[發明專利]一種飛秒激光旋轉式雙光點光束微孔加工方法

有效

• 申請號: 202110490885.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113042884B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 姜瀾;李曉煒;高帥;周世鵬;黃驥;楊炳東
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/0622;B23K26/08;B23K26/382
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種飛秒激光旋轉式雙光點光束微孔加工方法，其特征在于：利用空間光調制器加載0-π相位，對入射的呈高斯型強度分布的飛秒激光進行相位整形，由于入射的高斯光場的左右兩部分被施加了不同的相位，在兩部分重合的中間區域，會由于相位畸變形成光場強度暗區，從而將原本的高斯光束整形成雙光點光束；在微孔加工過程中，雙光點光束中心的光場暗區會有利于產生的等離子體從該位置處噴發，從而減少對后續激光脈沖的影響，改善能量沉積效率，提高微孔加工深度；

通過計算機控制實時、逐幀切換空間光調制器上不同角度分布的0-π相位圖，實現雙光點光束沿中心軸旋轉，能夠提高孔的圓度，配合激光重復頻率，并通過平移臺上下移動樣品，加工出圓形深孔結構；

所加載的0-π相位的表達式為：

其中，τ_k是所加載的第k張相位圖的相位，θ是極坐標的極角，n為正整數，k為自然數，且0≤k＜n；該表達式的含義為將2π的角度平均分為n等份，此時總共需切換n張不同角度的0-π相位圖來實現雙光點光束的旋轉，其中k表示了第k張相位圖的0相位和π相位不同的分布區域。

2.如權利要求1所述的飛秒激光旋轉式雙光點光束微孔加工方法，其特征在于：采用的激光重復頻率不能低于相位圖的換幀頻率，相圖的換幀頻率決定了雙光點光束的旋轉速度，進而決定了微孔加工的效率。

3.如權利要求1或2所述的飛秒激光旋轉式雙光點光束微孔加工方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：飛秒激光器產生呈高斯型強度分布的激光，通過能量調節裝置對激光能量進行調節；

步驟二：高斯激光以小角度入射到反射式液晶空間光調制器上，通過計算機在空間光調制器上加載所需的0-π相位，將入射的高斯激光整形成雙光點光束；

步驟三：通過計算機控制，在空間光調制器上實時切換不同角度分布的0-π相位圖，配合一定的脈沖重復頻率，實現旋轉的雙光點光束；

步驟四：將發射出的旋轉雙光點光束通過4f系統進行搬運，避免傳播過程中的衍射對整形光場產生影響；

步驟五：將搬運后的光場采用物鏡進行聚焦，將樣品置于焦點處，移動平移臺，使焦點逐漸深入樣品內部，對樣品進行加工，采用合適的激光能量和換幀速度，獲得深孔結構。