【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助准非衍射激光射束激光加工部分透明的工件
[0001]本专利技术涉及一种用于借助准非衍射的射束对部分透明的工件进行材料加工的方法。此外，本专利技术涉及一种激光加工设备。
技术介绍
[0002]与线性吸收无关地可以利用高强度激光射束的非线性吸收来加工工件。为此，如果在工件的材料中发生高强度激光射束的非线性吸收，则可以利用高强度激光射束在工件中产生一种或多种修改(Modifikation)。修改可以在材料的结构方面实现，并且可以例如用于钻孔、通过诱导应力切割，用于实现折射行为的修改或用于选择性激光蚀刻。为此例如参见申请人在加工基本上透明的工件领域中的申请WO 2016/079062 A1、WO 2016/079063 A1和WO 2016/079275A1。例如，在所引用的WO 2016/079275A1中描述了射束成形元件和光学装置，利用所述射束成形元件和光学装置可以在射束传播方向上以高纵横比提供长的、细的射束轮廓以用于激光加工。
[0003]在部分透明的工件的情况下，工件具有对于材料激光射束具有线性吸收能力。例如，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于借助准非衍射的激光射束(5)对工件(3)进行材料加工的方法，其中，所述工件(3)具有对于准非衍射的激光射束(5)部分透明的材料，所述材料对于在所述准非衍射的激光射束(5)的频率范围内的激光射束具有线性吸收，所述线性吸收与激光射束强度无关，所述方法具有步骤：将脉冲原始激光束(5')射入(步骤103)光学射束成形系统(13)中，以构造准非衍射的激光射束(5)，所述准非衍射的激光射束具有在纵向方向(z)上延伸的焦点区(7)以用于所述工件(3)的材料加工，其中，借助所述光学射束成形系统(13)向所述原始激光束(5')的射束横截面进行相位施加，以构造经相位施加的激光射束(5_PH)，和将所述经相位施加的激光射束(5_PH)聚焦(步骤107)到所述工件(3)的所述部分透明的材料中，从而构造所述准非衍射的激光射束(5)，并且所述焦点区(7)具有能够沿着所述纵向方向(z)设定的强度分布，其中，这样设定所述相位施加，使得在将所述经相位施加的激光射束聚焦到所述工件(3)的所述部分透明的材料中时，所述准非衍射的激光射束(5)的所得的强度分布(BG_2h(+))在所述焦点区(7)中在所述纵向方向(z)上至少近似地恒定。2.根据权利要求1所述的方法，其中，这样设定在所述原始激光束(5')的射束横截面上的相位施加，使得激光射束(5A_T、5B_T、5C_T、5D_T)相对于光轴线(9)在以下进入角范围中被引导至所述工件(3)中的沿着所述光轴线(9)布置的多个位置，所述进入角范围特别是包括在所述工件(3)的所述部分透明的材料中的在5
°
至25
°
的范围中的进入角(δ
‘
_1，δ
‘
_2)，并且在所述多个位置处构造具有所得的强度分布(BG_2h(+))的所述准非衍射的激光射束(5)，其中，由于在所述激光射束(5A_T、5B_T、5C_T、5D_T)在所述部分透明的材料中到所述多个位置的传播中的线性吸收而出现强度损耗，并且这样设定所述相位施加，使得在所述多个位置中的至少一个位置处，在来自所述进入角范围的多个角度下引导所述激光射束，从而在所述部分透明的材料中在所述多个位置处，尽管出现的强度损耗，仍超过非线性吸收的强度阈值，其中，在所述部分透明的材料中的所述非线性吸收取决于所述激光射束的相应存在的强度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在第一角度下被引导向所述多个位置中的至少一个位置的激光射束，相对于在第二角度下被引导向所述多个位置中的至少一个位置的激光射束，具有小于Pi/4的相位差，和/或其中，这样设定所述相位施加，使得所述激光射束(5A_T、5B_T、5C_T、5D_T)被旋转对称地引导向所述多个位置，从而所述多个角度中的每个角度表示一个局部的圆锥角。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相位施加的设定包括在径向方向上设定(步骤103A)施加在所述原始激光束(5')的射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)上的相位上升和/或设定(步骤103B)如下射束横截面区域的几何参数：在所述射束横截面区域中施加一个或多个相位上升。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)包括至少两个环形地或环区段形地构造的射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)，并且这样设定所述两个环形地或环区段形地构造的射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)的相位上升，使得将来自所述两个环形地或环区段形地构造的射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)的激光射束在两个不同的圆锥角下提供给所述多个位置中的一个共同的位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附加于设定在射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)中的所述相位施加，进行分配给所述射束横截面区域(R_A，R_B，R_C)的所述原始激光束强度的强度分量(I_A，I_B，I_C)的设定(步骤103C)，以便实现所述准非衍射的激光射束(5)在所述焦点区(7)中的所得的强度分布(BG_2h(+))。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，针对所述原始激光束的预给定的横向强度分布、特别是所述原始激光束的预给定的射束直径，和所述工件的所述部分透明的材料的预给定的线性吸收，设定所述相位施加，其中，对于具有与所述部分透明的材料的预给定的线性吸收不同的线性吸收的材料，在不改变的相位施加的情况下，设定所述原始激光束的横向强度分布、特别是射束直径，以便提高或减小提供给所述多个位置中的一个位置的原始激光束强度的强度分量。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，这样设定所述相位施加，使得至少区段式地补偿所述准非衍射的激光射束(5)的由于在所述部分透明的材料中的线性吸收的强度降低。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述准非衍射的激光射束(5)的所得的强度分布(BG_2h(+))沿着所述光轴线(9)具有强度分布或包络强度分布，所述强度分布或包络强度分布包括与所述准非衍射的激光射束(5)的平均强度的在直至10％的范围内的偏差，其中，所述平均强度涉及所述焦点区(7)的如下部分：在所述部分中，发生与所述工件(3)的材料的非线性的相互作用，其中可选地，所述强度分布或所述包络强度分布特别是基本上恒定。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于在所述焦点区(7)中在多个位置处的非线性吸收，尽管出现的强度损耗，仍对所述部分透明的材料进行修改，并且，所述部分透明的材料的修改
‑
在所述准非衍射的激光射束(5)的长度上延伸，或
‑
由沿着所述准非衍射的激光射束(5)的修改域的序列组成。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将具有高斯横向强度轮廓的激光射束用作所述原始激光束(5')，所述光学射束成形系统(13)设置用于将贝塞尔
‑
高斯射束成形为准非衍射的激光射束(5)，和/或其中，所述准非衍射的激光射束(5)在所述焦点区(7)中的横向尺寸沿着所述光轴线(9)变化，和/或其中，所述准非衍射的激光射束(5)在所述焦点区(7)的位置处的横向尺寸取决于入射角(δ
‘
_1，δ
‘
_2)，用于构造所述准非衍射的激光射束(5)的激光射束在所述焦点区(7)的所述位置处以所述入射角入射到所述光轴线(9)上。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还具有以下步骤中的至少一个步骤：这样设定(步骤105)所述原始激光束(5')的射束参数，使得所述工件(3)的所述部分透明的材料被修改，将所述准非衍射的激光射束(5)的至少一个区段定位在所述工件(3)中，或实现(步骤109)所述工件(3)与所述准非衍射的激光射束(5)之间的相对运动，在所述相对运动中，所述准非衍射的激光射束(5)在所述工件(3)中沿着采样轨迹(T)运动，从而将修改的序列沿着所述采样轨迹(T)写入所述工件(3)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学射束成形系统(13)包括衍射光学射束成形元件，并且所述衍射光学射束成形元件具有彼此邻接的面元件(15a)，这些面元件构建面式的栅格结构，并且所述面元件分别分配有相移值，其中，所述相移值定义相应于所设定的相位施加的二维的相位分布，在所述原始激光束(5')射入(步骤103)所述光学射束成形系统(13)中时，借助所述衍射光学射束成形元件实现相位施加，其方式是，将所述相位分布施加到所述原始激光束(5')上，其中...
【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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