Anwendung bei einem planaren Mikrolinsenfeld, möglich, eine konvexe Linse mit hoher Genauigkeit zu formen.
Ferner wird nach der vorliegenden Erfindung das Fourier-Transformationsbild auf der Glasoberfläche erneut gebildet, nachdem die hochfrequenten Komponenten des einmal erzeugten Fourier-Transformationsbilds entfernt sind, wodurch Konkavitäten mit glattgekrümmten Querschnitten erhalten werden können, obwohl sie in Draufsicht gleich der ersten Maske sind. Ferner kann die Energie des Bildes durch Ändern der Brennweiten der zwei Linsen eingestellt werden. Sobald das Muster der Konkavitäten und Konvexitäten, die auf dem Glassubstrat auszubilden sind, bestimmt worden ist, reicht es aus, die Maske auf der Basis des Musters herzustellen, und daher kann jeder Mustertyp leicht hergestellt werden.
Insbesondere in den oben erwähnten Bearbeitungsverfahren enthält das zu behandelnde Glassubstrat Silber in der Form von Atomen, Kolloid oder Ionen, und es hat eine Silberkonzentration, die den höchsten Wert an der Oberfläche zeigt und von der Oberfläche nach innen hin allmählich abnimmt, und daher tritt kein Riss oder Bruch auch dann auf, wenn man einen Laserstrahl mit einer relativ langen Wellenlänge verwendet. Bei Verwendung des Laserstrahls mit der relativ langen Wellenlänge ist es ferner nicht erforderlich, die Absorption des Laserstrahls in Luft zu berücksichtigen, und hierdurch wird die Vorrichtung selbst einfach.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Das Laserbearbeitungsverfahren für das Glassubstrat nach der vorliegenden Erfindung ist ein Beitrag zur Herstellung optischer Produkte, einschließlich eines Beugungsgitters, eines Mikrolinsenfelds etc. Das Beugungsgitter nach der vorliegenden Erfindung kann in einen Optokoppler eingebaut werden, ein Polariskop, ein Spektroskop, einen Reflektor und einen Moduswandler etc., und das Mikrolinsenfeld nach der vorliegenden Erfindung kann in eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung etc. eingebaut werden.

Claims

1. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat, umfassend: Aufstrahlen des Laserstrahls auf das Glassubstrat, Absorbieren der Energie des Laserstrahls in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, worin an der Oberfläche des Glassubstrats mikroskopische Konkavitäten und Konvexitäten gebildet werden durch teilweises Variieren der räumlichen Verteilung der Intensität des auf die Oberfläche des Glassubstrats wirkenden Laserstrahls, wodurch eine größere Glasmenge dort entfernt wird, wo die Intensität stärker ist, und weniger, wo die Intensität schwächer ist.

2. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach Anspruch 1, worin der Laserstrahl einen Laserstrahl mit periodischer Verteilung seiner Intensität umfasst, um periodische Konkavitäten und Konvexitäten an der Oberfläche des Glassubstrats zu erzeugen.

3. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach Anspruch 2, worin der Laserstrahl mit periodischer Intensitätsverteilung mittels einer Phasenmaske erhalten wird.

4. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach Anspruch 2, worin der Laserstrahl mit periodischer Intensitätsverteilung durch Interferenz zwischen zwei Laserstrahlen erhalten wird.

5. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, worin die Querschnittskonfiguration der periodischen Konkavitäten und Konvexitäten durch Variieren der Pulsenergie des Laserstrahls gesteuert wird.

6. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat, umfassend: Anordnen einer Maske an der Fokusposition der Einfallsseite einer Linse, Anordnen des Glassubstrats an der Fokusposition der Austrittsseite der Linse, Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die Maske, um hierdurch ein Fourier-Transformationsbild an einer Oberfläche des Glassubstrats an der Fokusposition der Austrittsseite der Linse zu erzeugen, Absorbieren von Energie des Fourier-Transformationsbilds in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, um hierdurch eine Mehrzahl von Konkavitäten zu bilden, die auf dem Glassubstrat periodisch verteilt sind.

7. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat, umfassend: Überlagern der Fokusposition an der Austrittsseite einer ersten Linse mit der Fokusposition an der Einfallsseite einer zweiten Linse, Anordnen einer ersten Maske an der Fokusposition an der Einfallsseite der ersten Linse, Anordnen einer zweiten Maske an der Fokusposition an der Austrittsseite der ersten Linse, Anordnen eines Glassubstrats an der Fokusposition an der Austrittsseite der zweiten Linse, Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die erste Maske unter Bildung eines Fourier- Transformationsbilds an der Fokusposition an der Austrittsseite der ersten Linse sowie Bildung eines Teils des Fourier- Transformationsbildes an einer Oberfläche des Glassubstrats, das an der Fokusposition an der Austrittsseite der zweiten Linse angeordnet ist, Absorbieren von Energie des erzeugten Bilds in das Glassubstrat und Entfernen des Glases durch Schmelzen, Verdampfen oder Ablation aufgrund der Energie, um hierdurch eine Mehrzahl von Konkavitäten zu bilden, die auf dem Glassubstrat periodisch verteilt sind.

8. Laserbearbeitungsverfahren für ein Glassubstrat nach Anspruch 1, worin das Glassubstrat von der Oberfläche her bis zu einer vorbestimmten Tiefe oder insgesamt Silber in der Form von Ag- Atomen, Ag-Kolloid oder Ag-Ionen enthält und ein Konzentrationsgefälle des Silbers aufweist, das die höchste Konzentration an einer zu bearbeitenden Seitenfläche zeigt und zur anderen Seitenfläche davon allmählich abnimmt.

9. Beugungsgitter, das in einen Optokoppler oder/und Polariskop oder/und ein Spektroskop oder/und einen Reflektor oder/und einen Moduswandler eingebaut werden kann, worin das Beugungsgitter mit periodischen Konkavitäten versehen ist, die durch Aufstrahlen eines Laserstrahls mit einer periodischen Intensitätsverteilung an einer Oberfläche eines plattenartigen Glassubstrats gebildet sind.

10. Beugungsgitter nach Anspruch 9, worin das plattenartige Glassubstrat, welches das Beugungsgitter bildet, von einer Oberfläche her bis zu einer vorbestimmten Tiefe oder insgesamt Silber in der Form von Ag- Atomen, Ag-Kolloid oder Ag-Ionen enthält und ein Konzentrationsgefälle des Silbers aufweist, die die höchste Konzentration an einer zu bearbeitenden Seitenfläche zeigt und zur anderen Seitenfläche davon allmählich abnimmt.