[发明专利]使用多激光束的高效微机械加工设备和方法

权利要求书

1、一种被配置以协调的方式在多个光束传播方向选择性地引导激光束从而达到高速加工目标样本不同区域中材料的系统，该系统包括：

激光源，其发射包含一系列激光脉冲的激光束；

光束切换装置，其接收所述一系列激光脉冲，并且响应光束切换信号，引导第一组和第二组激光束脉冲沿着各自的第一和第二光束轴传送；和

第一定位机构，其响应第一控制信号，以提供所述第一光束轴和所述目标样本的相对运动，从而在所述目标样本不同的第一目标区域处选择性地定位所述第一光束轴，并加工所述目标样本的所述第一目标区域中的材料；

第二定位机构，其响应第二控制信号，以提供所述第二光束轴和所述目标样本的相对运动，从而在所述目标样本不同的第二目标区域处选择性地定位所述第二光束轴，并加工所述目标样本的所述第二目标区域中的材料；

控制器，其产生所述光束切换信号和所述第一及第二控制信号，从而以第一和第二操作工序执行协调的系统操作；

所述第一操作工序，其包括所述光束切换装置引导所述第一组激光束脉冲入射到被选择的所述第一目标区域之一，所述第一定位机构提供所述相对运动，使所述第一组激光脉冲能加工被选择的第一目标区域中的材料，且在所述第一组激光脉冲加工材料期间，所述第二定位机构提供所述相对运动，以将所述第二光束轴定位到被选择的所述第二目标区域之一；和

所述第二操作工序，其包括所述光束切换装置引导所述第二组激光束脉冲入射到被选择的第二目标区域，所述第二定位机构提供所述相对运动，使所述第二组激光脉冲能加工被选择的第二目标区域中的材料，且在所述第二组激光脉冲加工材料期间，所述第一定位机构提供所述相对运动，以将所述第一光束轴从被选择的第一目标区域定位到下一个被选择的所述第一目标区域之一。

2、一种光束切换装置，其接收激光束并且提供选择性地沿不同光束轴传播的光束输出，包括：

控制器，其生成具有第一和第二状态的控制驱动信号；

第一和第二光学关联的声光调制器，所述第一声光调制器接收一个入射激光束，且所述第一和第二声光调制器协同响应所述控制装置信号的所述第一和第二状态，从而生成各自的从所述第二声光调制器传播的第一和第二激光束输出；和

所述第一激光束输出包括一个沿着第一光束轴传播的主分量和一个沿着第一次分量轴传播的次分量，且所述第二激光输出包含一个沿着与所述第一光束轴有一定角度偏移的第二光束轴传播的主分量，以及一个沿着与所述第一次分量轴基本一致的第二次分量轴传播的次分量。

3、根据权利要求2所述的光束切换装置，进一步包括光束阻断器，其被定位成终止沿着所述第一和第二次分量轴传播的所述次分量。

4、根据权利要求2所述的光束切换装置，其中：

所述控制器包含第一和第二射频驱动器，它们与各自的第一和第二声光调制器操作上关联；和

在所述控制驱动信号的所述第一状态中，所述第一射频驱动器导致所述第一声光调制器使所述入射激光束通过，作为入射到所述第二个声光调制器的没有偏转的光束，而所述第二射频驱动器导致所述第二声光调制器将所述没有偏转的入射光束衍射，以形成沿着所述第一光束轴传播的所述主分量和沿着所述第一次分量轴传播的所述次分量。

5、根据权利要求2所述的光束切换装置，其中：

所述控制器包含第一和第二射频驱动器，它们与各自的第一和第二声光调制器操作上关联；和

在所述控制驱动信号的所述第二状态中，所述第二射频驱动器导致所述第二声光调制器使入射光作为没有偏转的光束通过，而所述第一射频驱动器导致所述第一声光调制器将所述入射激光束衍射，以形成沿着所述第二光束轴传播的所述主分量和沿着所述第二次分量轴传播的所述次分量。

6、根据权利要求2所述的光束切换装置，其中所述第一和第二光学关联的声光调制器以光学串联的方式定位。