[發明專利]進行材料精細加工的266nm全固態紫外激光器

無效

• 申請號: 201310038469.X
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103107480A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李平雪;劉冬羽;池俊杰;楊春;趙自強;胡浩偉;張光舉;姚毅飛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/109;H01S3/10
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 翟國明

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別是涉及一種進行材料精細加工的266nm全固態紫外激光器。

背景技術

激光加工是激光產業的重要應用，與常規的機械加工相比，激光加工更精密、更準確、更迅速。這種技術是利用激光束與物質相互作用的特性對包括金屬與非金屬的各種材料進行加工，涉及到了焊接、切割、打標、打孔、熱處理、成形等多種加工工藝。激光獨一無二的特性使之成為材料精細加工的理想工具，目前廣泛應用于微電子、微機械和微光學加工三大領域。

近年來，隨著小型電子產品和微電子元器件需求量的日益增長，對于加工材料的精密處理日漸成為激光在工業應用中發展最快的領域之一。

脈沖紫外激光器主要應用于：紫外固化、激光劃線、激光打標、激光微加工、晶圓檢測、光譜、氧化物去除、激光剝線。

266nm紫外激光與波長較長的激光比較，在微加工方面，266nm紫外激光有著獨有的優點。紅外和可見光波段的激光加工材料過程基本是“熱”加工過程，即靠聚焦使能量集中材料待加工部分加熱來熔化或汽化材料來進行微加工。可是這種方式加熱導致四周熱響應部分嚴重的損壞，這會嚴重影響到加工的效果與質量。紫外激光加工是屬于“冷”加工，即可以直接破壞物質原子的化學鍵，將物質分離成原子的過程，對周圍的區域破壞性很小。紫外激光“冷”加工特性，使266nm紫外激光器成為加工薄橡膠和塑料等非常脆弱物質首選。由于衍射現象，激光的波長與會聚光斑的最小直徑成正比，266nm激光波長更短，意味著空間分辨率越高，可以獲得更小的聚焦光斑，這使得266nm激光可以加工極其微小的部件。不但如此，由于許多玻璃和非線性晶體材料對于紫外激光（300nm以下）吸收作用都非常強，但是這種吸收效果是近紅外以及可見光波段的激光達不到的，這使得紫外激光器可以應用得更廣。在一些加工精度要求嚴格的微加工，例如集成電子線路板鉆微孔，微孔直徑小于100μm要求精度達微米量級，這就需要精細加工能力的紫外激光器進行加工。266nm紫外激光器廣泛應用的微加工領域還有薄膜和薄片材料中產生微小通道、進行精密切割以及對接、印刷電路基板的微加工等方面。

紫外激光器由于其波長更短、能量更集中、分辨率更高等優點而在許多領域具有長波長激光器不能替代的優勢。在特殊材料加工上，紫外激光相對于紅外激光，加工邊沿更光滑、效率更高。對于用紅外透過率較高的材料加工的紅外器件來說，紫外激光在加工中也具有明顯的優勢。例如在工業領域，266nm紫外激光刻印有效避免了紅外激光的嚴重破壞性，使加工物件保持完美，并且可以對可見光和紅外激光吸收效果比較弱的某些晶體和玻璃進行加工。功率在0.2～10W、重復頻率在15～100kHz的266nm調Q激光器可應用于立體光刻、硅片打標、硅片切割等領域；功率在0.5～2W、重復頻率在15～100kHz的266nm調Q激光器可應用于鉆探、打標、檢測、晶片加工等領域；而功率在0.2～4W的266nm調Q激光器在印刷電路板（PCB）直接雕刻、印刷、FBG的產生、箔切削等領域有廣泛的應用等。

因此，當下需要迫切解決的一個技術問題就是：如何能夠創新的提出一種有效的措施，以滿足實際應用的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種進行材料精細加工的266nm全固態紫外激光器，更好的滿足實際應用的需求。

為了解決上述問題，本發明公開了一種進行材料精細加工的266nm全固態紫外激光器，包括：激光諧振腔（1）、第一聲光Q開關（2a）、第二聲光Q開關（2b）、第一LD側面泵浦模塊（3a）、第二LD側面泵浦模塊（3b）、90°旋光晶體（4）、二倍頻晶體（5）、凸透鏡組（6）、四倍頻晶體（7）、二向色鏡組（8）、柱面鏡（9）和控制系統（10），其中，所述第一聲光Q開關（2a）和第二聲光Q開關（2b）分別在第一LD側面泵浦模塊（3a）和第二LD側面泵浦模塊（3b）兩側正交放置，第一聲光Q開關（2a）、第二聲光Q開關（2b）、第一LD側面泵浦模塊（3a）、第二LD側面泵浦模塊（3b）和90°旋光晶體（4）位于所述激光諧振腔（1）內，且對稱放置，二倍頻晶體（5）位于激光諧振腔（1）內緊鄰輸出端鏡放置，所述凸透鏡組（6）、四倍頻晶體（7）、二向色鏡組（8）和柱面鏡（9）在激光諧振腔（1）外依次按照光路輸出方向共線放置，所述控制系統（10）與所述第一聲光Q開關（2a）、第二聲光Q開關（2b）、第一LD側面泵浦模塊（3a）和第二LD側面泵浦模塊（3b）連接，激光器在泵浦下進行腔內二倍頻時產生高功率、高重頻的532nm綠激光運轉，進而經腔外四倍頻方法，可以產生266nm的準連續紫外激光輸出。