[发明专利]利用可变光束形状的激光的材料加工

权利要求书

1.一种工件的加工方法，所述方法包括：

使激光输出束和所述工件的表面之间产生相对运动以限定加工路径，使工件的沿着平行于激光输出束的方向的厚度沿该加工路径变化，其中所述激光输出束沿着至少一部分所述加工路径物理地改变所述工件的表面；和

其间，至少部分基于所述工件的厚度改变所述激光输出束的形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光输出束的形状随着所述工件的厚度的增加而在焦斑和环带之间变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分归因于所述激光输出束和所述工件的表面之间角度的变化，使所述工件的沿着平行于所述激光输出束的方向的厚度变化。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在维持所述激光输出束和所述工件的表面之间的角度基本不变的情况下改变所述激光输出束的形状。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述激光输出束和所述工件的表面相对运动的过程中对所述工件的厚度进行测量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述工件的组成改变所述激光输出束的形状。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，该激光输出束由多个波长组成。

8.一种工件的加工系统，所述系统包括：

光束发射器，其用于发出激光输出束；

定位装置，其用于改变所述激光输出束相对于所述工件的位置；

用于改变所述激光输出束的形状的机构；和

控制器，其联接至所述定位装置和所述形状改变机构并且用于(i)操作所述光束发射器，使所述激光输出束移动穿过至少一部分工件的路径以物理地改变工件表面，和(ii)至少部分基于所述工件沿所述路径的厚度改变所述激光输出束的形状。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述光束发射器包括加工头，所述激光输出束从所述加工头发出，所述形状改变机构包括(i)位于所述加工头内的一个或多个光学元件和(ii)用于改变在所述加工头内的至少一个所述光学元件的位置的第二控制器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被构造为沿着所述路径改变所述光束发射器的输出功率。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被构造为基于所述工件的组成改变所述激光输出束的形状。

12.根据权利要求8所述的系统，还包括数据库，所述数据库包括多项记录，每项记录都将激光输出束形状与工件参数相关联。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述工件参数包括工件厚度和工件组成中的至少一个。

14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述光束发射器包括：

光束源，其发出多个离散输入束；

聚焦光学器件，其用于将多个输入束聚焦至色散元件上；

色散元件，其用于接收和分散接收到的已聚焦的光束；和

部分反射输出耦合器，其定位为接收已色散的光束，将已色散的光束的一部分作为激光输出束传输通过并将已色散的光束的第二部分反射回所述色散元件，

其中所述激光输出束由多个波长组成。

15.一种在加工位置连接第一工件和第二工件的方法，其中，该第一工件和该第二工件在加工位置处重叠和/或彼此靠近，所述方法包括：

在所述加工位置附近聚焦激光输出束以使第一工件或第二工件中的至少一个的一部分熔化，由此将该第一工件和第二工件连接在一起；和

其间，在所述激光输出束和该第一工件和该第二工件之间没有产生相对运动的情况下改变所述激光输出束的形状。