本发明专利技术涉及一种用于工件加工的加工光学器件(16)，该加工光学器件包括：偏振器装置(7)和聚焦光学器件(17)，该偏振器装置包括用于将尤其是脉冲式的至少一个输入激光束(3)分离为至少两个部分射束(5a，5b)的双折射偏振器元件(1a，1c)，这些部分射束分别具有两个不同偏振状态之一，该聚焦光学器件在射束路径中布置在该偏振器装置(7)后方，并且用于将部分射束(5a，5b)聚焦到至少两个聚焦区上，其中偏振器装置(7)具有至少一个另外的光学元件(8，13)，该至少一个另外的光学元件在射束路径中布置在该双折射偏振器元件(1a，1c)后方，并且用于改变部分射束(5a，5b)中的至少一个部分射束相对于加工光学器件(16)的光轴(6)的角度和/或间距。本发明专利技术还涉及一种包括这种加工光学器件(16)和用于产生激光束的激光源的激光加工设备，以及一种通过加工光学器件(16)对工件进行激光加工的方法。激光加工的方法。激光加工的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工光学器件、激光加工设备及激光加工方法
[0001]本专利技术涉及一种用于尤其借助超短脉冲激光源进行工件加工的加工光学器件，该加工光学器件包括：偏振器装置，该偏振器装置包括双折射偏振器元件，该双折射偏振器元件用于将尤其是脉冲式的至少一个输入激光束分离为至少两个部分射束，这些部分射束分别具有两个不同偏振状态之一；以及聚焦光学器件，该聚焦光学器件在射束路径中布置在该偏振器装置后方，并且用于将这些部分射束聚焦到至少两个聚焦区上。本专利技术还涉及一种包括这种加工光学器件的激光加工设备，以及一种借助加工光学器件对工件进行激光加工的方法，该方法包括：在偏振器装置的双折射偏振器元件处将尤其是脉冲式的至少一个输入激光束分离为至少两个部分射束，这些部分射束分别具有两个不同偏振状态之一；以及通过该加工光学器件的聚焦装置将这些部分射束聚焦到该工件的区域中的聚焦区上。
技术介绍
[0002]在本申请的含义内，具有不同偏振状态的部分射束应理解为意指偏振方向彼此成90
°
角定向的线性偏振部分射束。然而，具有不同偏振状态的部分射束也应理解为意指具有相反旋转方向的圆偏振部分射束，即，两个分别左旋和右旋的圆偏振部分射束。偏振方向彼此垂直定向的线性偏振部分射束到具有相反旋转方向的圆偏振部分射束的转换可以例如借助于适当定向的延迟板(λ/4板)来实现。
[0003]在工件的激光加工期间，尤其是在激光烧蚀、激光切割、表面结构化、激光焊接、激光钻孔等期间，有利的是将输入激光束分离为多个部分射束，这些部分射束照射或聚焦在工件上的不同位置处。可以在偏振器元件处实现这种分离，其中通常由一个输入激光束形成两个部分射束作为输出激光束，这两个部分射束分别具有两个不同偏振状态之一，例如两个部分射束彼此垂直地偏振。有可能是空间偏移的或具有角度偏移的多个输入激光束照射在偏振器元件上。在这种情况下，这些输入激光束中的每个输入激光束可以被分离为一对分别具有两个不同偏振状态之一的部分射束。这两个部分射束是否形成或以何种功率比例形成取决于输入激光束的偏振。
[0004]WO 2015/128833 A1描述了一种激光切割头，该激光切割头具有用于产生两个线性偏振部分射束的偏振射束偏移元件，所述射束偏移元件布置在激光束的射束路径中。该偏振射束偏移元件布置在激光束的发散或会聚射束路径节段中。射束偏移元件可以由双折射材料形成。通过在射束路径中使用聚焦放大光学器件和布置在该聚焦光学器件后方的射束偏移元件，这两个部分射束可以在焦平面中部分地叠加。
[0005]WO 2015/5114032 A1披露了一种用于工件加工的激光加工设备，该激光加工设备包括加工光学器件，其中输入激光束在偏振器处被分离为两个垂直偏振的部分射束。加工光学器件针对第二部分射束具有比针对第一部分射束更长的路径长度，由此第二部分射束具有比第一部分射束更长的传播时间。第二部分射束相对于第一部分射束在至少一个几何射束特性上改变。经改变的第二部分射束如此叠加在第一部分射束上，使得这两个部分射束形成共同的输出激光束。
[0006]WO 2018/020145 A1描述了一种借助脉冲激光器来切割电介质或半导体材料的方法，其中激光束被分离为两个部分射束，这两个部分射束照射在材料上的、相对于彼此偏移某间距的两个空间上分开的区中。这个间距被调设为低于阈值的值，以便在材料中产生在这两个相互偏移的区之间、在预给定的方向上延伸的直线微裂缝。可以对这两个部分射束进行射束整形，以便在材料上产生贝塞尔射束形式的空间分布。
[0007]WO 2016/089799 A1描述了一种用于借助脉冲激光组件来激光切割至少一个玻璃制品的系统，该脉冲激光组件包括用于将输入射束转换为准非衍射射束(例如，贝塞尔射束)的射束整形光学元件。该激光组件还包括用于将准非衍射射束转换为彼此间隔1μm至500μm之间的多个部分射束的射束变换元件。准非衍射部分射束中的至少一个的相位可以在大约π/4至大约2π之间改变。
[0008]DE 10 2019 205 394.7描述了一种用于工件加工的加工光学器件，该加工光学器件包括用于将至少一个输入激光束分离为彼此垂直地偏振的一对部分射束的双折射偏振器元件、以及在射束路径中布置在该偏振器元件后方并且用于将部分射束聚焦到聚焦区上的聚焦光学器件，其中该加工光学器件可以构造用于产生彼此垂直地偏振的部分射束的至少部分重叠的聚焦区。加工光学器件可以构造用于在焦平面中沿着预给定的轮廓产生多对至少部分重叠的聚焦区，其中直接相邻的多对的彼此垂直地偏振的两个部分射束相应的聚焦区分别至少部分地彼此重叠。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种加工光学器件、一种具有加工光学器件的激光加工设备以及一种用于激光加工的方法，其使得能够将部分射束相对于加工光学器件的光轴以所定义的角度和/或位置定向在聚焦区中。
[0010]根据本专利技术，通过开篇提及的类型的加工光学器件来实现该目的，其中偏振器装置具有至少一个另外的光学元件，该至少一个另外的光学元件布置在射束路径中的双折射偏振器元件后方，并且用于改变部分射束中的至少一个部分射束相对于加工光学器件的光轴的角度和/或间距。
[0011]当输入激光束在该双折射偏振器元件处或在单一双折射偏振器元件处被分离为至少两个部分射束时，可能无法产生部分射束相对于加工光学器件的光轴的该间距和/或该定向，该间距和/或该定向是部分射束被聚焦到聚焦区上时预期应产生的。这归因于以下事实：通常不能借助同一个偏振器元件同时产生两个部分射束相对于彼此的预给定的位置偏移和/或角度偏移以及相对于加工光学器件的光轴的期望角度和/或期望位置。为了实现这两者，建议在射束路径中的双折射偏振器元件后方布置至少一个另外的光学元件。
[0012]输入激光束通常平行于光轴、尤其是沿着加工光学器件的光轴照射在双折射偏振器元件上。然而，原则上，也可以通过布置在射束路径中的偏振器元件前方的一个或多个光学元件来调设或预给定输入激光束相对于光轴的定向和/或位置。
[0013]尽管在以下描述中仅描述了具有用于分离为两个部分射束的一个双折射偏振器元件的一个偏振器装置，但原则上也可以在加工光学器件中设置两个或更多个双折射偏振器元件。例如，在这种情况下，由激光源产生并进入加工光学器件的激光束可以分离为两个或多个部分射束，这些部分射束分别构成用于相关联的双折射偏振器元件的输入激光束，
或者多个激光源的激光束可以用作输入激光束。
[0014]在一个实施方式中，偏振器元件构造用于在具有不同偏振状态的部分射束之间产生位置偏移和/或角度偏移。通常，当输入射束在双折射偏振器元件处被分离为至少两个部分射束时，会产生两个部分射束之间的横向偏移(位置偏移)和/或角度偏移。双折射偏振器元件可以构造用于，在具有不同偏振状态的两个部分射束之间产生横向(位置)偏移、或产生角度偏移、或产生角度偏移与位置偏移的组合。
[0015]借助于典型地呈双折射晶体的形式的双折射偏振器元件，在输入激光束的适当偏振的情况下，例如，在未本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于工件加工的加工光学器件(16)，包括：偏振器装置(7)，所述偏振器装置包括双折射偏振器元件(1a，1b，1c)，所述双折射偏振器元件用于将尤其是脉冲式的至少一个输入激光束(3)分离为至少两个部分射束(5a，5b)，所述部分射束分别具有两个不同偏振状态(s，p)中的一个偏振状态，以及聚焦光学器件(17)，所述聚焦光学器件在所述射束路径(10)中布置在所述偏振器装置(7)后方，并且用于将所述部分射束(5a，5b)聚焦到至少两个聚焦区(22a，22b)上，其特征在于，所述偏振器装置(7)具有至少一个另外的光学元件(8，11至13)，所述至少一个另外的光学元件在所述射束路径(10)中布置在所述双折射偏振器元件(1a，1b，1c)后方，并且用于改变所述部分射束(5a，5b)中的至少一个部分射束相对于所述加工光学器件(16)的光轴(6)的角度(α
o
，α
eo
)和/或间距(x
o
，x
eo
)。2.根据权利要求1所述的加工光学器件，其中，所述偏振器元件(1a
‑
c)构造用于在具有不同偏振状态(s，p)的所述部分射束(5a，5b)之间产生位置偏移(Δx)和/或角度偏移(Δα)。3.根据权利要求2所述的加工光学器件，其中，所述偏振器元件(1a，1c)构造用于在具有不同偏振状态(s，p)的所述部分射束(5a，5b)之间产生角度偏移(Δα)，其中，所述另外的光学元件(8，11至13)构造用于改变所述两个部分射束(5a，5b)中的一个部分射束相对于所述光轴(6)的角度(α
eo
，α
o
)，以便使所述部分射束(5a，5b)平行于所述光轴(6)定向。4.根据权利要求3所述的加工光学器件，其中，所述另外的光学元件(8)以光学各向同性方式构造，其中，所述偏振器元件(1a)优选地构造用于产生角度偏移(Δα)而不产生位置偏移(Δx)。5.根据权利要求3或4所述的加工光学器件，其中，所述偏振器装置(7)具有射束偏移光学器件(9)，所述射束偏移光学器件具有另外的双折射元件(11)，以便使所述两个部分射束(5a，5b)彼此平行地定向。6.根据权利要求3至5中任一项所述的加工光学器件，其中，所述偏振器装置(7)构造用于，将所述部分射束(5a，5b)中的一个部分射束定位在所述光轴(6)上，或者将所述两个部分射束(5a，5b)定位在距所述光轴(6)相同的间距(x
o
，x
eo
)处。7.根据权利要求6所述的加工光学器件，其中，所述双折射偏振器元件(1c)构造用于，除了产生所述角度偏移(Δα)还附加地产生位置偏移(Δx)，其中，所述另外的光学元件(13)以双折射方式构造，以便将所述部分射束(5a)定位在所述光轴(6)上。8.根据权利要求2至7中任一项所述的加工光学器件，其中，所述偏振器装置(7)构造用于改变所述两个部分射束(5a，5b)之间的角度偏移(Δα<...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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