[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有效
申请号: | 202010904965.9 | 申请日: | 2020-09-01 |
公开(公告)号: | CN112045302B | 公开(公告)日: | 2022-06-07 |
发明(设计)人: | 翟中生 | 申请(专利权)人: | 湖北工业大学 |
主分类号: | B23K26/064 | 分类号: | B23K26/064;B23K26/067 |
代理公司: | 武汉宇晨专利事务所(普通合伙) 42001 | 代理人: | 王敏锋 |
地址: | 430068 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 激光 焦点 组合 加工 系统 方法 | ||
本发明公开了一种激光多焦点和焦线组合加工系统及加工方法,包括用于产生激光的激光器,激光器产生的激光依次通过光束形态调控组件、第一反射镜后入射到可编程衍射光学器件上;经过可编程衍射光学器件的出射光依次经过第一透镜、第二反射镜、空间滤波器、第三反射镜、第二透镜后入射到翻转镜;翻转镜可自由转动,使得激光束经由第一聚焦组件入射至光斑能量反馈组件,或经由第二聚焦组件入射至被加工样品上,还包括分别与可编程衍射光学器件、光斑能量反馈组件、翻转镜和三维运动工作台电连接的控制终端。本发明的激光多焦点和焦线组合加工系统和加工方式,加工效率高、适应性广、满足复杂三维加工的需求,同时能实现焦线长度和焦线位置的可调性。
技术领域
本发明属于激光加工的技术领域,更具体涉及一种激光多焦点和焦线组合加工系统及加工方法。
背景技术
由于激光加工是一种非接触式的加工方式,具有功率大、加工精度高、加工速度快、无机械损伤等特点,适用于多种材料的加工。激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有或影响极小,因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小。然而,但对于一些特殊材料的加工(例如玻璃切割、晶圆切割、OLED、柔性电路板等),尤其以3C产业为代表的加工领域,目前,商用的超快激光在加工时的能量利用率非常低,从而加工效率低下,加工时间过长,成本过高。为了提高能量利用率,现在商用大部分使用DOE分光的方式进行加工,但这种分光方式灵活性差,在加工过程中多光束的位置、能量分布等参数不能改变,满足不了现在的大部分应用。为了提高灵活性,研究者们尝试用可编程衍射光学器件空间光调制器进行分束实现多焦点并行加工,但由于空间光调制器空间频率的限制,多焦点的最小间距存在极限,且多焦点之间的串扰,导致各焦点的能量很难准确控制,因此,在进行激光精密切割或裂片中,当需要焦点数量多且间距小时,这种方法存在局限性。
利用贝塞尔光束的线焦特性进行激光加工,与高斯光束相比,贝塞尔光束具有极长的焦深,近年来在激光加工等领域引起了人们的广泛关注,且目前主要用轴锥镜产生贝塞尔光束,但这种方法只适用于轴向线加工的场合,对于有不同方向和位置加工需求时,则难以满足。
目前还没有同时具备多焦点和焦线特性的加工系统和加工方法。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷,本发明所要解决的技术问题在于提供了一种激光多焦点和焦线组合加工系统及加工方法,加工效率高、适应性广、满足复杂三维加工的需求,同时能实现焦线长度和焦线位置的可调性。
为了实现上述的目的,本发明采用以下技术措施:
本发明的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,所述激光器产生的激光依次通过光束形态调控组件、第一反射镜后入射到可编程衍射光学器件上;经过所述可编程衍射光学器件的出射光依次经过第一透镜、第二反射镜、空间滤波器、第三反射镜、第二透镜后入射到翻转镜;所述翻转镜可自由转动,使得激光束经由第一聚焦组件入射至光斑能量反馈组件,或经由第二聚焦组件入射至三维运动工作台上的被加工样品上,还包括:控制终端,分别与所述可编程衍射光学器件、光斑能量反馈组件、翻转镜和三维运动工作台电连接;所述可编程衍射光学器件用于模拟可变焦线透镜,所述控制终端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。
进一步的,所述控制终端根据所述可编程衍射光学器件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接收激光器输出的激光束,根据所述全息图生成多束激光束。
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