[发明专利]一种激光加工钻孔系统

权利要求书

1.一种激光加工钻孔系统，其特征在于：

包括激光器(01)、扩束镜(02)、光束整形器(03)、衍射光学元件(04)、二维振镜(05)、F-theta扫描镜(06)和工件台(07)；

所述激光器(01)为后续光路提供脉冲激光束；

所述扩束镜(02)将所述激光器(01)出射的激光束光斑进行扩展，同时降低激光束的发散角；

所述光束整形器(03)将高斯光强分布的激光束重新整合成平顶均匀分布的激光束，激光束通过所述光束整形器(03)只改变激光束光能量的分布态势，不改变激光束的光斑形状，故整形后的激光束仍为圆形光斑，且为边缘轮廓清晰的圆光斑，另外，激光束的传播方向仍为与系统的光轴保持水平；

所述衍射光学元件(04)改变激光束的空间分布，将平顶均匀分布的激光束转化成与其光轴成特定角度的激光束，即通过所述衍射光学元件(04)的激光束以光轴为旋转轴，并偏折光轴方向射出，该偏折角度值为所述F-theta扫描镜的视场角；

所述二维振镜(05)根据使用要求预先设定运动轨迹，同时将沿特定角度方向射出的激光束导入到所述F-theta扫描镜(06)上；

所述F-theta扫描镜(06)将沿特定角度方向射入的激光束聚焦成环形光斑，所述二维振镜(05)和所述F-theta扫描镜(06)共同作用使所述F-theta扫描镜(06)下聚焦的环形光斑按照预定轨迹完成路径扫描；

所述工件台(07)用于将被加工件放置其上，且所述工件台(07)为所述激光精细微加工钻孔系统的基准面；

所述衍射光学元件(04)和所述F-theta扫描镜(06)的性能参数满足如下关系：

D＝2f tan(θ) (1)

式中D为环形聚焦光斑的直径；f为所述F-theta扫描镜(06)焦距；θ为所述衍射光学元件(04)使激光束偏折光轴方向出射，并与光轴形成的角度值。

2.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述激光器为纳秒激光器或皮秒激光器。

3.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述扩束镜(02)为变倍系统。

4.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述F-theta扫描镜(06)为像方远心光学系统。

5.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述工件台(07)为精密二维移动平台，用于实现大幅面激光加工，其定位精度控制在um量级。

6.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：激光束重新整合前后，激光束的光斑大小和光斑形状不变，能量整组后的光斑边缘轮廓清晰且边缘陡度小于0.2mm，激光束的光强均匀性大于95％。

7.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述光束整形器(03)采用衍射光学元件或采用复眼透镜实现光束匀化。

8.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述衍射光学元件(04)的台阶数为8个或16个。

9.根据权利要求1所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：所述二维振镜(05)内部有空间正交设置的两个反射镜，两个反射镜转动过程无干涉，且由电机驱动两反射镜转动。

10.根据权利要求9所述的一种激光加工钻孔系统，其特征在于：电机的通信线引入到计算机中，计算机根据使用要求预先设定运动轨迹，并配合到所述F-theta扫描镜(06)上，使聚焦光斑沿预先设定的运动轨迹扫描，每个扫描点为聚焦的环形光斑。