[發明專利]采用LCOS的激光微加工系統及其加工方法

有效

• 申請號: 201210265415.2
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102896421A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 沈明亞;趙裕興
• 申請（專利權）人: 沈明亞;蘇州德龍激光股份有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/067;B23K26/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭;沈國安

技術領域

本發明涉及一種采用LCOS（Liquid?Crystal?on?Silicon，硅基液晶或液晶硅處理器）的激光微加工系統及其加工方法，屬于激光微加工技術領域。

背景技術

在目前的激光微加工設備中，激光波束控制采用的是振鏡（galvanometric?scanner）或光束旋轉器（helical）（或旋光模組）技術，它們在加工設備中都呈現為機械運動部件，前者在兩維方向各采用一個偏轉鏡面、后者采用電機驅動棱鏡旋轉，這兩類結構都對環境條件敏感、機械磨損、經常需要調節、缺乏靈活性、體積和重量大，因而成為高精度激光微加工設備中的一個主要技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種使用方便且加工精度穩定的采用LCOS的激光微加工系統及其加工方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種采用LCOS的激光微加工系統，所述系統包含有用于產生激光的激光發生器，所述激光發生器發出的激光的光路上依次設置有擴束鏡、LCOS、縮束鏡和聚焦鏡，所述LCOS與一計算機處理器相連。

本發明采用LCOS的激光微加工系統，射入LCOS的激光經LCOS反射后射向縮束鏡。

本發明采用LCOS的激光微加工系統，射入LCOS的激光穿透LCOS后射向縮束鏡。

本發明采用LCOS的激光微加工系統的加工方法，所述方法包含有以下步驟：

步驟一、激光發生器發出的激光經擴束鏡后入射到LCOS上；

步驟二、與LCOS相連的計算機處理器通過計算機程序改變加載在LCOS的液晶層上的電壓，從而改變液晶層的折射率分布，使得激光改變前進光路的方向；

步驟三、射出LCOS的激光經縮束鏡和聚焦鏡后射向待加工件。

本發明采用LCOS的激光微加工系統的加工方法，所述激光發生器發出多個激光波束或者將一束激光分為多個激光波束，所述LCOS分為多個獨立區域，多個激光束分別射向LCOS上的不同區域。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明采用計算機程序控制LCoS的工作，并使其能夠快速和任意地改變激光波束的出射方向，反應速度快且精準；該技術沒有機械運動部件，因此無磨損和振動、不受環境影響，大大提高了整個系統的使用靈活性和精度，克服了振鏡和旋光模組等機械結構特征所具有的缺點，在中低功率激光微加工設備中可以實現多光束工作，光束方向可以動態調節，并具有激光功率調節、波束重組等可重構性；該發明通過采用光學波束變換技術，克服了LCoS在較高激光功率下的使用限制。

附圖說明

圖1為本發明采用LCOS的激光微加工系統工作于反射模式下的結構示意圖。

圖2為本發明采用LCOS的激光微加工系統工作于傳輸模式下的結構示意圖。

其中：激光發生器1、擴束鏡2、LCOS3、計算機處理器4、縮束鏡5、聚焦鏡6、待加工件7。

具體實施方式

參見圖1和圖2，本發明涉及的一種采用LCOS的激光微加工系統，所述系統包含有用于產生激光的激光發生器1，所述激光發生器1發出的激光的光路上依次設置有擴束鏡2、LCOS3和縮束鏡5，射出縮束鏡5的激光經由聚焦鏡6聚焦后射向待加工件7；

LCOS（Liquid?Crystal?on?Silicon，硅基液晶），所述LCOS主要由硅集成電路層、液晶層和ITO電極層構成；LCOS3的硅集成電路層與計算機處理器4相連，通過計算機處理器4上的程序可實現對LCOS3的控制，其控制原理為：

通過計算機處理器4實現與LCOS3的硅集成電路層的電連接，通過計算機處理器4上的程序可實現對LCOS3的液晶層的電壓分布進行改變和控制，進而導致液晶層折射率的分布的改變，液晶層呈現為陣列液晶單元，其中的各個單元可由程序獨立控制，由于液晶層可被電極分成各個獨立的單元，其折射率取決于施加于電極上的電壓，因而通過計算機處理器4上的程序可方便地通過控制電極上的電壓實現對液晶層不同單元和區域的折射率的控制，即形成一種相位光柵，結果，射入LCOS3的激光能夠通過改變相位光柵參數而獲得需要的輸出光線路徑，實現了光波束的動態改變方向的操作。類似地，通過計算機處理器4上的程序可以控制電極上的電壓實現對液晶層不同單元和區域的折射率數值的控制，以使得射入LCOS3的激光經過相位光柵后其強度被改變，從而實現激光微加工動態功率調節。激光波束方向控制和激光波束功率控制都可以通過計算機程序的設置執行自動操作。