激光加工裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種激光加工裝置，包括：可多路輸出多個波長激光的激光器，適于輸出第一波長激光和第二波長激光，其中第一波長激光經過的光路為第一光路，第二波長激光經過的光路為第二光路；第一光路上的第一擴束鏡組、第一反射鏡、末端反射鏡、以及聚焦物鏡，所述第一反射鏡適于透射第一波長激光并且反射第二波長激光到所述末端反射鏡，所述末端反射鏡適于將接收的激光反射到聚焦物鏡，所述聚焦物鏡適于將接收的激光匯聚到焦點；和第二光路上的第二擴束鏡組、第二反射鏡，所述第二反射鏡適于反射第二波長激光到所述第一反射鏡；通過調節所述第一擴束鏡組和第二擴束鏡組中的透鏡間距離，使第一波長激光和第二波長激光經過聚焦物鏡聚焦在同一個焦點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光
，尤其涉及一種激光加工裝置。
技術介紹
由于加工效率高 、精度好，激光目前已經代替了傳統的微孔加工，廣泛應用于單晶硅片劃切、樹脂基板的穿孔、金剛石切割和打孔、寶石刻字等領域。不同材料對不同波長的激光的吸收不同，并不是波長越短的激光加工效果越好。例如，金剛石相對于可見光和紅外光而言，其對短波長(如紫外)的輻射具有較高的吸收率，所以如果待加工材料為金剛石，用短波長激光加工會有很好的效果；而當金剛石為待加工材料基底時，用短(紫外)波段激光加工會對基底造成損傷，影響加工質量。所以，通常人們會根據加工材料的不同而選擇不同波長的加工裝置，但是這樣做就需要購置多臺激光加工裝置，硬件成本很高。或者在一臺裝置上根據不同波長光源裝配不同構件，則整個裝置變得體積龐大，結構復雜。或者使用多波長激光器作為光源，不同波長的光源在加工時的工作距離不相同，根據每個波長配備相應的聚焦物鏡，例如三波長激光器需要三個物鏡，但是加工時只能出單一波長的激光，而且使用其他波長就要換物鏡并重新調節工作距離，十分繁瑣。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種激光加工裝置，使用任意一種、兩種或多種激光加工時不需要更換聚焦物鏡，不需要調整工作距離，提高了工作效率，降低了生產成本。為了實現上述目的，根據本專利技術一個方面，提供一種激光加工裝置，包括可多路輸出多個波長激光的激光器，適于輸出第一波長激光和第二波長激光，其中第一波長激光經過的光路為第一光路，第二波長激光經過的光路為第二光路；第一光路上的第一擴束鏡組、第一反射鏡、末端反射鏡、以及聚焦物鏡，所述第一反射鏡適于透射第一波長激光并且反射第二波長激光到所述末端反射鏡，所述末端反射鏡適于將接收的激光反射到聚焦物鏡，所述聚焦物鏡適于將接收的激光匯聚到焦點；和第二光路上的第二擴束鏡組、第二反射鏡，所述第二反射鏡適于反射第二波長激光到所述第一反射鏡以耦合進第一光路；其中，所述第一和第二擴束鏡組包括多片透鏡，通過調節所述第一擴束鏡組和第二擴束鏡組中的透鏡間距離，使第一波長激光和第二波長激光經過聚焦物鏡聚焦在同一個焦點。可選的，所述聚焦物鏡為顯微物鏡或反射式物鏡。可選的，所述可多路輸出多個波長激光的激光器輸出的激光的脈寬形式包括納秒激光，皮秒激光和飛秒激光。可選的，所述可多路輸出多個波長激光的激光器還適于輸出第三波長激光，所述第三波長激光經過的光路為第三光路；所述激光加工裝置還包括第三光路上的第三擴束鏡組、第三反射鏡，所述第三反射鏡適于透射第二波長激光并且反射第三波長激光到第一反射鏡；所述第一反射鏡還適于反射第三波長激光以將其耦合進第一光路。可選的，所述可多路輸出多個波長激光的激光器還適于輸出第四波長激光，所述第四波長激光經過的光路為第四光路；所述激光加工裝置還包括第四光路上的第四擴束鏡組、第四反射鏡，所述第四反射鏡適于透射第二波長激光并且反射第四波長激光到第一反射鏡；所述第三反射鏡還適于透射第四波長激光到所述第一反射鏡；所述第一反射鏡還適于反射第四波長激光以將其耦合進第一光路。可選的，所述第一波長激光的波長為355nm ;所述第二波長激光的波長為1064nm ；所述第三波長激光的波長 為532nm。可選的，所述第一反射鏡鍍355nm45度增透射膜、532nm和1064nm45度高反射膜；所述第三反射鏡鍍1064nm45度增透射膜、532nm45度高反射膜；所述第二反射鏡鍍1064nm45度高反射膜；所述末端反射鏡鍍355nm、532nm和1064nm45度高反射膜。可選的，所述激光加工裝置還包括真空吸盤以及四維精密電控平移臺；所述真空吸盤吸附加工對象，從而減少環境震動對加工造成的影響；所述真空吸盤被固定在四維精密電控平移臺上；所述四維精密電控平移臺能夠線性運動和旋轉運動。可選的，所述擴束鏡組內的透鏡類型為凸透鏡或凹透鏡。與現有技術先比，本專利技術的優點在于(I)利用調節擴束鏡組中透鏡間距離，使不同波長的激光能夠聚焦在同一個焦點處，所以使用一個聚焦物鏡即可對多束激光聚焦，不需更換聚焦物鏡。(2)多個波長的激光經聚焦物鏡后焦點在同一位置，在加工復合材料時，可根據材料選擇將要采用加工的激光波長數目，可實現一次加工成型，不需要反復加工。附圖說明圖I是本專利技術一個實施例中提供的激光加工裝置的光路示意圖；圖2是圖I中擴束鏡組結構示意圖；圖3是調節圖2中擴束鏡組以改變焦點的示意圖；圖4是本專利技術一個實施例中355nm，532nm和1064nm波長激光的聚焦光斑示意圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本專利技術進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術的一個實施例中，提供一種激光加工裝置。如圖I所示，該激光加工裝置包括可三路輸出三個波長激光的激光器101，在激光器101輸出的激光光路上的擴束鏡組102、反射鏡103 106和聚焦物鏡107，真空吸盤109以及四維精密電控平移臺110。其中，激光器101可輸出的激光波長分別為1064nm(即基頻光)，532nm(即二倍頻光)和355nm(即三倍頻光)。功率為1064nm時15W，532nm時7. 5ff, 355nm時3W。重復頻率為ΙΟΚΗζ，脈沖寬度均為13ps。優選的，由于在355nm時的功率最低，為了減少功率損失，355nm的激光應在到達聚焦物鏡107前經過的鏡片最少。因此，如圖I所示，三束激光的波長從上至下依次是355nm,532nm 和 1064nm。優選的，激光器101具有可選擇輸出功能。即可輸出任意一個波長的激光，兩個波長的激光或三個波長的激光同時輸出。反射鏡103 反射鏡106的鍍膜種類分別為反射鏡103鍍355nm45度增透射膜、532nm和1064nm45度高反射膜；反射鏡104鍍1064nm45度增透射膜、532nm45度高反射膜；反射鏡105鍍1064nm45度高反射膜；反射鏡106鍍45度355nm、532nm和1064nm高反射膜。從而反射鏡103 106成為三倍頻或四倍頻光透射、二倍頻光和基頻光反射鏡103 ；二倍頻光反射、基頻光透射鏡104 ;基頻光反射鏡105 ;基頻光、二倍頻光和三倍頻或四倍頻光全反射鏡106。所述聚集物鏡107可以是反射式物鏡或是顯微物鏡，可將激光聚焦在焦點上，此焦點位于加工對象108表面；該表面到聚焦物鏡107的距離即為工作距離111。加工對象108被吸附在真空吸盤109上，目的是減少環境震動對加工造成的影響。真空吸盤109被固定在四維精密電控平移臺110上。四維精密電控平移臺110由計算機控制，可實現線性運動和旋轉運動。本實施例中，聚焦物鏡為顯微物鏡。有效焦距為40. 9mm，數值孔徑為O. 3。355nm，532nm和1064nm波長平行光經過同一個聚焦物鏡，355nm光的波長短，折射率大，最先聚焦，其焦點距離聚焦物鏡最近；然后是532nm光，最后是1064nm光。雖然這三束光同軸入射到聚焦物鏡，但焦點卻出現三個，這就是色差。本實施例中，所述擴束鏡組102包含兩片透鏡，透鏡301和透鏡302，如圖2所示。其中，透鏡301的焦距為fl，透鏡302的焦距為f2，透鏡301和透鏡302之間的距離為d，則擴本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光加工裝置，包括：可多路輸出多個波長激光的激光器，適于輸出第一波長激光和第二波長激光，其中第一波長激光經過的光路為第一光路，第二波長激光經過的光路為第二光路；第一光路上的第一擴束鏡組、第一反射鏡、末端反射鏡、以及聚焦物鏡，所述第一反射鏡適于透射第一波長激光并且反射第二波長激光到所述末端反射鏡，所述末端反射鏡適于將接收的激光反射到聚焦物鏡，所述聚焦物鏡適于將接收的激光匯聚到焦點；和第二光路上的第二擴束鏡組、第二反射鏡，所述第二反射鏡適于反射第二波長激光到所述第一反射鏡以耦合進第一光路；其中，所述第一和第二擴束鏡組包括多片透鏡，通過調節所述第一擴束鏡組和第二擴束鏡組中的透鏡間距離，使第一波長激光和第二波長激光經過聚焦物鏡聚焦在同一個焦點。

【技術特征摘要】
1.一種激光加工裝置，包括 可多路輸出多個波長激光的激光器，適于輸出第一波長激光和第二波長激光，其中第一波長激光經過的光路為第一光路，第二波長激光經過的光路為第二光路； 第一光路上的第一擴束鏡組、第一反射鏡、末端反射鏡、以及聚焦物鏡，所述第一反射鏡適于透射第一波長激光并且反射第二波長激光到所述末端反射鏡，所述末端反射鏡適于將接收的激光反射到聚焦物鏡，所述聚焦物鏡適于將接收的激光匯聚到焦點；和 第二光路上的第二擴束鏡組、第二反射鏡，所述第二反射鏡適于反射第二波長激光到所述第一反射鏡以耦合進第一光路； 其中，所述第一和第二擴束鏡組包括多片透鏡，通過調節所述第一擴束鏡組和第二擴束鏡組中的透鏡間距離，使第一波長激光和第二波長激光經過聚焦物鏡聚焦在同一個焦點。2.根據權利要求I所述的激光加工裝置，其中，所述聚焦物鏡為顯微物鏡或反射式物鏡。3.根據權利要求I所述的激光加工裝置，其中，所述可多路輸出多個波長激光的激光器輸出的激光的脈寬形式包括納秒激光，皮秒激光和飛秒激光。4.根據權利要求I所述的激光加工裝置，其中， 所述可多路輸出多個波長激光的激光器還適于輸出第三波長激光，所述第三波長激光經過的光路為第三光路； 所述激光加工裝置還包括第三光路上的第三擴束鏡組、第三反射鏡，所述第三反射鏡適于透射第二波長激光并且反射第三波長激光到第一反射鏡； 所述第一反射鏡還適于反射第三波長激光以將其耦合進第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余錦，劉洋，張雪，邊強，李晗，樊仲維，趙天卓，閆瑩，麻云鳳，黃科，
申請(專利權)人：中國科學院光電研究院，
類型：發明
國別省市：