[發明專利]用于提供兩個偏移激光束的光學設備和方法

在審

• 申請號: 201980048506.0
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN112469527A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 保羅-艾蒂安·馬丁;塞巴斯蒂安·伊斯特瓦;阿克塞爾·庫皮斯維茲;約瑟-安東尼奧·拉莫斯·德·坎普斯
• 申請（專利權）人: 激光工程應用有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/067;B23K26/073;B23K26/0622
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 梁倩;馬芬

本發明涉及一種用于提供第一激光束(10)和第二激光束(20)的方法，該第一激光束和第二激光束相對于輸入激光束(301)在空間上偏移，該方法包括以下步驟：a)提供用于產生所述輸入激光束(301)的激光源(300)；b)提供用于提供偏移激光束(7)的空間偏移單元(1)，該空間偏移單元可以在所述輸入激光束(301)與所述偏移激光束(7)之間保持相同的偏振；c)提供包括第一偏振分離模塊(50)的分離單元(2)，以從所述偏移激光束(7)：通過透射獲得第一空間偏移激光束(10)；以及通過反射獲得第二空間偏移激光束(20)，所述第一空間偏移激光束(10)和第二空間偏移激光束(20)適于各自描繪出圓。

技術領域

根據第一方面，本發明涉及一種用于從輸入激光束提供至少兩個空間偏移的激光束的方法。根據第二方面，本發明涉及一種用于實現根據第一方面的方法的光學設備。根據第三方面，本發明涉及一種加工系統。

背景技術

激光鉆孔和切割工藝是已知的。為了橫穿待用激光束進行加工的表面，這些工藝現在使用更多的掃描頭(例如偏轉裝置、掃描儀)而不是目標的移位裝置。這種選擇主要是為了便于使用和提高加工速度。由于激光束的高斯(Gaussian)分布，使用掃描器導致具有圓錐形切割面(即，這些切割面不是直的)的加工操作。對于某些應用場合，這是不可接受的。

為了控制或消除切割面的錐度，開發了進動頭。這些進動頭控制激光束在待加工的目標上的攻角。對攻角的這種控制使得能夠更好地控制切割面的錐度。

現在可以市購平均功率超過100瓦(脈沖能量超過100μJ)的超短脈沖源，從而使得能夠通過提高加工速度來提高生產率。然而，通常不可能在不降低激光源的平均功率的情況下使用這種激光源來加工工件，因為對目標的熱效應會導致其變形(或甚至破壞)、氧化或結構改變。為了限制這種熱效應，存在氣體噴嘴，其允許將強空氣流吹到待加工的目標上以局部地降低溫度。然而，氣體噴嘴體積大，且其有效性可能有限。此外，氣體噴嘴可以在目標上產生壓力，這會使目標移位甚至劣化。

當前的解決方案不允許使用由于熱效應而導致進行進動運動的可能超過100瓦的激光源。

發明內容

根據第一方面，本發明的目的之一是提供一種利用強激光源進行進動加工而不產生或減少有害的熱效應的方法。

為此，發明人提出了一種用于提供至少第一激光束和第二激光束的方法，該第一激光束和第二激光束相對于輸入激光束在空間上偏移(例如側向偏移)，該方法包括以下步驟：

a.提供用于產生所述輸入激光束的激光源，使得所述輸入激光束具有隨時間固定的偏振；

b.提供用于提供相對于所述輸入激光束偏移(例如側向偏移)的偏移激光束的空間偏移單元，所述偏移激光束具有主傳播軸線A并且適于在垂直于所述主傳播軸線A的平面中描繪出圓，所述空間偏移單元能夠維持所述輸入激光束與所述偏移激光束之間的相同偏振；

c.提供包括第一分離模塊的分離單元，所述第一分離模塊包括第一偏振分離裝置，所述第一偏振分離裝置用于從所述偏移激光束：

-通過透射獲得具有第一主傳播軸線的第一空間偏移(例如，側向偏移)激光束，以及

-通過反射獲得具有第二主傳播軸線的第二空間偏移(例如，側向偏移)激光束；

所述分離單元被配置成使得所述第一空間偏移激光束和第二空間偏移激光束適于分別在垂直于所述第一主傳播軸線和第二主傳播軸線的平面中描繪出圓。

優選地，根據本發明的方法進一步包括提供(例如在步驟a之后)準直調節系統(這使得更容易適應不同厚度的目標樣品)。根據本發明的方法優選地用于工件的激光加工，更優選地用于工件的激光微加工。