[發(fā)明專利]脈沖激光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310656731.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103904547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙成殷;千世炅;崔相煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01S3/102
• 分類號(hào): H01S3/102
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2012年12月26日提交的題為“脈沖激光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法”的韓國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)第10-2012-0153491號(hào)的權(quán)益，通過(guò)引用將本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖激光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，更具體地，涉及一種能夠同時(shí)使激光束的平均輸出功率以及脈沖對(duì)脈沖能量（pulse-to-pulse?energy）變化穩(wěn)定的脈沖激光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

通常，在使用激光器的工藝中，激光功率或者能量在時(shí)間上的穩(wěn)定性被視為一項(xiàng)重要的因素。

為了獲得激光器的穩(wěn)定性，通過(guò)激光二極管和直接調(diào)節(jié)用于諸如氣體等介質(zhì)的泵浦能的方法來(lái)控制激光器的輸出功率或者能量。

在使用鉆孔器等通孔的加工中，由于其特性而使用脈沖形的激光束，其中，難以使輸出功率和脈沖對(duì)脈沖能量?jī)烧咄瑫r(shí)穩(wěn)定。在通常情況下，為了使輸出功率穩(wěn)定，可在一時(shí)間段內(nèi)致使脈沖能量不穩(wěn)定。具體地，在加工時(shí)間段內(nèi)所需的脈沖能量不足時(shí)，該加工就會(huì)停止，從而導(dǎo)致生產(chǎn)力降低。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)采用調(diào)節(jié)泵浦峰值功率或者泵浦時(shí)間的方法來(lái)控制激光介質(zhì)的泵浦能。

使用脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)節(jié)泵浦時(shí)間的方法是一種使用光學(xué)傳感器等測(cè)量光功率變化減小的方法。由于上述方法產(chǎn)生根據(jù)泵浦時(shí)間改變而變化的光輸出時(shí)間，所以上述方法會(huì)限于曝光時(shí)間重要的加工領(lǐng)域中。

通過(guò)直接調(diào)節(jié)高頻泵浦信號(hào)的量級(jí)可減小測(cè)量到的光功率的變化，而對(duì)于泵浦時(shí)間沒(méi)有限制。然而，因?yàn)樯鲜龇椒ㄟ€需要控制接口，所以激光器的控制電路將變得復(fù)雜。

為了使調(diào)節(jié)泵浦能量期間產(chǎn)生的光束脈沖的能量降低最小化，功率變化期間產(chǎn)生另一類型泵浦信號(hào)以增加可在加工中使用的脈沖數(shù)的方法也是可能的。然而，由于應(yīng)當(dāng)制備各種形式的泵浦信號(hào)等，所以該方法也使控制電路變得復(fù)雜。

可替代地，為了降低脈沖對(duì)脈沖能量中的變化，一種檢測(cè)光學(xué)傳感器輸出信號(hào)以調(diào)節(jié)泵浦能量或者光學(xué)損耗因數(shù)的方法也是可能的。然而，該方法可能也不會(huì)使脈沖與輸出功率變化之間的能量變化同時(shí)穩(wěn)定。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

（專利文獻(xiàn)1）美國(guó)專利公開(kāi)第2008-0023452號(hào)

（專利文獻(xiàn)2）美國(guó)專利公開(kāi)第2011-0284507號(hào)

（專利文獻(xiàn)3）美國(guó)專利公開(kāi)第4,856,010號(hào)

（專利文獻(xiàn)4）美國(guó)專利公開(kāi)第5,982,790號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣一種脈沖激光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，該脈沖激光系統(tǒng)通過(guò)使用觸發(fā)信號(hào)的空載時(shí)間變化（和調(diào)節(jié)）以及觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度而能夠使得激光束的平均輸出功率以及脈沖之間能量變化同時(shí)穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供一種脈沖激光系統(tǒng)，包括：激光束輸送單元，在工件上照射激光束；激光源，向激光束輸送單元提供激光脈沖；電源裝置，向激光源供給高頻功率；觸發(fā)脈沖生成器，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)以向電源裝置提供產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖；控制器，輸出允許觸發(fā)脈沖生成器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖并且整體控制該系統(tǒng)的控制信號(hào)；光束監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)從激光束輸送單元輸出的激光束進(jìn)行監(jiān)測(cè)以向控制器提供相關(guān)的信息；溫度監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)激光束輸送單元的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)以向控制器提供相關(guān)的信息；以及數(shù)據(jù)服務(wù)器，向控制器提供與工件的加工相關(guān)的信息。

基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）邏輯、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）以及中央處理單元（CPU）中的至少一個(gè)來(lái)配置控制器。

光束監(jiān)測(cè)裝置可監(jiān)測(cè)從激光束輸送單元輸出的激光束的功率、能量以及位置中的至少一個(gè)。

與工件的加工相關(guān)的信息可包括激光束脈沖的峰值功率、脈沖能量、以及脈沖的開(kāi)啟時(shí)段。

控制器可從溫度監(jiān)測(cè)裝置接收溫度信息，并且在接收的溫度信息不在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)的情況下，可進(jìn)行控制以使得激光束脈沖不曝光在工件上時(shí)的時(shí)間段的空載時(shí)間變長(zhǎng)或者變短。