本发明专利技术公开了一种激光打孔方法及其装置。激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器后入射到LCOS上；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到待加工基材上，LCOS通过视频数据接口与图象处理器联接。激光打孔时，先在图象处理器上依据待加工孔的直径等参数设计若干幅圆弧图像的灰度图，再依次转换为相位全息图，经视频数据接口逐幅加载到LCOS上；激光器产生激光束经扩束、偏振处理后入射到LCOS上，LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到基材上，实现对基材的打孔加工。本发明专利技术采用LCOS衍射器件进行光束扫描，克服了激光打孔现有技术采用的振镜扫描或光学元件转动部件移动存在的不足，保证了激光打孔加工的精度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种激光打孔方法及其装置。激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器后入射到LCOS上；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到待加工基材上，LCOS通过视频数据接口与图象处理器联接。激光打孔时，先在图象处理器上依据待加工孔的直径等参数设计若干幅圆弧图像的灰度图，再依次转换为相位全息图，经视频数据接口逐幅加载到LCOS上；激光器产生激光束经扩束、偏振处理后入射到LCOS上，LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到基材上，实现对基材的打孔加工。本专利技术采用LCOS衍射器件进行光束扫描，克服了激光打孔现有技术采用的振镜扫描或光学元件转动部件移动存在的不足，保证了激光打孔加工的精度。【专利说明】一种激光打孔方法及其装置
本专利技术涉及一种激光打孔装置及其打孔方法，特别涉及一种基于LC0S的激光打 孔方法及其装置，适用于对基材的小孔成形，属于激光应用
。
技术介绍
目前，在硅片等基材上采用激光束打孔的方法，一般通过光学器件的转动实现光 束聚焦点的圆形轨迹扫描，存在着一定的局限性，主要表现为：1、机械旋转在长期运转的过 程中会造成结构磨损，精度下降，最终将严重影响打孔质量；2、机械旋转打孔装置复杂，需 要宽敞的工作环境。文献"晶体硅片上激光打孔的研究"（钱俊..半导体技术，2012， 37(5) : 375-389)报道了采用振镜扫描方式和折反系统旋转方式；其系统结构复杂，系统中 涉及运动部件，其扫描精度对转动装置提出了很高的精度要求，长期运转会造成结构磨损， 精度下降，最终将严重影响打孔质量。 空间光调制器（Spatial light modulator,简称SLM)是波前整形、实时光信息 处理、自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。娃基液晶（Liquid Crystal on Silicon LCOS)是一种反射式的空间光调制器，利用计算机生成的图像信息或光学函数 可通过视频接口直接加载到LC0S上。因像元小、填充率高，LC0S具有衍射效率高、空间带 宽积大的特点，是理想的纯相位调制器件，可以应用在波前相位调制、光镊、脉冲光束整形、 动态衍射光学元件、相称成像等领域。在成像研究方面，文献"LC0S面板相位调制分析及 用于全息再现系统"（张公瑞..激光与光电子学进展，2009，（1): 94-98)提供了 一种基于反射型硅基液晶（LC0S)面板的全息再现系统，再现了计算机模拟生成的全息图， 并通过优化算法有效地提高再现图像的质量。有关于像差矫正的研究，参见文献"反射型 LC0S显示板用于人眼波前像差校正的研究"(蔡冬梅..光电子?激光，2008，19(7): 992-995)，对LC0S显示器件的光学调制特性进行了理论分析，在合适的参数条件下，LC0S 可工作在纯相位调制状态下。LC0S作为波前校正器和哈特曼传感器结合构成一个自适应 闭环校正系统，校正在成像光路中引入的具有人眼波前像差特点的静态波前畸变，LC0S 器件作为相位校正元件在人眼波前像差校正和视网膜成像系统中具有良好的应用前景。 将硅基液晶（LC0S)及成像技术应用于激光打孔领域还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对现有激光打孔由于振镜扫描或光学元件转动部件 移动存在的加工精度下降的不足，提供一种能保持高精度、高效率、高稳定的激光打孔方法 及其装置。 实现本专利技术目的的技术方案是提供一种激光打孔装置，其结构为：激光器产生的 激光束依次经扩束器、偏振器处理后入射到LC0S上，偏振器的偏振方向与LC0S的液晶分 子长轴的方向一致；LC0S的反射光经变焦系统和光阑后入射到待加工基材上；所述的LC0S 通过视频数据接口与图象处理器联接。 本专利技术提供的一种激光打孔装置，其待加工基材所在平面与变焦系统像方主平面 的距离按高斯公式计算得到 ： 【权利要求】1. 一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器处理 后入射到LCOS上，偏振器的偏振方向与LCOS的液晶分子长轴的方向一致；LCOS的反射光 经变焦系统和光阑后入射到待加工基材上；所述的LCOS通过视频数据接口与图象处理器 联接。2. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：待加工基材所在平面与变 焦系统像方主平面的距离按高斯公式计算得到： ΑΨ:V刃符训丄基材所在平面与变焦系统像方主平面的距离，/为变焦系统的焦距， ?为激光束的发散点到变焦系统物方主平面的距离。3. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束为自 然光或偏振光，偏振器为偏振棱镜。4. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束为偏 振光，偏振器为二分之一波片。5. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：扩束器与偏振器之间设置 一个准直透镜。6. -种激光打孔方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 依据各参数，在图象处理器上设置一个直径为Φ个像元数的圆环图像，所述的参 数包括W为待加工孔的孔径，D为LCOS的像元尺寸，I为LCOS较短边含有的像元数，λ为 激光器产生的激光束的波长，f为变焦系统的焦距；将所述的圆环平均分割成2η段的圆弧， η为正整数，所述的圆弧呈圆心对称分布；以每两段对称的圆弧组成一幅图像，得到η幅圆 弧图像的灰度图； (2) 激光器产生的激光束经扩束、偏振处理后入射到LCOS上；图象处理器将步骤（1) 得到的每幅圆弧图像的灰度图依次转换为相位全息图，经视频数据接口逐幅加载到LCOS 上；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到基材上，在基材上得到用于加工的聚焦 圆弧，对基材进行打孔加工。7. 根据权利要求6所述的一种激光打孔方法，其特征在于：步骤（2)为激光器产生的激 光束经扩束、准直、偏振处理后入射到LCOS上；图象处理器将步骤（1)得到的每幅圆弧图 像的灰度图依次转换为相位全息图，经视频数据接口逐幅加载到LCOS上；LCOS的反射光经 变焦系统和光阑后入射聚焦到基材上，在基材上得到用于加工的聚焦圆弧，对基材进行打 孔加工。8. 根据权利要求6或7所述的一种激光打孔方法，其特征在于：所述圆环的宽度为1? 10个像元；η为1?10段。9. 根据权利要求6或7所述的一种激光打孔方法，其特征在于：所述的直径为Φ个像 元数的圆环图像，其直径Φ的确定按下式：其中，W为待加工孔的孔径，D为LCOS的像元尺寸，I为LCOS较短边含有的像元数，λ 为激光器产生的激光束的波长，f为变焦系统的焦距，在待加工基材上得到用于加工的聚焦 圆弧。10.根据权利要求6或7所述的一种激光打孔方法，其特征在于：设定圆环图像的直径 为Φ个像元数,变焦系统的焦距f按下式调节：其中，W为待加工孔的孔径，D为LCOS的像元尺寸，I为LCOS较短边含有的像元数，λ为激光器产生的激光束的波长，在待加工基材上得到用于加工的聚焦圆弧。【文档编号】B23K26/064GK104439723SQ201410627239【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日 【专利技术者】殷路安, 吴建宏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器处理后入射到LCOS 上，偏振器的偏振方向与LCOS的液晶分子长轴的方向一致；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射到待加工基材上；所述的LCOS 通过视频数据接口与图象处理器联接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：殷路安，吴建宏，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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