[发明专利]用于加工蓝宝石的激光系统和方法

权利要求书

1.一种用于对蓝宝石衬底进行激光加工的方法，所述方法包括：

周期性地启动电源以使连续波激光器产生脉冲，从而在准连续波("QCW")模式下操作激光器，以便发出波长在1060nm和1070nm之间的范围内的连贯的激光脉冲；

将激光脉冲聚焦在蓝宝石衬底处；以及

利用激光脉冲对蓝宝石衬底进行激光加工。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在蓝宝石衬底附近供应惰性气体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述惰性气体从由氩和氦构成的组中选择。

4.根据权利要求1所述的方法，其中对蓝宝石衬底进行激光加工从由切割、划片和钻孔构成的组中选择。

5.根据权利要求1所述的方法，其中激光加工包括以在每分钟10英寸和40英寸之间的速度切割，并且其中蓝宝石衬底具有在0.1mm和1mm之间的厚度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器是镱光纤激光器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器以在1％和10％之间的范围内的占空比操作。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器以在50微秒和600微秒之间的范围内的脉冲宽度操作。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将辅助激光聚焦在蓝宝石衬底处，其中辅助激光改变蓝宝石的特性以形成吸收中心，并且其中来自激光器的激光脉冲耦接到吸收中心中以便于激光加工。

10.根据权利要求9所述的方法，其中辅助激光由绿色光纤激光器生成，所述绿色光纤激光器被构造成用于以约532nm的波长发出辅助激光。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述绿色光纤激光器被构造成用于以1ns的脉冲持续时间发出辅助激光。

12.根据权利要求9所述的方法，其中辅助激光与来自激光器的激光脉冲被同时地引导至蓝宝石衬底处。

13.一种用于对蓝宝石衬底进行激光加工的激光加工系统，所述激光加工系统包括：

光纤激光器，所述光纤激光器被构造成用于在准连续波("QCW")模式下操作，以便发出波长在1060nm和1070nm之间的连贯的激光脉冲；

控制器，所述控制器耦接到光纤激光器用于将电力周期性地切换到光纤激光器，以使光纤激光器在QCW模式下以在1％和10％之间的范围内的占空比产生脉冲；

聚焦透镜，所述聚焦透镜被构造成用于将激光聚焦在蓝宝石衬底上以加工蓝宝石衬底；

激光头，所述激光头被构造成用于将聚焦后的激光引导到蓝宝石衬底并且包括用于将惰性气体与激光一起传输到蓝宝石衬底的喷嘴；和

气体传输系统，所述气体传输系统被构造成用于将惰性气体传输到激光头中。

14.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述光纤激光器包括单模(SM)光纤激光器。

15.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述光纤激光器包括镱光纤激光器。

16.根据权利要求14所述的激光加工系统，其中所述控制器被构造成用于将电力周期性地切换到SM光纤激光器以发出脉冲，每个所述脉冲都具有在50微秒和600微秒之间的范围内的脉冲宽度。

17.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述惰性气体从由氩和氦构成的组中选择。

18.一种用于对蓝宝石衬底进行加工的多光束激光加工系统，所述多光束激光加工系统包括：

辅助激光器，所述辅助激光器用于生成具有波长和脉冲持续时间的辅助激光束，使得蓝宝石衬底充分吸收辅助激光束以改变蓝宝石衬底的特性；

准连续波(QCW)光纤激光器，所述准连续波光纤激光器的电源周期性地启动以用于生成具有在1060nm和1070nm之间的波长的加工激光束，其中辅助激光束的波长小于加工激光束的波长；和

光束组合器，所述光束组合器用于将辅助激光束和加工激光束引导到工件上的目标位置处，使得辅助激光束在形成吸收中心的目标位置处修改蓝宝石衬底的特性，并且使得加工激光束在目标位置处耦接到形成在蓝宝石衬底中的吸收中心内，以在目标位置处完成对蓝宝石衬底的加工。