【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及激光加工，具體涉及一種激光分束加工方法及裝置。
技術介紹
1、如圖5，現(xiàn)有技術公開了申請?zhí)枮閏n202111643750.7的一種激光分束加工設備，提供一種激光分束加工設備，涉及激光加工
激光分束加工設備包括激光器、衍射分束器和f-sinθ聚焦透鏡組；衍射分束器接受激光器發(fā)射的激光光束，并分成多束子光束；f-sinθ聚焦透鏡組接受多束子光束，對子光束進行聚焦，并控制子光束在焦平面上的位置；衍射分束器輸出的各級子光束滿足布拉格方程：2dsinθ＝mλ，f-sinθ聚焦透鏡組滿足成像關系：h＝f*sinθ，d為分束器周期常數(shù)，θ為入射光束角度，m為衍射光束級次，λ為激光波長，h為聚焦光斑位置；f為f-sinθ聚焦透鏡組的焦距。該設備在配合電機進行加工的過程，實現(xiàn)精密多光束加工，保持各個子光束聚焦光斑之間的距離具有很好的精度。
2、上述專利中，衍射分束器為衍射光學元件和可編程的空間光調制器，間距調節(jié)模塊包括固定倍率的透鏡組、可變倍率的透鏡組或可編程的空間光調制器中的任意一種。不足之處在于，衍射分束器輸出的各子級光束滿足布拉格方程：2dsinθ＝mλ，其周期d受限于衍射分束器的最小物理尺寸，導致光束的最大極限衍射角θ較小，在這個受限的衍射角內進行多光束分束，其光束間距隨著分束數(shù)量的增加而變得更小，如果后續(xù)使用固定倍率的透鏡組或者可變倍率的透鏡組對光束間距進行調節(jié)，其調節(jié)范圍受限，并且在成倍擴大光束間距的同時，各光束的光斑尺寸也會隨之擴大，難以獲得小尺寸光斑大小的大光束間距的多光束分布，這一點對于激光加工
3、因此，本專利技術提出了一種激光分束加工方法及裝置。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于提供一種激光分束加工方法及裝置。本專利技術完成多光束分束的三個特征：1.多光束分束；2.多光束之間的間距較大；3.多光束中的每一個光束尺寸較小。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
3、一種激光分束加工方法，包括如下步驟：激光從激光器1射出，經過擴束裝置2進行光束擴束，在經過反射鏡3照射到空間光調制器4，在空間光調制器4上加載全息圖，該全息圖將光束分成m×n陣列光束，經過聚光透鏡5之后，在聚光透鏡(5)的焦平面進行匯聚，可獲得m×n的點陣，該點陣經過光束分光陣列模塊6上的每個微分光鏡進行反射或折射，其中光束分光陣列模塊6上的每個微分光鏡單獨調節(jié)，這樣即可將光束點陣在空間上進行分開，分開之后的光束分別經過準直透鏡模塊7中的透鏡，對每個光束進行準直，經過準直之后的各光束再分別照射到反射鏡陣列模塊8中的反射鏡，各光束經過反射鏡反射后，以不同的角度分別進入到f-theta透鏡9中，經過f-theta透鏡9的匯聚后，將多光束分別匯聚在放置于樣品加工臺11上的待加工樣品10。
4、經過所述空間光調制器4的光場調制，將光束分束成m×n的多光束陣列，再經過聚光透鏡5的匯聚，再聚光透鏡5的焦平面處生成m×n的點陣；由于每個微反射鏡都是單獨調的，所以該m×n多光束點陣分開任意角度，即可實現(xiàn)任意間距的多光束。
5、一種激光分束加工裝置，包括依次設置的激光器1、擴束裝置2、反射鏡3、空間光調制器4、聚光透鏡5、光束分光陣列模塊6、準直透鏡模塊7、反射鏡陣列模塊8和f-theta透鏡9。
6、所述空間光調制器4是液晶空間光調制器lcos、數(shù)字微鏡器件dmd或衍射光學元件doe中的任意一種。此時，受限于空間光調制器的衍射極限角，多光束之間的間距較小。
7、所述光束分光陣列模塊6包括:微反射鏡(601)、微反射鏡陣列基板602和微反射鏡調節(jié)桿603；其中每個微反射鏡601由兩根微反射鏡調節(jié)桿603進行單獨調節(jié)，并通過兩根反射鏡調節(jié)桿603與微反射鏡陣列基板602進行固定連接。
8、所述光束分光陣列模塊6匯聚的m×n多光束點陣分別由每個微反射鏡601單獨調節(jié)每一束光的反射角，即可完成m×n多光束點陣在空間中進行分開。
9、經過所述微反射鏡601反射的單光束，為了在進入f-theta透鏡為準直光，需要在每束被微透鏡陣列反射后的光路中加入單一透鏡701，并且聚光透鏡5到達微反射鏡601的距離加上微反射鏡601達到單一透鏡701的距離，要等于聚光透鏡5與單一透鏡701的焦距之和。
10、所述聚光透鏡(5)和單一透鏡(701)即組成一個4f透鏡組，在這個透鏡組前后的光束直徑，會根據聚光透鏡5和單一透鏡701的焦距的不同而不同，其入射到該4f透鏡組前后的光束直徑滿足以下關系：
11、
12、由上式可知，當聚光透鏡5和單一透鏡701的焦距的不同，從單一透鏡701之后的光束直徑，出現(xiàn)：保持原先光束直徑大小、光束直徑縮小、光束直徑擴大這三種可能。
13、各光束經過反射鏡反射后，以不同的角度分別進入到f-theta透鏡9中，經過f-theta透鏡9的匯聚后，將多光束分別匯聚在放置于樣品加工臺11上的待加工樣品10上，其上的間距滿足：
14、dx＝f*θ
15、其中，dx為匯聚在樣品上的焦點偏離透鏡中心的距離，f為f-theta透鏡9的焦距，θ為入射到f-theta透鏡9的角度。
16、匯聚在待加工樣品10上的光束半徑大小滿足以下公式：
17、
18、其中，λ為激光加工的波長，f為f-theta透鏡9的焦距，win為入射到f-theta透鏡9的光束半徑，wout為匯聚在樣品上的光束半徑。
19、本專利技術有益效果如下：
20、本專利技術利用空間光調制器，在生成多焦點的同時，并通過創(chuàng)新性的設計微反射鏡陣列，將多焦點陣列在空間中分開，解決了空間光調制器衍射角小，可生成的光束間距小的問題。并通過在每個焦點的路徑上放置單一透鏡，保證了在大間距多分束的同時，光束大小不會隨著光束間距放大而變大的問題，并可靈活定制最后匯聚在待加工樣品上的光束大小。
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1.一種激光分束加工方法，其特征在于：包括如下步驟：激光從激光器(1)射出，經過擴束裝置(2)進行光束擴束，在經過反射鏡(3)照射到空間光調制器(4)，在空間光調制器(4)上加載全息圖，該全息圖將光束分成m×n陣列光束，經過聚光透鏡(5)之后，在聚光透鏡(5)的焦平面進行匯聚，可獲得m×n的點陣，該點陣經過光束分光陣列模塊(6)上的每個微分光鏡進行反射或折射，其中光束分光陣列模塊(6)上的每個微分光鏡單獨調節(jié)，這樣即可將光束點陣在空間上進行分開，分開之后的光束分別經過準直透鏡模塊(7)中的透鏡，對每個光束進行準直，經過準直之后的各光束再分別照射到反射鏡陣列模塊(8)中的反射鏡，各光束經過反射鏡反射后，以不同的角度分別進入到F-Theta透鏡(9)中，經過F-Theta透鏡(9)的匯聚后，將多光束分別匯聚在放置于樣品加工臺(11)上的待加工樣品(10)。
2.根據權利要求1所述的激光分束加工方法，其特征在于經過所述空間光調制器(4)的光場調制，將光束分束成m×n的多光束陣列，再經過聚光透鏡(5)的匯聚，再聚光透鏡(5)的焦平面處生成m×n的點陣；由于每個微反射鏡都是單獨
3.一種激光分束加工裝置，其特征在于包括依次設置的激光器(1)、擴束裝置(2)、反射鏡(3)、空間光調制器(4)、聚光透鏡(5)、光束分光陣列模塊(6)、準直透鏡模塊(7)、反射鏡陣列模塊(8)和F-Theta透鏡(9)。
4.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于所述空間光調制器(4)是液晶空間光調制器(LCoS)、數(shù)字微鏡器件(DMD)或衍射光學元件(DOE)中的任意一種。此時，受限于空間光調制器的衍射極限角，多光束之間的間距較小。
5.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于所述光束分光陣列模塊(6)包括:微反射鏡(601)、微反射鏡陣列基板(602)和微反射鏡調節(jié)桿(603)；其中每個微反射鏡(601)由兩根微反射鏡調節(jié)桿(603)進行單獨調節(jié)，并通過兩根反射鏡調節(jié)桿(603)與微反射鏡陣列基板(602)進行固定連接。
6.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于所述光束分光陣列模塊(6)匯聚的m×n多光束點陣分別由每個微反射鏡(601)單獨調節(jié)每一束光的反射角，即可完成m×n多光束點陣在空間中進行分開。
7.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于經過所述微反射鏡(601)反射的單光束，為了在進入F-Theta透鏡為準直光，需要在每束被微透鏡陣列反射后的光路中加入單一透鏡(701)，并且聚光透鏡(5)到達微反射鏡(601)的距離加上微反射鏡(601)達到單一透鏡(701)的距離，要等于聚光透鏡(5)與單一透鏡(701)的焦距之和。
8.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于所述聚光透鏡(5)和單一透鏡(701)即組成一個4f透鏡組，在這個透鏡組前后的光束直徑，會根據聚光透鏡(5)和單一透鏡(701)的焦距的不同而不同，其入射到該4f透鏡組前后的光束直徑滿足以下關系：
9.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于各光束經過反射鏡反射后，以不同的角度分別進入到F-Theta透鏡(9)中，經過F-Theta透鏡(9)的匯聚后，將多光束分別匯聚在放置于樣品加工臺(11)上的待加工樣品(10)上，其上的間距滿足：
10.根據權利要求9所述的激光分束加工裝置，其特征在于匯聚在待加工樣品(10)上的光束半徑大小滿足以下公式：
...【技術特征摘要】
1.一種激光分束加工方法，其特征在于：包括如下步驟：激光從激光器(1)射出，經過擴束裝置(2)進行光束擴束，在經過反射鏡(3)照射到空間光調制器(4)，在空間光調制器(4)上加載全息圖，該全息圖將光束分成m×n陣列光束，經過聚光透鏡(5)之后，在聚光透鏡(5)的焦平面進行匯聚，可獲得m×n的點陣，該點陣經過光束分光陣列模塊(6)上的每個微分光鏡進行反射或折射，其中光束分光陣列模塊(6)上的每個微分光鏡單獨調節(jié)，這樣即可將光束點陣在空間上進行分開，分開之后的光束分別經過準直透鏡模塊(7)中的透鏡，對每個光束進行準直，經過準直之后的各光束再分別照射到反射鏡陣列模塊(8)中的反射鏡，各光束經過反射鏡反射后，以不同的角度分別進入到f-theta透鏡(9)中，經過f-theta透鏡(9)的匯聚后，將多光束分別匯聚在放置于樣品加工臺(11)上的待加工樣品(10)。
2.根據權利要求1所述的激光分束加工方法，其特征在于經過所述空間光調制器(4)的光場調制，將光束分束成m×n的多光束陣列，再經過聚光透鏡(5)的匯聚，再聚光透鏡(5)的焦平面處生成m×n的點陣；由于每個微反射鏡都是單獨調的，所以該m×n多光束點陣分開任意角度，即可實現(xiàn)任意間距的多光束。
3.一種激光分束加工裝置，其特征在于包括依次設置的激光器(1)、擴束裝置(2)、反射鏡(3)、空間光調制器(4)、聚光透鏡(5)、光束分光陣列模塊(6)、準直透鏡模塊(7)、反射鏡陣列模塊(8)和f-theta透鏡(9)。
4.根據權利要求3所述的激光分束加工裝置，其特征在于所述空間光調制器(4)是液晶空間光調制器(lcos)、數(shù)字微鏡器件(dmd)或衍射光學元件(doe)中的任意一種。此時，受限于空間光調制器的衍射極限角，多光束之間的間距...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李昆，龍震，孫言濃，
申請(專利權)人：劍芯光電蘇州有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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