使用径向可变激光射束焦柱来激光加工透明工件的方法技术

一种激光加工透明工件的方法包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引导到透明工件中的激光射束的部分包括激光射束焦柱，并且生成诱导吸收以在透明工件内产生缺陷柱，激光射束焦柱具有沿激光射束焦柱的长度可变的最大射束强度半径，使得最大射束强度半径具有沿激光射束焦柱的长度相对于激光射束焦柱的中心线的至少两个非零传播角。线的至少两个非零传播角。线的至少两个非零传播角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用径向可变激光射束焦柱来激光加工透明工件的方法
背景相关申请的交叉引用
[0001]本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2020年6月25日提交的美国临时申请序列第63/043,871号的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。领域
[0002]本说明书总体上涉及用于激光加工透明工件的装置和方法。
技术背景
[0003]玻璃和透明材料是微光机电系统中变得越来越受欢迎的基材。这是由于玻璃的独特性质以及在玻璃之间具有很大可变性的能力。这些材料特性的一些示例是低热膨胀系数(CTE)、热绝缘和电绝缘、光学性质、化学稳定性、以及结合到不同材料(诸如金属、硅和其他基材)的能力。对于这些应用中的许多而言，出于制造目的，期望不同形状和大小的孔洞。
[0004]由于当前激光射束聚焦技术(诸如经由聚焦高斯射束进行的蚀刻、以及使用贝塞尔射束和涡旋(Vortex)射束的激光损伤和蚀刻(LD&E)工艺)的性质，玻璃通孔(TGV)和表面结构由于时间和成本而受限于简单的形状。随着玻璃基材变得越来越受欢迎，考虑将比传统上更加准直的通孔用于制造目的。应用于这些应用的当前技术要么花费很长时间(烧蚀工艺)，要么受限于它们可以生产的形状范围(LD&E工艺)。示例可以和创建圆锥形TGV一样简单。当前技术使用附加的掩模和单侧蚀刻步骤来实现复杂TGV，增加了工艺的时间、成本和复杂度。
[0005]因此，需要用于激光形成基材通孔的替代改进方法。

技术实现思路

[0006]根据本公开的第一方面，一种激光加工透明工件的方法包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引导到透明工件中的激光射束的部分包括激光射束焦柱，并且生成诱导吸收以在透明工件内产生缺陷柱，激光射束焦柱具有沿激光射束焦柱的长度可变的最大射束强度半径，使得最大射束强度半径具有沿激光射束焦柱的长度相对于激光射束焦柱的中心线的至少两个非零传播角。
[0007]本公开的第二方面包括根据第一方面的方法，进一步包括：在将激光射束引导到透明工件中之前，引导激光射束通过相变子组件，其中相变子组件包括被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改的一个或多个光学元件。
[0008]本公开的第三方面包括根据第二方面的方法，其中第三相位修改是聚焦相位修改。
[0009]本公开的第四方面包括根据第二方面的方法，其中第三相位修改是径向对称的艾里(Airy)相位修改。
[0010]本公开的第五方面包括根据第二至第四方面中任一项的方法,其中相变子组件的
一个或多个光学元件包括轴棱镜和涡旋相位板，并且轴棱镜被配置成施加轴棱镜相位修改，并且涡旋相位板被配置成施加涡旋相位修改。
[0011]本公开的第六方面包括根据第五方面的方法，进一步包括被配置成施加第三相位修改的第三光学元件。
[0012]本公开的第七方面包括根据第六方面的方法，其中第三光学元件包括径向艾里相位板。
[0013]本公开的第八方面包括根据第六方面的方法，其中第三光学元件包括聚焦透镜。
[0014]本公开的第九方面包括根据第五方面的方法，其中轴棱镜被配置成施加第三相位修改。
[0015]本公开的第十方面包括根据第五方面至第九方面中任一项的方法，其中相变子组件设置在光学系统中，该光学系统进一步包括包含第一透镜和第二透镜的透镜组件，并且涡旋相位板设置在透镜组件的第一透镜与第二透镜之间。
[0016]本公开的第十一方面包括根据第二方面至第四方面中任一项的方法，其中相变子组件的一个或多个光学元件包括一个或多个空间光调制器，并且该一个或多个空间光调制器被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改中的至少一者。
[0017]本公开的第十二方面包括根据第十一方面的方法，其中一个或多个空间光调制器被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改中的每一者。
[0018]本公开的第十三方面包括根据第十二方面的方法，其中一个或多个空间光调制器中的单个空间光调制器被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改中的每一者。
[0019]本公开的第十四方面包括根据前述方面中任一项的方法，其中激光射束焦柱包括沿激光射束焦柱的长度的最大射束强度半径中的均匀最大强度。
[0020]根据本公开的第十五方面，一种激光处理透明工件的方法包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引导到透明工件中的激光射束的部分包括激光射束焦柱，并且生成诱导吸收以在透明工件内产生缺陷柱，激光射束焦柱包括最大射束强度半径，该最大射束强度半径具有沿激光射束焦柱的长度的非单调可变性。
[0021]本公开的第十六方面包括根据第十五方面的方法，进一步包括：在将激光射束引导到透明工件中之前，引导激光射束通过相变子组件，其中相变子组件包括被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改的一个或多个光学元件。
[0022]本公开的第十七方面包括根据第十六方面的方法，其中相变子组件的一个或多个光学元件包括一个或多个空间光调制器，并且该一个或多个空间光调制器被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改中的至少一者。
[0023]本公开的第十八方面包括根据第十六方面的方法,其中相变子组件的一个或多个光学元件包括轴棱镜和涡旋相位板，并且轴棱镜被配置成施加轴棱镜相位修改，并且涡旋相位板被配置成施加涡旋相位修改。
[0024]本公开的第十九方面包括根据第十八方面的方法，其中相变子组件的一个或多个光学元件进一步包括被配置成施加第三相位修改的第三光学元件，并且第三光学元件包括径向艾里相位板或聚焦透镜。
[0025]根据本公开的第二十方面，一种激光处理透明工件的方法包括：在透明工件中形
成缺陷柱，其中缺陷柱包括锥形端部部分。形成缺陷柱包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引导到透明工件中的激光射束的部分包括激光射束焦柱，并且生成诱导吸收以在透明工件内产生缺陷柱，激光射束焦柱包括沿激光射束焦柱的长度可变、在激光射束焦柱的第一端处以发散角逐渐变细并且在激光射束焦柱的第二端处以会聚角逐渐变细的最大射束强度半径，以及用化学蚀刻溶液蚀刻透明工件以沿缺陷柱分离透明工件的部分，由此形成延伸穿过透明工件的孔，该孔包括沿孔的长度变化10％或更小的孔半径。
[0026]本公开的第二十一方面包括根据第二十方面的方法，其中孔的孔半径为从5μm到50μm。
[0027]本公开的第二十二方面包括根据第二十方面或第二十一方面的方法，进一步包括：在将激光射束引导到透明工件中之前，引导激光射束通过相变子组件，其中相变子组件包括被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改的一个或多个光学元件。
[0028]本公开的第二十三方面包括根据第二十方面至第二十二方面中任一项的方法，其中孔半径沿孔的长度变化1％或更小。
[0029]本公开的第二十四方面包括根据第二十本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工透明工件的方法，所述方法包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引导到所述透明工件中的所述激光射束的部分包括激光射束焦柱，并且生成诱导吸收以在所述透明工件内产生缺陷柱，所述激光射束焦柱包括沿所述激光射束焦柱的长度可变的最大射束强度半径，使得所述最大射束强度半径具有沿所述激光射束焦柱的所述长度相对于所述激光射束焦柱的中心线的至少两个非零传播角。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在将所述激光射束引导到所述透明工件中之前，引导所述激光射束通过相变子组件，其中所述相变子组件包括被配置成施加轴棱镜相位修改、涡旋相位修改和第三相位修改的一个或多个光学元件。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三相位修改是聚焦相位修改。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三相位修改是径向对称的艾里相位修改。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述相变子组件的所述一个或多个光学元件包括轴棱镜和涡旋相位板；并且所述轴棱镜被配置成施加所述轴棱镜相位修改，并且所述涡旋相位板被配置成施加所述涡旋相位修改。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括被配置成施加所述第三相位修改的第三光学元件。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三光学元件包括径向艾里相位板。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三光学元件包括聚焦透镜。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轴棱镜被配置成施加所述第三相位修改。10.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述相变子组件设置在光学系统中，所述光学系统进一步包括包含第一透镜和第二透镜的透镜组件；并且所述涡旋相位板设置在所述透镜组件的所述第一透镜与所述第二透镜之间。11.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述相变子组件的所述一个或多个光学元件包括一个或多个空间光调制器；并且所述一个或多个空间光调制器被配置成施加所述轴棱镜相位修改、所述涡旋相位修改和所述第三相位修改中的至少一者。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述一个或多个空间光调制器被配置成施加所述轴棱镜相位修改、所述涡旋相位修改和所述第三相位修改中的每一者。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个空间光调制器中的单个空间光调制器被配置成施加所述轴棱镜相位修改、所述涡旋相位修改和所述第三相位修改中的每一者。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光射束焦柱包括沿所述激光射束焦柱的所述长度的所述最大射束强度半径中的均匀最大强度。15.一种激光加工透明工件的方法，所述方法包括：将激光射束引导到透明工件中，其中被引...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：