[发明专利]激光加工方法及系统

权利要求书

1.一种激光加工系统，其特征在于，包括沿光路依次布置的：

完美涡旋光束产生系统，用于将高斯型强度分布的激光束转化为第一完美涡旋光束；

成像系统，用于将所述第一完美涡旋光束以预设的缩放比例缩放产生光束直径远小于所述第一完美涡旋光束的第二完美涡旋光束，其中，所述第二完美涡旋光束落在加工平台上，用于加工待加工样品。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述完美涡旋光束产生系统包括沿光路依次布置的：

涡旋相位板，用于对所述激光束加载涡旋相位以形成拉盖尔高斯光束，其中，所述涡旋相位板携带的螺旋相位的拓扑核数等于预设值；

贝塞尔光束产生器，用于聚焦所述拉盖尔高斯光束以生成贝塞尔高斯光束；

第一聚焦透镜，用于以预设的焦距对所述贝塞尔高斯光束进行聚焦，以在所述第一聚焦透镜的焦平面处产生所述第一完美涡旋光束。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述贝塞尔光束产生器为：

底角小于30°的锥透镜；或者

加载了锥透镜相位的空间光调制器，其中，所述空间光调制器用于动态加载不同底角的锥透镜相位分布来调控所述激光束各点处的相位，以至少调节产生所述贝塞尔高斯光束的光斑大小和无衍射距离；或者

衍射光学元件。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述成像系统包括沿光路依次布置的第二聚焦透镜和第三聚焦透镜，其中，

所述第二聚焦透镜的前焦平面与所述第一完美涡旋光束所在平面重合，所述第二聚焦透镜的后焦平面与所述第三聚焦透镜的前焦平面重合；

所述第三聚焦透镜的后焦平面落在所述加工平台；

其中，所述缩放比例为所述第二聚焦透镜的聚焦与所述第三聚焦透镜的焦距的比值；

所述成像系统中沿光路依次布置的第二聚焦透镜和第三聚焦透镜与所述完美涡旋光束产生系统中的所述涡旋相位板、所述贝塞尔光束产生器以及所述第一聚焦透镜的中心光轴重合。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜、所述第二聚焦透镜和所述第三聚焦透镜的焦距小于1000mm，其中，通过组合不同焦距的所述第一聚焦透镜、所述第二聚焦透镜和所述第三聚焦透镜，能够产生不同大小的所述第一完美涡旋光束及所述第二完美涡旋光束。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：沿着光路设置在激光器和所述完美涡旋光束产生系统之间的：

扩束模块，用于将所述高斯型强度分布的激光束扩束至预设的尺寸；

反射镜，用于改变扩束后的所述激光束的传播方向，使得所述激光束进入到所述完美涡旋光束产生系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括激光器，用于发射高斯型强度分布的所述激光束，其中，所述激光器的波长介于190nm和10600nm之间，功率大于1W。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述激光器为飞秒激光器、皮秒激光器、纳秒激光器、准连续激光器或连续激光器。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括运动控制系统，用于操纵所述加工平台沿着预定的轨迹相对所述第二完美涡旋光束运动，以在所述待加工样品上加工出所需结构。

10.一种激光加工方法，其特征在于，包括：

将高斯型强度分布的激光束转化为第一完美涡旋光束；

将所述第一完美涡旋光束以预设的缩放比例缩放产生光束直径远小于所述第一完美涡旋光束的第二完美涡旋光束，其中，所述第二完美涡旋光束落在加工平台上，用于加工待加工样品。