[發明專利]一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工系統及方法

有效

• 申請號: 201710091508.0
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106735875B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 翟中生;汪于濤;呂清花;張艷紅;張駱;劉頓;婁德元;楊奇彪;陳列
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/067;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工系統及方法，系統包括激光器、第一反射鏡、λ/2波片、擴束鏡、第二反射鏡、第一空間光調制器、第二空間光調制器、λ/4波片、第一透鏡、第三反射鏡、空間濾波器、第四反射鏡、第二透鏡、分光鏡、第三透鏡、CCD相機、振鏡、場鏡、工作臺和電腦；本發明利用液晶空間光調制器波前調制特性，提出一種激光光束數量、光束形狀及質量、偏振態、角動量等多參數可控的廣適應性的柔性激光加工技術，再結合波前測量和反饋技術，不僅能夠校正波前像差，而且能夠把高能量光束分解成任意的二維或三維低能量多光束，且該光束的形狀和偏振態等參數靈活控制，是高質量、高效、極高的適應性和靈活性的激光加工技術。

技術領域

本發明屬于激光應用技術領域，涉及一種激光柔性微加工系統及方法，具體涉及一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工系統及方法。

背景技術

激光具有能量密度高、方向性好、高相干性、熱影響區小等優點，在工業加工領域中備受青睞.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.該技術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、成型等多種加工工藝。

目前，國內激光加工主要在高功率激光切割和焊接等宏加工中具有較大的優勢，但在激光微加工領域與世界先進水平仍存在不小差距。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(尤其是聚合物材料以及高熔點材料)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。激光獨一無二的特性使之成為微處理的理想工具，廣泛應用于微電子、微機械和微光學加工三大領域。但是現有激光微加工方法主要利用單束激光聚焦后達到很高的能量密度進行材料加工，存在加工效率低、能量利用率低和適應性差等不足，因此研究一種柔性激光微加工技術理論和方法具有重要的意義。

發明內容

為了解決現有技術中加工效率低、能量利用率低和適應性差的問題，本發明提供了一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工系統及方法。

本發明的系統所采用的技術方案是：一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工系統，其特征在于：包括激光器、第一反射鏡、λ/2波片、擴束鏡、第二反射鏡、第一空間光調制器、第二空間光調制器、λ/4波片、第一透鏡、第三反射鏡、空間濾波器、第四反射鏡、第二透鏡、分光鏡、第三透鏡)、CCD相機、振鏡、場鏡、工作臺和電腦；

所述激光器發出的激光光束依次經過所述第一反射鏡、λ/2波片后入射到所述擴束鏡中進行擴束，擴束后的光束依次經過所述第二反射鏡、第一空間光調制器后入射到所述第二空間光調制器上，出射光依次經過所述λ/4波片、第一透鏡、第三反射鏡、空間濾波器、第四反射鏡、第二透鏡后入射所述分光鏡中，分出來的光一部分經過所述第三透鏡聚焦后入射到所述CCD相機中，用于觀測光束能量分布均勻性，另一部分將第二空間光調制器近場的像傳遞到所述振鏡中，經所述場鏡聚焦后入射在所述工作臺上，用于加工樣品；所述電腦分別與所述第一空間光調制器、第二空間光調制器、CCD相機連接，用于控制所述第一空間光調制器、第二空間光調制器、CCD相機工作。

本發明的方法所采用的技術方案是：一種基于液晶空間光調制器的激光柔性微加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用空間光調制器的控制軟件和相關的Labview算法生成目標全息圖，并且分別加載到第一空間光調制器、第二空間光調制器上，同時根據激光加工目的調節λ/2波片和λ/4波片的晶體主截面與入射光振動面的夾角；根據需求，可調控光束數量、偏振態、整形、角動量等，具體如下：

1)光束數量調控：利用Labview算法生成指定激光光束位置和數量的全息圖，并將全息圖加載到第二空間光調制器上，第一空間光調制器不加載任何全息圖，作為反射鏡使用。