一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法。其装置中，激光出射装置用于形成入射激光；光束整形系统设置在激光出射装置后，用于将入射激光整形为多光束；光束平移系统设置在光束整形系统后，用于将多光束平移变换至光束聚焦系统前，其中，光束平移系统包括第一透镜和第二透镜，第一透镜与第二透镜的间距可调；光束聚焦系统设置在光束平移系统后，用于将平移变换后的多光束进行聚焦；位移台用于搭载样品，并带动样品移动。本发明专利技术能够依次对入射激光进行多光束整形、平移变换和聚焦，并通过调节光束平移系统中第一透镜与第二透镜的间距，控制所加工槽体的锥度，可极大程度解决目前激光开槽加工中出现的锥度和热影响区问题，提高加工精度。提高加工精度。提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光微纳加工
，尤其涉及一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法。

技术介绍

[0002]激光具有亮度高、方向性强、能量高并且分布密集等特点，当其照射到材料表面后，材料可在短时间内吸收大量光子能量而升温，达到融化甚至是气化状态，因此激光可以广泛实现增材、减材、连接等材料加工功能。近年来，随着激光加工技术的不断发展，激光加工开始渗入众多的行业，与传统加工技术形成互补，甚至在某些领域大有将传统加工技术取而代之的趋势。
[0003]其中，开槽是一种典型的去材加工种类，是利用加工手段在材料表面形成槽沟状结构的加工形式。传统方法是利用刀轮对材料从表面往内部进行一定深度的切割来形成沟槽结构，还有采用化学腐蚀方法来实现的。显然，这些方法都存在一定的缺陷和问题，机械方法损耗大、效率低，化学方法难度高、污染大，对于大规模高精度开槽加工存在一定的局限性。激光正好在这些方面具有传统方法所没有的巨大优势，在光伏、半导体等领域已经广泛应用于开槽加工。
[0004]然而，由于激光的聚焦特性和能量分布特点，直接进行开槽加工会导致较大的锥度和很窄的槽宽，与实际应用要求不符，所以通常需要对激光进行光束整形，使其具备平顶光的空间分布。这主要有三种实现方法：掩膜、衍射光学元件（DOE）和空间光调制器（SLM）。其中，利用掩膜产生平顶光最为简单，而且形成的槽型较好，但其能量利用率低，而且槽宽定型后无法更改。DOE和SLM都是利用相位调制原理来实现对入射光的调制的，但是由于衍射作用，会导致光束边缘下降平缓，从而导致锥度和热影响区的形成。
[0005]专利CN212094854U利用DOE将激光整形为多光束，通过多光束的叠加也可实现类似平顶光的效果，这样可以避免直接整形为平顶光时平缓的边缘。然而，边缘仍然是高斯型分布，虽然较平顶光稍好，但还是会存在加工锥度。而且，由于整形多光束之间无法靠的太近，叠加而成的光斑顶部无法实现较为平坦的结果，会导致槽底部出现波纹状的不平凸起。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法，可极大程度解决目前激光开槽加工中出现的锥度和热影响区问题，提高加工精度。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种锥度可控的激光开槽加工装置，包括激光出射装置、光束整形系统、光束平移系统、光束聚焦系统以及位移台；所述激光出射装置用于形成入射激光；所述光束整形系统设置在激光出射装置后，用于将入射激光整形为多光束；所述光束平移系统设置在光束整形系统后，用于将多光束平移变换至光束聚焦系
统前，其中，光束平移系统包括第一透镜和第二透镜，第一透镜与第二透镜的间距可调；所述光束聚焦系统设置在光束平移系统后，用于将平移变换后的多光束进行聚焦；所述位移台用于搭载样品，并带动样品移动。
[0008]进一步的，所述光束整形系统为振镜。
[0009]进一步的，所述光束整形系统为DOE，DOE可将入射激光整形为至少2排多光束且每排多光束中至少包含3束光束。
[0010]进一步的，所述激光出射装置包括激光器和扩束镜，激光器发出的激光经扩束镜放大后形成入射激光。
[0011]进一步的，所述激光器发出的激光为高斯型激光。
[0012]一种锥度可控的激光开槽加工方法，采用上述一种锥度可控的激光开槽加工装置，包括以下步骤：S1、将样品搭载至位移台；S2、使激光出射系统形成入射激光，入射激光经过光束整形系统后被整形为多束光，多束光经过光束平移系统后被平移变换至光束聚焦系统前，并通过光束聚焦系统进行聚焦；S3、通过位移台带动样品移动至光束聚焦系统后，并按设定路径移动，对样品表面进行激光开槽加工。
[0013]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过光束整形系统、光束平移系统、光束聚焦系统依次对入射激光进行多光束整形、平移变换和聚焦，并通过调节光束平移系统中第一透镜与第二透镜的间距，控制所加工槽体的锥度，可极大程度解决目前激光开槽加工中出现的锥度和热影响区问题，提高加工精度。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1中激光开槽加工装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中光束偏转、平移、聚焦过程的示意图；图3为本专利技术实施例2中激光开槽加工装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例2中多光束整形示意图；图5为聚焦光束对样品表面开槽加工的示意图。
[0015]标注说明：1、激光器，2、扩束镜，3、振镜，4、第一透镜，5、第二透镜，6、光束聚焦系统，7、反射镜，8、DOE，9、样品。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]实施例1：请参阅图1
‑
2所示，一种锥度可控的激光开槽加工装置，包括激光出射装置、光束
整形系统、光束平移系统、光束聚焦系统6以及位移台。
[0018]激光出射装置用于形成入射激光。
[0019]具体的，激光出射装置包括激光器1和扩束镜2，激光器1发出的高斯型激光经扩束镜2放大后形成入射激光。
[0020]光束整形系统设置在激光出射装置后，用于将入射激光整形为多光束，即通过光束整形系统将入射高斯型激光整形为多光束叠加型近似平顶光斑。
[0021]具体的，光束整形系统为振镜3，通过高速扫描实现光束间的超高重叠率，从而获得近似平顶光斑。必要的是，需要保证重叠率大于50%。
[0022]光束平移系统设置在光束整形系统后，用于将多光束平移变换至光束聚焦系统6前，其中，光束平移系统包括第一透镜4和第二透镜5，第一透镜4与第二透镜5的间距可调。
[0023]光束聚焦系统6设置在光束平移系统后，用于将平移变换后的多光束进行聚焦。
[0024]位移台用于搭载样品9，并带动样品9移动。位移台为成熟现有技术，图中未示出，此处也不再赘述其具体结构。
[0025]下面对实施例1的光路作进一步说明：如图1所示，激光器1发出的激光经过扩束镜2放大后进入振镜3，通过振镜3的偏转后，再经过其后设置的光路平移系统的平移变换，最终进入光束聚焦系统6聚焦。其中，反射镜7承接光学系统之间的连接。
[0026]如图2所示，当振镜3进行高速扫描时，其输出光束可等效为多光束，且多光束的各光束之间存在一定的偏角。经过第一透镜4和第二透镜5组成的光束平移系统的平移变换，以及光束聚焦系统6的聚焦后，会生成与光轴具有倾斜角度的多束斜聚焦光束。
[0027]实施例2：请参阅图3
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4所示，一种锥度可控的激光开槽加工装置，包括激光出射装置、光束整形系统、光束平移系统、光束聚焦系统6以及位移台。
[0028]激光出射装置用于形成入射激光。
[0029]具体的，激光出射装置包括激光器1和扩束镜2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锥度可控的激光开槽加工装置，其特征在于：包括激光出射装置、光束整形系统、光束平移系统、光束聚焦系统以及位移台；所述激光出射装置用于形成入射激光；所述光束整形系统设置在激光出射装置后，用于将入射激光整形为多光束；所述光束平移系统设置在光束整形系统后，用于将多光束平移变换至光束聚焦系统前，其中，光束平移系统包括第一透镜和第二透镜，第一透镜与第二透镜的间距可调；所述光束聚焦系统设置在光束平移系统后，用于将平移变换后的多光束进行聚焦；所述位移台用于搭载样品，并带动样品移动。2.根据权利要求1所述的一种锥度可控的激光开槽加工装置，其特征在于：所述整形系统为振镜。3.根据权利要求1所述的一种锥度可控的激光开槽加工装置，其特征在于：所述光束整形系统为DOE，DOE可将入射激光整形为至少2排多光束且每排多光束中至少包含3束光...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾密宗，
申请(专利权)人：武汉引领光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：