[发明专利]用于处理材料的激光系统和方法

权利要求书

1.一种工件的激光加工方法，包括：

将基波波长的第一光束部分地转换为至少一个谐波波长的第二光束，所述第一光束是宽带非偏振光纤激光光束；

沿着路径引导第一光束和第二光束，所述第一光束和所述第二光束同轴且在时间上重叠；

将所述第一光束和所述第二光束照射在所述工件的表面上，所述工件在基波波长和谐波波长处分别具有不同的吸收系数；

控制所述第一光束和所述第二光束之间的通量比以至少等于吸收系数比的倒数以增加所述工件对所述第一光束的吸收系数，所述第二光束在所述吸收系数比的倒数处提供材料状态改变且具有比所述第一光束的焦平面更靠近所述表面的焦平面。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：在所述第一光束和所述第二光束之间产生轴向色差，使得所述第一光束的第一焦点在所述工件内距所述表面一定距离处，以及所述第二光束的第二焦点在第一焦点的上游与第一焦点间隔开。

3.根据权利要求2所述的激光加工方法，其中，控制所述通量比包括：

移位沿着所述路径产生消色差的非消色差光学器件，或

将所述非消色差光学器件替换为另一非消色差光学器件，所述另一非消色差光学器件配置有不同的折射曲率或由不同的光学材料制成，所述光学材料是熔融石英、CaF₂或MgF₂，或能够改变所述第一光束和所述第二光束的相应焦距的其它材料。

4.根据权利要求2所述的激光加工方法，其中，进行倒数的比是分别在基波波长和谐波波长处的吸收系数的比。

5.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：控制所述第一光束到所述第二光束的波长转换效率，从而将所述工件表面上的通量比调整到比吸收系数比的倒数高，其中，相比于在没有所述第二光束的情况下所需的激光功率，所述激光加工方法在所有波长处的总激光功率更小。

6.根据权利要求1所述的激光加工方法，其中，所述第二光束的谐波波长包括二次谐波波长、三次谐波波长和/或四次谐波波长或者通过使用光学参量和/或拉曼过程处于能够独立调谐的波长。

7.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：创建等离子体以增加所述工件对所述第一光束的吸收系数。

8.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：在产生所述第二光束之后通过仅使用一个或多个反射镜，对同轴的第一光束和第二光束进行消色差准直。

9.根据权利要求5所述的激光加工方法，其中，控制所述波长转换效率以防止在转换期间所述第一光束的高斯强度分布劣化为环形强度分布，所述第一光束为单模光束或多模光束。

10.根据权利要求5所述的激光加工方法，其中，控制所述波长转换效率以提供所述第一光束的环形强度分布。

11.根据权利要求1所述的激光加工方法，其中，如果入射在所述工件上的第一光束和第二光束中的每个光束的能量如下式所示，则提供材料状态改变，

Eth(λ)/Ethall(λ)＞1，

其中，Eth(λ)是在每个单独的基波波长或谐波波长处，由单个光束完成所述工件的激光加工独自所需的耦合到所述工件中的激光光束的能量阈值，Ethall(λ)是当同轴的第一光束和第二光束同时照射在工件上时，在单独波长处的激光光束的能量阈值。