[發明專利]一種激光焦點位置動態可控的激光加工系統及方法

有效

• 申請號: 201710262376.3
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN106994557B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張立國
• 申請（專利權）人: 武漢銥科賽科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B26/00;B23K26/046;B23K26/064;B23K26/082
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;陳璐

本發明提供一種激光焦點位置動態可控的激光加工系統及方法，所述的系統包括激光光源模塊、激光光束發散角動態控制模塊和激光聚焦與焦點切換模塊。本發明在整個激光加工系統中引入了激光光束發散角動態控制模塊，對加工激光束的發散角進行動態控制，從而改變經過所述激光聚焦與焦點切換模塊聚焦后的激光焦點在待加工工件上的空間位置，實現了高速的激光焦點離焦運動，又能夠保障極高的離焦前后激光聚焦焦點中心和激光離焦焦點中心在待加工工件的位置精度，而且離焦前后沒有引入額外像差，保證了離焦前后良好的聚焦效果。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，更具體地，涉及一種激光焦點位置動態可控的激光加工系統及方法。

背景技術

在激光鉆孔領域，激光焦點在孔和孔之間切換，目前振鏡掃描是比較成熟的最快的切換方式，表現加減速、位移線速度以及定位速度。

但是目前電路板盲孔鉆孔，無一例外都是采用一種特定參數的激光去除銅皮，然后改變平場掃描聚焦鏡與電路板之間的距離從而獲得激光焦點相對于電路板的激光離焦，采用離焦的大光斑去除孔底材料。

由于這種離焦方式是采用改變平場聚焦鏡與電路板之間的距離獲得的，在激光加工的過程中，改變平場聚焦鏡和電路板之間的距離，容易帶來激光加工的誤差，更重要的是，通過不斷改變平場聚焦鏡和電路板之間的距離達到離焦的目的，如此離焦的效率太低，太耽擱時間。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的激光焦點位置動態可控的激光加工系統及方法，通過對加工激光束發散角的改變來達到調整激光聚焦的聚焦焦點在待加工工件沿光軸方向的位置，實現高速的激光焦點離焦運動。

根據本發明的一個方面,提供了一種激光焦點位置動態可控的激光加工系統，包括激光光源模塊、激光光束發散角動態控制模塊和激光聚焦與焦點切換模塊；

所述激光光源模塊，用于產生加工激光束，并經過光路傳輸入射所述激光光束發散角動態控制模塊；

所述激光光束發散角動態控制模塊，用于對入射的加工激光束的發散角進行動態控制，輸出發散角受控的第一激光光束，并入射所述激光聚焦與焦點切換模塊；

所述激光聚焦與焦點切換模塊，用于對發散角受控的第一激光束進行聚焦，以形成聚焦光束，其中，針對發散角不同的第一激光光束，形成的聚焦光束的焦點位置不同；還用于控制所述聚焦光束的激光焦點在待加工工件的不同加工單元之間進行切換或者在一個加工單元處對所述聚焦光束的激光焦點掃描運動進行運動控制；

所述激光光束發散角動態控制模塊包括偏振分光器件、四分之一波長相位延遲器和反射光學元件；

所述加工激光束依次透射偏振分光器件、入射四分之一波長相位延遲器，所述四分之一波長相位延遲器的輸出光束的偏振態相對于所述加工激光束旋轉45度或者近似45度，輸出的光束垂直或者近似垂直入射所述反射光學元件，并被所述反射光學元件垂直或者近似垂直反射，再入射所述四分之一波長相位延遲器，所述四分之一波長相位延遲器輸出的光束的偏振態相對于所述加工激光束旋轉90度或者近似90度，再經所述偏振分光器件反射，獲得所述發散角受控的第一激光束；

或者，所述加工激光束被偏振分光器件反射后入射四分之一波長相位延遲器，所述四分之一波長相位延遲器的輸出光束的偏振態相對于所述加工激光束旋轉45度或者近似45度，輸出的光束垂直或者近似垂直入射所述反射光學元件，并被所述反射光學元件垂直或者近似垂直反射，再入射所述四分之一波長相位延遲器，所述四分之一波長相位延遲器的輸出光束的偏振態相對于所述加工激光束旋轉90度或者近似90度，并透射所述偏振分光器件，獲得所述發散角受控的第一激光束。

其中，通過改變所述激光光束發散角動態控制模塊中的反射光學元件的反射表面曲率控制所述第一激光束的光束發散角，形成不同空間位置的聚焦光束的激光焦點，實現激光焦點相對于待加工工件的動態離焦控制。