带有功率校正功能的激光加工系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带有功率校正功能的激光加工系统，其在原有的激光加工系统中增设了功率反馈校正装置，包括顺序设置在系统末端每个扩束器和与之对应的每对扫描器之间光路上的电动可调激光衰减器和B/S分光镜，以及对应每个B/S分光镜设置的用于接受B/S分光镜1%反射光线的光电二极管，还包括同时与各光电二极管和电动可调激光衰减器电连接的工控机；工控机用于检测由各电动可调激光衰减器出射的激光束功率是否一致，并记录最小功率值；并通过电动可调激光衰减器将由其出射的激光束功率调节至与最小功率一致。本实用新型专利技术能够确保激光加工系统加工效果的一致性，提高加工质量。

【技术实现步骤摘要】
带有功率校正功能的激光加工系统
本技术涉及一种带有功率校正功能的激光加工系统。
技术介绍
激光加工系统通常是指利用激光束传输装置传输从激光振荡器发射的激光束，并且通过将激光束照射到将被最终加工的基片之上来执行例如打孔、打标或焊接任务的系统。传统激光加工系统往往只包括激光振荡器，射束分裂器，两对扫描器以及扫描透镜。自单个激光振荡器发射的激光束被分成二条激光束，每条激光束具有由射束分裂器决定的比例，并且二条分离的激光束经过彼此不同的路径以被两对扫描器分别偏转到基片上期望的位置，最终分别被单个扫描透镜会聚并照射到基片上。当采用半导体的电器和电子装置的费用由于半导体的大量生产而最近已经下降时，在单个加工系统中实现的每小时单位（UnitperHour，UPH）是在制造半导体加工设备的当前领域中的重要因素。然而由于将单条激光束分成两条激光束从而存在对UPH的限制，传统激光加工系统因此对改进作为单个加工系统的传统激光加工系统是有限的。并且传统的激光加工系统还存在其激光束无法完全根据使用者的选择而被分离或使用，灵活性和应对性差。并且当形成激光束传输装置的多个构件中的任何一个构件存在问题时，就将导致整个传统激光加工系统无法工作。为此，申请人对传统的上述激光加工系统进行了改进，设计了一种升级改进设备，具体见已授权且专利号为ZL200810091169.7的专利技术专利。其公开的一种激光加工系统（设备）能够将单条激光束分成四条或以上激光束并利用单个扫描透镜在其上会聚这些激光束中的每一条。该专利的设计核心实际是分离装置对于激光束可选择的利用和分离。将自单条激光束分离的多条激光束照射在基片上以便加工并且因此减少每个基片加工的消耗时间，并且可以最大化在单个加工系统中实现UPH。此外四对扫描器和单个扫描透镜组合成彼此对应来构造一个激光加工系统，从而构成一对扫描器和单个扫描透镜彼此对应的传统激光加工系统相比，可以减少单个激光加工系统的制造成本。此外，利用包括射束分离单元和射束穿透单元的往复运动单元调节激光束的行进路径，即使形成整个激光加工系统的构件中任何构件有问题，激光加工系统任然可以工作。因此改进了生产的稳定性并且减少了替换损坏构件的另外的购买费用。众所周知，上述激光加工系统在行业内具体应用时，都搭配控制系统，这类控制系统主要采用工控机对激光加工功率进行控制。工控机内部通常都安装有激光加工控制软件，可以设定及控制激光加工系统的各种功率参数，激光动作路径等，为行业内普遍的技术。然而，已有的上述多光束的激光加工系统，其在长期使用中暴露出如下问题：这类系统的光路较长，功率一致性会由于光路中光学部件的损耗而变差，从而影响加工效果的一致性，而现行的控制系统无法自行有效的对上述多路激光束的功率进行调整。对此，目前除了更换损耗的部件，没有更好的解决方法。
技术实现思路
本技术目的是：提供一种带有功率校正功能的激光加工系统，其能够将多路出射至被加工基片上的激光束校正至功率一致，并且与预定功率相同，从而确保这类激光加工系统加工效果的一致性，提高加工质量。本技术的技术方案是：一种带有功率校正功能的激光加工系统，包括：发射激光束的激光振荡器和三阶以上的分离装置组，第n阶分离装置组中分离装置的数量A=2n-1，n为正整数；并且后一阶分离装置组中的分离装置两两为一对，这些分离装置对与前一阶分离装置组中的各分离装置一一对应；前一阶分离装置组中的任意分离装置和后一阶分离装置组中与之对应的一对分离装置共同组成一个分光单元组系，对于每个分光单元组系而言，前一阶的每个分离装置均可将入射其上的激光束选择性地分离从而沿着一对路径中的至少一条路径行进；而下一阶的一对分离装置中的一个分离装置可将沿前述一对路径中的一条入射的激光束选择性地分离从而沿着新的一对路径中的至少一条路径行进，一对中的另一分离装置则可将沿一对路径中的另一条入射的激光束选择性的分离从而同样沿着新的一对路径中的至少一条路径行进；还包括，B对扫描器，通过最后一阶分离装置组中的各个分离装置的激光束入射在相应扫描器上以便每一条被偏转到由此被加工的基片的期望位置上；单个扫描透镜，通过上述B对扫描器的激光束入射在所述扫描透镜上以便被会聚在具有预定直径的光斑上并被照射在基片上；以及B个扩束器，这B个扩束器设置在所述B对扫描器的上游侧，用于调节每一条激光束的直径，其中所述B个扩束器分别与所述每一条激光束相对应，其中，B对扫描器中的每一对都包括用于控制到X轴方向的入射激光束的X轴振镜扫描器和控制到Y轴方向的入射激光束的Y轴振镜扫描器；上述B即最后一阶分离装置组中的分离装置的数量；还包括功率反馈校正装置，其包括顺序设置在每个扩束器和与之对应的一对扫描器之间光路上的电动可调激光衰减器和B/S分光镜，以及对应每个B/S分光镜设置的用于接受B/S分光镜1%反射光线的光电二极管，还包括同时与各光电二极管和电动可调激光衰减器电连接的工控机；工控机用于检测由各电动可调激光衰减器出射的激光束功率值是否一致，并记录最小功率值；再通过电动可调激光衰减器将由其出射的各激光束功率值调节至与最小功率值一致。进一步的，本技术中所述功率反馈校正装置还包括用于检测照射至基片上的激光束的实际输出功率值的激光功率检测器，和与激光功率检测器电连接的自动功率校准器APC，即自动功率校准器，而自动功率校准器与所述工控机电连接，用于将激光功率检测器检测获得的激光束的功率模拟值信号转换为数字信号传输给工控机，当工控机判别由激光功率检测器检测到的激光束的实际输出功率值与预设功率值不同时，由工控机控制各电动可调激光衰减器将由其出射的已调节一致的激光束功率值调节至均与预设功率值相同。激光功率检测器，也即激光功率检测探头，其可以由人工手持也可以采用支架或机械臂固定，来对激光束功率进行测定。例如，以色列OPHIR公司的型号F100A-PF-DIF-18，FL250A-BB-35，L300W-LP，1000W-LP，100K-W等的系列产品。自动功率校准器，简称APC，也即激光功率计，为行业内常用设备，可由各公司自行开发或直接从市面上购买，其具有显示功率值和数模转换的功能，其作用就是将激光功率检测器检测获取的功率模拟值信号转换成数字信号以便传输给工控机，以便由工控机内部安装的激光加工控制软件来识别。例如，以色列OPHIR公司的VEGA型号的产品。本技术中的电动可调激光衰减器，为行业内已知技术，其将可旋转的半波片安装在入射的偏振光束方向。通过电机驱动的转轴旋转该半波片，s光和p的光强比值就可以连续改变而不改变其参数。这样，出射光束的强度和s/p光强比值就可以在很大范围内实现可调。可以让p光全部透过而s光几乎为零，也可以让s光的强度达到最大，而p光的强度几乎为零，以此来改变激光束出射的功率。例如立陶宛Optogama公司的LPA-A型号的产品。本技术中的工控机为激光加工控制领域常用设备，例如研华公司的IPC-610-H型号工控机，这类工控机内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有功率校正功能的激光加工系统，包括：/n发射激光束的激光振荡器和三阶以上的分离装置组，第n阶分离装置组中分离装置的数量A=2n-1，n为正整数；并且后一阶分离装置组中的分离装置两两为一对，这些分离装置对与前一阶分离装置组中的各分离装置一一对应；前一阶分离装置组中的任意一个分离装置和后一阶分离装置组中与之对应的一对分离装置共三个分离装置组成一个分光单元组系，对于每个分光单元组系而言，/n前一阶的每个分离装置均可将入射其上的激光束选择性地分离从而沿着一对路径中的至少一条路径行进；而下一阶的一对分离装置中的一个分离装置可将沿前述一对路径中的一条入射的激光束选择性地分离从而沿着新的一对路径中的至少一条路径行进，一对中的另一分离装置则可将沿一对路径中的另一条入射的激光束选择性的分离从而同样沿着新的一对路径中的至少一条路径行进；/n还包括，B对扫描器，通过最后一阶分离装置组中的各个分离装置的激光束入射在相应扫描器上以便每一条被偏转到由此被加工的基片的期望位置上；/n单个扫描透镜，通过上述B对扫描器的激光束入射在所述扫描透镜上以便被会聚在具有预定直径的光斑上并被照射在基片上；以及/nB个扩束器，这B个扩束器设置在所述B对扫描器的上游侧，用于调节每一条激光束的直径，其中B个所述扩束器分别与所述每一条激光束相对应，其中，B对扫描器中的每一对都包括用于控制到X轴方向的入射激光束的X轴振镜扫描器和控制到Y轴方向的入射激光束的Y轴振镜扫描器；上述B即最后一阶分离装置组中的分离装置的数量A；/n还包括功率反馈校正装置，其包括顺序设置在每个扩束器和与之对应的一对扫描器之间光路上的电动可调激光衰减器和B/S分光镜，以及对应每个B/S分光镜设置的用于接受B/S分光镜1%反射光线的光电二极管，还包括同时与各光电二极管和电动可调激光衰减器电连接的工控机；工控机用于检测由各电动可调激光衰减器出射的激光束功率值是否一致，并记录最小功率值，再通过电动可调激光衰减器将由其出射的各激光束功率值调节至与最小功率值一致。/n...

【技术特征摘要】
1.一种带有功率校正功能的激光加工系统，包括：
发射激光束的激光振荡器和三阶以上的分离装置组，第n阶分离装置组中分离装置的数量A=2n-1，n为正整数；并且后一阶分离装置组中的分离装置两两为一对，这些分离装置对与前一阶分离装置组中的各分离装置一一对应；前一阶分离装置组中的任意一个分离装置和后一阶分离装置组中与之对应的一对分离装置共三个分离装置组成一个分光单元组系，对于每个分光单元组系而言，
前一阶的每个分离装置均可将入射其上的激光束选择性地分离从而沿着一对路径中的至少一条路径行进；而下一阶的一对分离装置中的一个分离装置可将沿前述一对路径中的一条入射的激光束选择性地分离从而沿着新的一对路径中的至少一条路径行进，一对中的另一分离装置则可将沿一对路径中的另一条入射的激光束选择性的分离从而同样沿着新的一对路径中的至少一条路径行进；
还包括，B对扫描器，通过最后一阶分离装置组中的各个分离装置的激光束入射在相应扫描器上以便每一条被偏转到由此被加工的基片的期望位置上；
单个扫描透镜，通过上述B对扫描器的激光束入射在所述扫描透镜上以便被会聚在具有预定直径的光斑上并被照射在基片上；以及
B个扩束器，这B个扩束器设置在所述B对扫描器的上游侧，用于调节每一条激光束的直径，其中B个所述扩束器分别与所述每一条激光束相对应，其中，B对扫描器中的每一对都包括用于控制到X轴方向的入射激光束的X轴振镜扫描器和控制到Y轴方向的入射激光束的Y轴振镜扫描器；上述B即最后一阶分离装置组中的分离装置的数量A；
还包括功率反馈校正装置，其包括顺序设置在每个扩束器和与之对应的一对扫描器之间光路上的电动可调激光衰减器和B/S分光镜，以及对应每个B/S分光镜设置的用于接受B/S分光镜1%反射光线的光电二极管，还包括同时与各光电二极管和电动可调激光衰减器电连接的工控机；工控机用于检测由各电动可调激光衰减器出射的激光束功率值是否一致，并记录最小功率值，再通过电动可调激光衰减器将由其出射的各激光束功率值调节至与最小功率值一致。


2.根据权利要求1所述的带有功率校正功能的激光加工系统，其特征在于所述功率反馈校正装置还包括用于检测照射至基片上的激光束的实际输出功率值的激光功率检测器，和与激光功率检测器电连接的自动功率校准器，而自动功率校准器与所述工控机电连接，用于将激光功率检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：成奎栋，李晸求，孙成亮，
申请(专利权)人：伊欧激光科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32