[发明专利]一种激光多焦点和焦线组合加工系统及加工方法

权利要求书

1.一种激光多焦点和焦线组合加工系统，包括用于产生激光的激光器(1)，其特征在于：所述激光器(1)产生的激光依次通过光束形态调控组件(2)、第一反射镜(3)后入射到可编程衍射光学器件(4)上；

经过所述可编程衍射光学器件(4)的出射光依次经过第一透镜(5)、第二反射镜(6)、空间滤波器(7)、第三反射镜(8)、第二透镜(9)后入射到翻转镜(10)；

所述翻转镜(10)可自由转动，使得激光束经由第一聚焦组件(11)入射至光斑能量反馈组件(12)，或经由第二聚焦组件(14)入射至三维运动工作台(16)上的被加工样品(15)上，还包括：

控制终端(17)，分别与所述可编程衍射光学器件(4)、光斑能量反馈组件(12)、翻转镜(10)和三维运动工作台(16)电连接；

所述可编程衍射光学器件(4)用于模拟可变焦线透镜，所述控制终端(17)生成由轴锥镜和菲涅尔透镜对应相位模型叠加而成的相位全息图，且将所述全息图加载至所述可编程衍射光学器件(4)上，通过改变轴锥镜和菲涅尔透镜参数，可以实现焦线长度和位置的调控；

该激光多焦点和焦线组合加工系统的加工方法，其步骤是：

A、根据被加工样品(15)的加工要求，确定工艺方案，划分多焦点和焦线分别加工的位置；

B、根据多焦点的目标位置和能量分布，将翻转镜(10)调整为光束经过第一聚焦透组件(11)后入射到光斑能量反馈组件(12)，利用控制终端(17)、可编程衍射光学器件(4)和光斑能量反馈组件(12)，逐次反馈迭代计算多焦点能量分布，直到各焦点的能量分布均达到预期的误差范围内，将此时的相位全息图固定并保存至控制终端(17)；如果目标多焦点过多时，可以将多焦点进行分组，根据上述流程，分别保存这些多焦点全息图；

C、根据焦线的加工需求，利用控制终端(17)模拟焦线可变透镜，焦线可变透镜由轴锥镜和菲涅尔透镜组合而成，轴锥镜用于产生焦线，菲涅尔透镜用于移动焦线位置，两种透镜均由相位全息图模拟而成，将两种全息图进行叠加就可实现位置可变的焦线，改变轴锥镜和菲涅尔透镜的相位图参数，使得焦线的深度和位置满足加工要求，保存此时的焦线全息图至控制终端(17)；

D、将步骤B中保存在控制终端(17)的多焦点全息图加载至可编程衍射光学器件(4)中，利用三维运动工作台(16)将被加工样品(15)调至初始位置，然后控制翻转镜(10)翻转，以使得激光束经由第二聚焦组件(14)入射至所述被加工样品(15)内，开启激光器(1)进行加工；根据设计的多焦点数量，控制终端(17)依次加载对应的相位全息图至可编程衍射光学器件(4)中，依次实现多组多焦点的准确加工；

E、将步骤C中保存在控制终端(17)内的焦线全息图依次加载至所述可编程衍射光学器件(4)中，将在被加工样品(15)内设定位置处进行焦线加工；

步骤D和步骤E根据实际加工需求，顺序可以互换。

2.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统，其特征在于：所述控制终端(17)根据所述可编程衍射光学器件(4)的特性生成输出多焦点的全息图；

所述可编程衍射光学器件(4)接收激光器(1)输出的激光束，根据所述全息图生成多束激光束。

3.根据权利要求2所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统，其特征在于：所述光斑能量反馈组件(12)接收激光束，依次采集焦点在不同空间位置的所有激光束的激光参数信息；

所述控制终端(17)还用于多焦点能量精准控制，在已有产生多光束的全息图的基础上，叠加具有焦点偏移功能的菲涅尔透镜相位全息图，组合成焦点可变的复合透镜全息图，将所述焦点可变的复合透镜全息图加载至所述可编程衍射光学器件(4)中，根据每个焦点目标位置，调节菲涅尔透镜的参数，将对应激光束的焦点调节至所述光斑能量反馈组件(12)所在平面上，将对应焦点的能量采集反馈到控制终端(17)，形成闭环控制。

4.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统，其特征在于：所述光束形态调控组件(2)由扩束镜、半玻片和偏振分光棱镜组成，用于对入射光束的直径、偏振方向和能量进行调控，使得光束与所述可编程衍射光学器件(4)进行匹配。