[发明专利]一种基于空间光束整形的飞秒激光加工阵列微孔的系统

摘要

本发明涉及一种基于空间光束整形的飞秒激光加工阵列微孔的系统，属于激光应用技术领域。本发明加工系统，利用空间光调制器SLM，通过设计不同的相位，将单束飞秒激光整形成为具有特定空间分布的多光束阵列光场，调整激光重复频率、激光束腰半径，激光脉冲能量，最后通过光学器件搭建光路将整形完的飞秒激光聚焦到样品表面，实现在多种材料上的高质量、无接触、高效率、大面积的阵列微孔加工，具有高度可重复性与灵活性。本发明系统应用于阵列微孔加工时，有效避免由于激光本身高斯分布所引起的分束不均一性，提高阵列微孔的均一性与质量。通过空间光调制器所加载相位的变化可以自由调控阵列微孔的数量与分布，无需配置多种元件，具有高度可调节性。

主权项

1.一种基于空间光束整形的飞秒激光加工阵列微孔的系统，其特征在于该系统包括飞秒激光器、半波片、偏振片、凹透镜、凸透镜、光阑、机械快门、相位型空间光调制器、第一平凸透镜、反射镜、第二平凸透镜、二向色镜、照相机、加工物镜、六维平移台和透射白光光源；所述的飞秒激光器、半波片、偏振片、凹透镜、凸透镜、光阑、机械快门依次设置在第一光轴上，通过机械快门控制飞秒激光入射到相位型空间光调制器上，产生空间整形飞秒激光脉冲；该空间整形飞秒激光脉冲依次经过第一平凸透镜、反射镜、第二平凸透镜、二向色镜后入射到加工物镜上方，经由加工物镜聚焦后照射在位于六维平移台的待加工样品上，在待加工样品上加工阵列微孔；其中：所述的半波片与偏振片共同构成能量调节系统，对飞秒激光器的能量进行自由调节，并使出射飞秒激光的偏振方向水平，相位型空间光调制器根据待加工样品上待加工阵列微孔的相位图，对飞秒激光进行相位调制；所述的凹透镜、凸透镜和光阑共同构成空间光束的扩束系统，对激光光斑束腰半径进行调整，其中凹透镜的前焦点与凸透镜的前焦点互相重合；所述的二向色镜，以及位于二向色镜一侧的照相机和透射白光光源构成正面成像单元，由正面成像单元得到飞秒激光加工的阵列微孔照片；所述的相位型空间光调制器、第一平凸透镜、第二平凸透镜和加工物镜一起构成4F系统，即：第一平凸透镜的焦距f与第二平凸透镜的焦距f相同，且第一平凸透镜与第二平凸透镜之间的间距等于该焦距f的两倍，并使第一平凸透镜与相位型空间光调制器液晶屏之间的距离为焦距f，使第二平凸透镜与加工物镜之间的距离也为焦距f，通过该4F系统，使经过相位型空间光调制器8调制的光场在到达加工物镜之前无衍射效应。