[发明专利]基于激光光束的微孔加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种基于激光光束的微孔加工装置及方法。

背景技术

在一些精密光机电系统上，需要加工孔径小且深径比大的微孔，微孔孔径在亚毫米量级，深径比大于10。现有技术中的微孔加工方法(如机械钻孔、电火花打孔、电化学打孔等方法)都无法高质量加工这类微孔，因此非常迫切需要开发一种小孔径且大深径比的微孔加工技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光光束的微孔加工装置及方法，实现小孔径且大深径比的微孔加工，同时提高微孔的切割速度和效率。

本发明实施例提供一种基于激光光束的微孔加工装置，包括：

径向偏振光束生成单元，用于将激光光束转换为径向偏振光束，并将所述径向偏振光束发射至衍射光学元件；

所述衍射光学元件，用于调制所述径向偏振光束的振幅和相位，并将调制后的所述径向偏振光束发射至聚焦透镜；

所述聚焦透镜，用于将调制后的所述径向偏振光束进行聚焦，在所述聚焦透镜的焦点附近获取所述径向偏振光束的聚焦场，所述聚焦场的强度分布由所述衍射光学元件的结构和所述聚焦透镜的数值孔径确定，通过控制所述聚焦场的强度分布对待加工的材料进行微孔加工。

本发明实施例还提供一种基于激光光束的微孔加工方法，包括：

通过径向偏振光束生成单元将激光光束转换为径向偏振光束；

通过所述衍射光学元件调制所述径向偏振光束的振幅和相位；

通过所述聚焦透镜将调制后的所述径向偏振光束进行聚焦，在所述聚焦透镜的焦点附近获取所述径向偏振光束的聚焦场，所述聚焦场的强度分布由所述衍射光学元件的结构和所述聚焦透镜的数值孔径确定；

通过控制所述聚焦场的强度分布对微孔进行加工。

本发明提供的基于激光光束的微孔加工装置及方法，通过调控衍射光学元件的结构和聚焦透镜的数值孔径可以调控光束聚焦场的强度分布，因此可以根据微孔的深度和孔径设置合适的聚焦场的强度分布，并且由于从径向偏振光束可以获得长焦深超小的聚焦光斑，且聚焦光场具有柱对称偏振分布，因此通过控制聚焦光斑即可灵活地控制微孔的切割深度与宽度的比值，同时提高了微孔的切割速度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所使用的径向偏振光束在横截面上的偏振分布示意图；

图2为本发明基于激光光束的微孔加工装置一个实施例的结构示意图；

图3为本发明基于激光光束的微孔加工装置又一个实施例的结构示意图；

图4为本发明基于激光光束的微孔加工装置再一个实施例的结构示意图；

图5为根据图4所示实施例中的衍射光学元件的结构示意图；

图6为根据图4所示实施例一个透过率函数的聚焦整形后的光场强度分布的示意图；

图7为根据图4所示实施例又一个透过率函数的聚焦整形后的光场强度分布的示意图；

图8为根据图4所示实施例再一个透过率函数的聚焦整形后的光场强度分布的示意图；

图9为本发明基于激光光束的微孔加工方法一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。