一种光束聚焦装置、激光聚焦系统及方法、材料剥离方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光束聚焦装置、激光聚焦系统及方法、材料剥离方法，涉及光电技术领域，以减小光束的聚焦焦深，降低光束对材料的损耗。所述光束聚焦装置包括导向单元和聚焦单元。其中，导向单元用于将光束转换为环形空心光束。聚焦单元用于对环形空心光束进行聚焦。所述激光聚焦系统包括激光导向装置和上述技术方案所提供的光束聚焦装置。本发明专利技术提供的光束聚焦装置用于材料剥离。

【技术实现步骤摘要】
一种光束聚焦装置、激光聚焦系统及方法、材料剥离方法
本专利技术涉及光电
，具体涉及一种光束聚焦装置、激光聚焦系统及方法、材料剥离方法。
技术介绍
激光剥离工艺是一种新型的减薄工艺，其主要通过激光聚焦在材料内部形成一层均匀的炸点，使表层材料从特定厚度处自然裂开脱离衬底，从而实现对材料的减薄。与其他减薄工艺不同的是，采用激光剥离工艺可获得完整的表层材料，而这些表层材料在打磨抛光后可被回收再利用，从而提高材料的利用率，降低生产成本。但是，采用现有的激光剥离工艺对表层材料进行剥离时，激光束在材料内部中聚焦形成的焦深较长，使得材料的消耗较大，最终导致材料的利用率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光束聚焦装置、激光聚焦系统及方法、材料剥离方法，以减小光束的聚焦焦深，降低光束对材料的损耗。本专利技术提供了一种光束聚焦装置，该光束聚焦装置包括：导向单元，用于将光束转换为环形空心光束；聚焦单元，用于对环形空心光束进行聚焦。本专利技术提供的光束聚焦装置中，导向单元可将光束转换为环形空心光束，增大了光束中的各部分与光轴之间的距离，从而使得环形空心光束的各部分与聚焦单元中心之间的距离增大。聚焦单元在对环形空心光束进行对心聚焦时，因环形空心光束的各部分与聚焦单元中心的距离变大，从而使得环形空心光束穿过聚焦单元后的汇聚角度增大。这样环形空心光束穿过聚焦单元后会聚重叠在一起的部分会缩小，最终使得光束聚焦后的焦深变短。由此可见，本专利技术提供的光束聚焦装置应用在激光剥离材料时，利用导向单元可以缩小聚焦单元聚焦激光束后的焦深，故光束的焦点在材料内部的作用深度减小，从而降低光束对材料的损坏范围，提高材料的利用率。进一步地，导向单元包括：第一光学元件，用于将光束转换为发散的锥形空心光束，锥形空心光束的发散角大于0°小于180°；第二光学元件，用于将锥形空心光束转换为环形空心光束。进一步地，第一光学元件具有第一圆锥面，第一圆锥面具有的圆锥角大于0°小于180°，第一圆锥面用于将光束转换为发散的锥形空心光束；第二光学元件具有第二圆锥面，第二圆锥面具有的圆锥角大于0°小于180°，第二圆锥面用于将锥形空心光束转换为环形空心光束。进一步地，第一光学元件为第一光学透镜；第一圆锥面形成的空间沿着远离第一光学元件的方向逐渐外扩，或，第一圆锥面形成沿着远离第一光学元件的方向逐渐收缩的突起；第一圆锥面用于将光束折射为发散的锥形空心光束。进一步地，第一光学元件还具有与第一圆锥面相对的第一入射面，第一圆锥面为第一出射面；或，第一光学元件还具有与第一圆锥面相对的第一出射面，第一圆锥面为第一入射面。进一步地，第二光学元件为第二光学透镜，第二光学元件还具有与第二圆锥面相对的第二出射面，第二圆锥面为第二入射面，第二圆锥面形成沿着远离第二光学元件的方向逐渐收缩的突起；第二圆锥面用于将锥形空心光束折射为环形空心光束。进一步地，第一光学元件为第一反射镜，第一圆锥面为反射面，第一圆锥面形成沿着远离第一光学元件的方向逐渐收缩的突起；第一圆锥面用于将光束反射为发散的锥形空心光束。进一步地，第二光学元件为第二反射镜，第二光学元件开设有光束传输的通孔；第二圆锥面为第二反射面，第二圆锥面形成的空间沿着远离第二光学元件的方向逐渐外扩；第二圆锥面用于将锥形空心光束反射为环形空心光束。进一步地，聚焦单元包括第三光学元件，第三光学元件具有用于对环形空心光束进行聚焦的抛物面或者球面。本专利技术还提供了一种激光聚焦系统，该激光聚焦系统包括激光发生器和上述技术方案提供的光束聚焦装置。与现有技术相比，本专利技术提供的激光聚焦系统具有的有益效果与本专利技术提供的光束聚焦装置的有益效果相同，在此不再赘述。本专利技术还提供了一种激光聚焦方法，该激光聚焦方法包括：提供一激光束；将激光束转换为环形空心激光束；对环形空心激光束进行聚焦。与现有技术相比，本专利技术提供的激光聚焦方法具有的有益效果与本专利技术提供的光束聚焦系统的有益效果相同，在此不再赘述。进一步地，将激光束转换为环形空心激光束包括：将激光束转换为发散的锥形空心激光束；锥形空心激光束的发散角大于0°小于180°；将锥形空心激光束转换为环形空心激光束。本专利技术还提供了一种光束聚焦装置在材料剥离中的应用，该应用为利用上述技术方案提供的光束聚焦装置，形成用于对材料进行剥离的光束。与现有技术相比，本专利技术提供的光束聚焦装置在材料剥离中的应用具有的有益效果与本专利技术提供的光束聚焦系统的有益效果相同，在此不再赘述。本专利技术还提供了一种激光聚焦系统在材料剥离中的应用，该应用为利用上述技术方案提供的激光聚焦系统，形成用于对材料进行剥离的激光束。与现有技术相比，本专利技术提供的激光聚焦系统在材料剥离中的应用具有的有益效果与本专利技术提供的光束聚焦系统的有益效果相同，在此不再赘述。本专利技术还提供了一种材料剥离方法，该材料剥离方法包括：提供一基底；利用上述技术方案提供的激光聚焦方法对基底的材料进行剥离。与现有技术相比，本专利技术提供的材料剥离方法具有的有益效果与本专利技术提供的光束聚焦系统的有益效果相同，在此不再赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为采用现有激光聚焦方法对激光束进行聚焦的传输方向示意图；图2为本专利技术实施例中第一种光束聚焦装置结构示意图；图3为本专利技术实施例中第二种光束聚焦装置结构示意图；图4为本专利技术实施例中第三种光束聚焦装置结构示意图；图5为本专利技术实施例中第四种光束聚焦装置结构示意图；图6为本专利技术实施例中第五种光束聚焦装置结构示意图；图7为本专利技术实施例中第六种光束聚焦装置结构示意图；图8为本专利技术实施例中光束经第一光学元件反射为锥形空心光束后一种光路变化图；图9为本专利技术实施例中光束经第一光学元件反射为锥形空心光束后另一种光路变化图；图10为本专利技术实施例中激光聚焦方法流程图；图11为本专利技术实施例中材料剥离方法流程图。附图标记：1为导向单元，11为第一光学元件，111为第一圆锥面，12为第二光学元件，121为第二圆锥面，122为第二出射面，123为通孔；2为聚焦单元，21为第三光学元件，211为抛物面，3为光束，4为锥形空心光束，5为环形空心光束。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作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。激光剥离工艺是一种新型的减薄工艺，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束聚焦装置，其特征在于，包括：/n导向单元，用于将光束转换为环形空心光束；/n聚焦单元，用于对所述环形空心光束进行聚焦。/n

【技术特征摘要】
1.一种光束聚焦装置，其特征在于，包括：
导向单元，用于将光束转换为环形空心光束；
聚焦单元，用于对所述环形空心光束进行聚焦。


2.根据权利要求1所述的光束聚焦装置，其特征在于，所述导向单元包括：
第一光学元件，用于将所述光束转换为发散的锥形空心光束，所述锥形空心光束的发散角大于0°小于180°；
第二光学元件，用于将所述锥形空心光束转换为所述环形空心光束。


3.根据权利要求2所述的光束聚焦装置，其特征在于，所述第一光学元件具有第一圆锥面，所述第一圆锥面具有的圆锥角大于0°小于180°，所述第一圆锥面用于将所述光束转换为发散的所述锥形空心光束；
所述第二光学元件具有第二圆锥面，所述第二圆锥面具有的圆锥角大于0°小于180°，所述第二圆锥面用于将所述锥形空心光束转换为所述环形空心光束。


4.根据权利要求3所述的光束聚焦装置，其特征在于，所述第一光学元件为第一光学透镜；所述第一圆锥面形成的空间沿着远离所述第一光学元件的方向逐渐外扩，或，所述第一圆锥面形成沿着远离所述第一光学元件的方向逐渐收缩的突起；
所述第一圆锥面用于将所述光束折射为发散的所述锥形空心光束。


5.根据权利要求4所述的光束聚焦装置，其特征在于，所述第一光学元件还具有与所述第一圆锥面相对的第一入射面，所述第一圆锥面为第一出射面；或，
所述第一光学元件还具有与所述第一圆锥面相对的第一出射面，所述第一圆锥面为第一入射面。


6.根据权利要求3～5任一项所述的光束聚焦装置，其特征在于，所述第二光学元件为第二光学透镜，所述第二光学元件还具有与所述第二圆锥面相对的第二出射面，所述第二圆锥面为第二入射面，所述第二圆锥面形成沿着远离所述第二光学元件的方向逐渐收缩的突起；
所述第二圆锥面用于将所述锥形空心光束折射为所述环形空心光束。


7.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，郑柳，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11