[發明專利]多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的方法及裝置

在審

• 申請號: 201810088414.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108161250A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 趙裕興;郭良
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光股份有限公司;江陰德力激光設備有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/06;B23K26/067;B23K26/08;B23K26/70
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

1.多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：依光路方向設置有：

激光器(1)，輸出光束；

擴束鏡(4)，對從激光器(1)輸出光束的直徑及發散角度進行連續調節；

第一反射單元，將擴束鏡(4)出射的光束反射至激光光束首次整形裝置(7)；

光束首次整形裝置(7)，將能量呈高斯分布的激光光束進行光束整形，整形后的光束能量分布于一個環形或多個環形區域內；

光束二次整形裝置(8)，將首次整形過后的激光光束進行再次整形，對激光光束能量分布及大小調節，動態控制焦點分布范圍；

第二反射單元，將二次整形后激光光束入射至聚焦鏡(11)；

聚焦鏡(11)，將第二反射單元反射的光束進行聚焦，激光光束形成有限范圍內分布的多焦點，焦點分布范圍包含被加工對象；

X-Y軸運動平臺(2)，承載被加工對象，相對于聚焦鏡(11)運動。

2.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述激光器(1)為脈沖寬度小于100納秒、波長可選范圍343～2000納米的脈沖激光器。

3.根據權利要求2所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述激光器(1)為脈寬范圍7～15皮秒、波長1030nm或1064nm的脈沖激光器。

4.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述擴束鏡(4)為具有可調倍率及改變發散角的擴束鏡。

5.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述第一反射單元包含依光路方向布置的第一反射鏡(5)和第二反射鏡(6)。

6.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述光束首次整形裝置(7)為空間光調制器、可變形反射鏡或衍射光學透鏡。

7.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述光束二次整形裝置(8)為可調節光闌。

8.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述第二反射單元包含依光路方向依次布置的第三反射鏡(9)和第四反射鏡(10)。

9.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：所述聚焦鏡(11)安裝于Z軸升降運動單元(3)上。

10.根據權利要求1所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的裝置，其特征在于：還包含控制系統(100)和光束二次整形裝置控制單元(200)，控制系統(100)與光束二次整形裝置控制單元(200)和X-Y軸運動平臺(2)控制連接，光束二次整形裝置控制單元(200)與光束二次整形裝置(8)控制連接。

11.多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的方法，其特征在于：激光經光束整形后匯聚成多個沿光軸方向分布的焦點，且多個焦點所覆蓋的范圍在20～3000微米范圍內連續可調，調節焦點范圍使焦點的覆蓋范圍大于被加工對象的厚度。

12.根據權利要求11所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的方法，其特征在于：調節焦點范圍使焦點的覆蓋范圍大于被加工對象的厚度，在被加工對象上下表面及內部或者在被加工對象內部形成微小爆裂點，被加工物體相對于焦點運動形成貫穿被加工對象上下表面的爆裂面，以爆裂面為導向實現材料的分離。

13.根據權利要求12所述的多焦點動態分布激光加工脆性透明材料的方法，其特征在于：以爆裂面為導向通過施加機械外力實現材料的分離。