[发明专利]用于在透明材料内执行激光成丝的方法和设备

权利要求书

1.一种对透明材料进行激光处理的方法，所述透明材料对所述激光的波长是透明的，所述方法包括如下步骤：

提供激光束，所述激光束包括激光脉冲的突发，所述突发被限定为单个激光脉冲或多个激光脉冲；

相对于所述透明材料对所述激光束进行外部地聚焦，以在所述透明材料的外部的位置处形成光束腰，同时避免形成外部等离子体沟道；以及

对所述激光脉冲进行聚焦，使得在所述透明材料内维持足够的能量密度，以在没有引起所述透明材料的光学破坏的情况下在所述透明材料中形成连续的激光细丝。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

通过一个或更多个有像差光学元件对所述激光束进行聚焦。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或更多个有像差光学元件包括被构造成产生有像差激光束的正常场校正扫描透镜和校正窗。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述校正窗是非球面板或衍射光学元件。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或更多个有像差光学元件被构造成呈现球面像差。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或更多个有像差光学元件包括具有有像差轮廓的扫描透镜。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

所述激光束具有在所述透明材料上的入射光斑直径以及在所述透明材料内的连续激光细丝直径；

临界比率，所述临界比率被定义为在所述透明材料上的所述激光束的所述入射光斑直径与在所述透明材料内的所述连续激光细丝直径的比率；

对所述激光进行聚焦使得所述临界比率在大约1到1000之间。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

对所述激光束进行聚焦，使得在所述透明材料内形成压缩区，从而在从所述透明材料内的所述激光束的传播轴线的所述中心均匀和径向延伸的窄帘材料中产生相变。

9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

对所述激光束进行聚焦，以形成长度大于1mm的所述连续激光细丝。

10.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

对所述激光束进行聚焦，以形成长度大于10mm的所述连续激光细丝。

11.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

对所述激光束进行聚焦，使得所述激光束的入射功率的一部分以分布式方式聚焦在所述透明材料内的纵向体积上方，而在所述透明材料内没有产生焦点。

12.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

将所述束腰定位为从所述透明材料的外部表面偏移至少大约10μm，以在所述表面上避免任何可能碎片。

13.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

形成所述连续激光细丝，所述连续激光细丝在所述连续激光细丝的所述长度的主要部分上具有基本均质横截面。

14.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

所述透明材料包括顶面，并且在所述透明材料的顶面上形成所述束腰。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，激光脉冲的所述突发具有在10μJ到2mJ的范围内的能量。

16.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

通过改变如下各项中的一个或更多个来控制所述连续激光细丝的属性：一个或更多个聚焦元件的位置、所述一个或更多个聚焦元件的数值孔径、所述激光脉冲能量、波长、脉冲时长、重复率、突发重复率、所述突发中的激光脉冲的数量、所述突发的形状，所述突发的所述形状限定所述突发内的所述能量分布以形成各个连续激光细丝。

17.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

激光脉冲的所述突发内的各脉冲小于100ps。

18.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

激光脉冲的所述突发内的各脉冲具有NIR、大约1μm的波长，或者在绿光波长处生成的二次谐波脉冲。