一种激光切割装置和激光切割方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光切割装置和激光切割方法，包括：激光光源和激光聚焦组件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次设置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦组件用于将所述激光聚焦在待加工样品的待加工区域的同一点上。由于激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件，且聚光元件和透光元件依次设置在激光光源的出光光路上，因此，透光元件的负球差与聚光元件的正球差相互抵消后，就能使得激光无像差聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上，从而使得激光聚焦能量更加集中，进而使得激光的切割效果更好。

Laser cutting device and laser cutting method

The invention provides a laser cutting device and laser cutting method, including: laser source and laser focusing component; the laser light source for emitting laser light; the laser focusing element assembly includes a condensing element and the negative spherical aberration of positive spherical aberration; the condensing element and the transmission element are arranged inside the a laser light path; the laser focusing component for the laser focusing in the processing area to be processed samples on the same point. The light condensing element and element with negative spherical aberration laser focusing assembly includes the positive spherical aberration, and a condensing element and a light transmission element are arranged in a laser light path, so the positive spherical aberration of light transmission element negative spherical aberration and the condensing element to offset each other, can make the laser aberration free focus on machining sample processing the same point, so that the laser energy is more concentrated, which makes the laser cutting effect is better.

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割装置和激光切割方法
本专利技术涉及激光加工
，更具体地说，涉及一种激光切割装置和激光切割方法。
技术介绍
现有技术中通常采用激光内聚焦切割的加工方法，对玻璃、半导体晶圆、蓝宝石和透明陶瓷等高硬脆性材料进行加工。激光内聚焦切割，是利用聚光透镜如物镜将平行的激光聚焦在待加工样品内部形成内部作用区，然后借助外力或热处理等，沿着内部作用区施加影响，实现待加工样品的最终切断分离。如图1所示，平行的激光光束被物镜10会聚后，从空气中进入待加工样品11，由于入射角度的不同，因此，远离光轴o进入待加工样品11的光线的入射角较大、折射较强，在光轴o上靠近待加工样品11上表面的点A1处聚焦；而靠近光轴o进入待加工样品11的光线的入射角较小、折射较弱，在光轴o上远离待加工样品11上表面的点A2处聚焦，这就导致激光光束在待加工样品11内部聚焦不到同一点上，即产生了像差效应，从而使得激光聚焦能量分散，影响加工切割效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种激光切割装置和激光切割方法，以解决现有技术中被物镜聚焦后的激光光束在待加工样品内部不能聚焦到同一点上的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光切割装置，包括：激光光源和激光聚焦组件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次设置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦组件用于将所述激光聚焦在待加工样品的待加工区域的同一点上。优选的，在上述激光切割装置中，所述透光元件为片状的透明光学元件。优选的，在上述激光切割装置中，所述透光元件的实际高度与基准透光元件的基准高度和一高度差成一预设关系；所述高度差等于所述待加工样品的高度与所述激光的聚焦点所在平面的高度的差值。优选的，在上述激光切割装置中，所述预设关系为n1×c＝n1×a-n2×b；其中，a为所述基准透光元件的基准高度，b为所述高度差，c为所述透光元件的实际高度，n1为所述透光元件和所述基准透光元件的折射率，n2为所述待加工样品的折射率。优选的，在上述激光切割装置中，n1＝n2。优选的，在上述激光切割装置中，所述聚光元件包括至少一个聚光透镜。优选的，在上述激光切割装置中，还包括：支撑所述待加工样品的支撑台；控制所述支撑台在第一平面和/或第一方向移动的平台控制部件；所述第一方向平行于所述激光光源的出光方向，且所述第一方向垂直于所述第一平面。本专利技术还提供给了一种激光切割方法，应用于如上任一项所述的激光切割装置，所述激光切割方法包括：激光光源出射激光；激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上，以使所述激光沿着所述待加工样品的预设切割线对所述待加工区域进行切割。优选的，在上述激光切割方法中，所述激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上包括：采用具有所述实际高度的透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上。优选的，在上述激光切割方法中，在采用具有所述实际高度的透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上之前，还包括：采用具有所述基准高度的基准透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在同一点上；根据所述基准透光元件的基准高度和所述高度差计算出所述透光元件的实际高度，所述高度差等于所述待加工样品的高度与所述激光的聚焦点所在平面的高度的差值。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术所提供的激光切割装置和激光切割方法，由于激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件，且聚光元件和透光元件依次设置在激光光源的出光光路上，因此，透光元件的负球差与聚光元件的正球差相互抵消后，就能使得激光无像差聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上，从而使得激光聚焦能量更加集中，进而使得激光的切割效果更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的激光切割装置的激光聚焦效果示意图；图2为本专利技术实施例提供的激光切割装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的不同厚度的待加工样品的聚焦效果示意图；图4为本专利技术实施例提供的激光切割装置的切割方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种激光切割装置，如图2所示，该激光切割装置包括激光光源20和激光聚焦组件21。其中，激光光源20用于出射激光，该激光为平行或近似平行的光束。激光聚焦组件21包括正球差的聚光元件210和负球差的透光元件211，该聚光元件210和透光元件211依次设置在激光光源20的出光光路上，该激光聚焦组件21用于将激光光源20出射的激光聚焦在待加工样品22的待加工区域的同一点B上。由于透光元件211的负球差与聚光元件210的正球差相互抵消后，能够使得激光无像差聚焦在待加工样品22待加工区域的同一点B上，从而可以使得激光的聚焦能量更加集中，进而使得激光的切割效果更加良好。虽然现有技术中公开了可以采用空间光调制器调节激光的像差，但是，与空间光调制器相比，本专利技术提供的激光聚焦组件具有成本低、光路简单和调节方便的优点。本实施例中，聚光元件210包括至少一个聚光透镜。当聚光元件210具有多个聚光透镜时，所有聚光透镜光轴重合，且与激光光源20出射的激光光束正对设置。其中，该聚光透镜为凸透镜。可选的，该聚光元件210为物镜，该物镜由多个凸透镜组成。并且，该物镜的整体球差为正球差。此外，透光元件211优选为片状的透明光学元件，其可以是材料为玻璃或硅片的盖玻片，当然，本专利技术并不仅限于此，在其他实施例中，透光元件211还可以是负球差的凹透镜等。当所述透光元件211为片状的透明光学元件时，透明光学元件211在激光光源20出射激光的方向的厚度均匀。在一个具体实施例中，聚光元件210包括镜筒以及设置在镜筒内的至少一个聚光透镜，透光元件211也包括镜筒和设置在镜筒内的片状的透明光学元件。图2中未示出所述聚光元件210的镜筒以及所述透光元件211的镜筒。并且，透光元件211的镜筒和聚光元件210的镜筒可以通过螺旋部位固定在一起。当然，本专利技术并不仅限于此，在其他实施例中，透光元件211和聚光元件210也可以通过其他方式可拆卸地固定在一起。需要说明的是，透光元件211只需设置在聚光元件210和待加工样品22之间，且聚焦后的激光能够照射在待加工样品22的待加工区域即可，本专利技术中并不对透光元件211与聚光元件210之间的距离以及透光元件211与待加工样品22之间的距离进行限定。其中，待加工样品22的待加工区域可以是待加工样品22的表面、内部或底部等，在此不再赘述。由于透光元件211为片状的透光元件，因此，将透光元件211和聚光元件210固定时，激光的聚焦点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切割装置，其特征在于，包括：激光光源和激光聚焦组件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次设置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦组件用于将所述激光聚焦在待加工样品的待加工区域的同一点上。

【技术特征摘要】
1.一种激光切割装置，其特征在于，包括：激光光源和激光聚焦组件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次设置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦组件用于将所述激光聚焦在待加工样品的待加工区域的同一点上。2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述透光元件为片状的透明光学元件。3.根据权利要求2所述的激光切割装置，其特征在于，所述透光元件的实际高度与基准透光元件的基准高度和一高度差成一预设关系；所述高度差等于所述待加工样品的高度与所述激光的聚焦点所在平面的高度的差值。4.根据权利要求3所述的激光切割装置，其特征在于，所述预设关系为n1×c＝n1×a-n2×b；其中，a为所述基准透光元件的基准高度，b为所述高度差，c为所述透光元件的实际高度，n1为所述透光元件和所述基准透光元件的折射率，n2为所述待加工样品的折射率。5.根据权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于，n1＝n2。6.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述聚光元件包括至少一个聚光透镜。7.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶雄兵，
申请(专利权)人：东莞市盛雄激光设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44