一種激光加工方法及激光加工系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光加工方法及激光加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于脆硬材料的激光加工，主要有以下幾種方式:從激光入射面向激光出射面切割，從激光出射面向入射面切割，從待切割材料內(nèi)部切割。但是，由于每次切割的激光焦深有限，因此每次切割的效率還是不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光加工方法及激光加工系統(tǒng)，能夠得到比傳統(tǒng)激光焦深更長的激光加工光程或者更細(xì)小的激光聚焦光斑，適合于加工較厚或者激光破壞閾值的透明或部分透明的脆硬材料。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0005]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種激光加工方法，包括:
[0006]入射激光光源經(jīng)過激光聚焦輸出加熱激光光束和加工激光光束；
[0007]所述加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組；
[0008]所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)所述加工激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直或者近似準(zhǔn)直，獲得長加工光程光束；或者，所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)所述加工激光光束進(jìn)一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細(xì)小的聚焦光斑；
[0009]所述長加工光程光束或更細(xì)小聚焦光斑對(duì)所述待加工材料進(jìn)行激光加工，待加工材料對(duì)加工激光束對(duì)應(yīng)波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。
[0010]進(jìn)一步地，所述入射激光光源為一個(gè)或多個(gè)；
[0011]當(dāng)所述入射激光光源為一個(gè)時(shí)，所述加熱激光光束與加工激光光束為同一波長激光光源；
[0012]當(dāng)所述入射激光光源為多個(gè)時(shí)，至少一個(gè)所述入射激光光源為加熱激光光束，及至少一個(gè)所述入射激光光源為加工激光光源。
[0013]進(jìn)一步地，所述加熱激光光束和加工激光光束為二氧化碳激光和/或紫外激光和/或半導(dǎo)體紅外激光和/或紅外激光和/或可見波段激光和/或脈寬為皮秒或飛秒量級(jí)的脈沖激光。
[0014]進(jìn)一步地，所述加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成的激光熱透鏡/激光熱透鏡組為激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組或激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡組或任意兩者或多種的組合。
[0015]進(jìn)一步地，當(dāng)所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點(diǎn)橫截面為實(shí)心圓形時(shí)，該加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光聚焦熱透鏡/激光熱透鏡組；
[0016]當(dāng)所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點(diǎn)橫截面為圓環(huán)形時(shí)，該加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡組。
[0017]進(jìn)一步地，所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細(xì)小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對(duì)應(yīng)的激光熱透鏡相對(duì)待加工材料同步運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)待加工材料的激光加工。
[0018]進(jìn)一步地，所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細(xì)小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對(duì)應(yīng)的激光熱透鏡相對(duì)待加工材料的同步運(yùn)動(dòng)由反射鏡掃描或透鏡掃描或移動(dòng)平臺(tái)或任兩種或三種組合來完成。
[0019]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種激光加工系統(tǒng)，包括:
[0020]激光聚焦模塊，用于對(duì)入射激光光源進(jìn)行激光聚焦，以從入射激光光源輸出加熱激光光束和加工激光光束；
[0021]熱透鏡形成模塊，用于所述加熱激光光束利用其在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組；
[0022]光束/光斑獲得模塊，用于利用所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)所述加工激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直或者近似準(zhǔn)直，獲得長加工光程光束；或者，利用所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)所述加工激光光束進(jìn)一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細(xì)小的聚焦光斑；
[0023]激光加工模塊，用于采用所述長加工光程光束或更細(xì)小的聚焦光斑對(duì)所述待加工材料進(jìn)行激光加工，待加工材料對(duì)加工激光束對(duì)應(yīng)波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。
[0024]進(jìn)一步地，所述熱透鏡形成模塊包括第一熱透鏡形成模塊和/或第二熱透鏡形成豐吳塊；
[0025]所述第一熱透鏡形成模塊，用于當(dāng)所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點(diǎn)橫截面為實(shí)心圓形時(shí)，采用加熱激光光束在待加工材料激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組；
[0026]所述第二熱透鏡形成模塊，用于當(dāng)所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點(diǎn)橫截面為圓環(huán)形時(shí)，采用加熱激光光束在待加工材料激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡。
[0027]進(jìn)一步地，所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細(xì)小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對(duì)應(yīng)的激光熱透鏡相對(duì)待加工材料同步運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)待加工材料的激光加工。
[0028]本發(fā)明提供的一種激光加工方法及激光加工系統(tǒng)，利用加熱激光光束的單光子效應(yīng)或多光子效應(yīng)對(duì)待加工材料的快速加熱特性在待加工材料的激光入射表面和/或內(nèi)部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組，形成的激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)加工激光光束準(zhǔn)直或近似準(zhǔn)直，獲得比傳統(tǒng)激光聚焦焦深更長的有效激光加工光程，或者，形成的激光熱透鏡/激光熱透鏡組對(duì)加工激光光束進(jìn)一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細(xì)小的聚焦光斑，采用獲得的長加工光程光束或更細(xì)小聚焦光斑對(duì)待加工材料進(jìn)行加工，適合于加工較厚或者激光破壞閾值的透明或部分透明的脆硬材料。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的一種激光加工方法流程圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的對(duì)藍(lán)寶石劃片進(jìn)行激光加工方法示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的對(duì)觸摸屏玻璃進(jìn)行激光加工方法示意圖；
[0032]圖4為圖3中加熱激光光束聚焦后形成的圓環(huán)形光斑示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明實(shí)施例4的一種激光加工方法流程圖；
[0034]圖6為本發(fā)明實(shí)施例5的一種激光加工系統(tǒng)不意圖。
[0035]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0036]1、加工激光光束，2、激光聚焦模塊，3、加工激光光束聚焦光束，4、加工激光光束聚焦焦點(diǎn)，5、加工激光光束聚焦后的發(fā)散光束，6、激光聚焦熱透鏡，7、長加工光程光束，8、待加工材料，9、激光發(fā)散熱透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0038]實(shí)施例1、一種激光加工方法，下面結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例提供的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039]圖1中，S101、入射激光光源經(jīng)過激光聚焦輸出加熱激光光束和加工激光光束。
[0040]具體的，可以參見圖2和圖3，當(dāng)需要對(duì)待加工材料8進(jìn)行激光加工時(shí)，在待加工材料8的一定距離(沿激光光源入射方向)設(shè)置一激光聚焦模塊2，比如，當(dāng)激光光源從待加工材料8的上方入射時(shí)，則在待加工材料8的上方一定距離設(shè)置一激光聚焦模塊2 ;又比如，當(dāng)激光光源從待加工材料8的下方入射時(shí)，則在待加工材料8的的下方一定距離設(shè)置一激光聚焦模塊2。其中，待加工材料8可以為藍(lán)寶石、玻璃、硅片、石英或者透明塑料等；激光聚焦模塊2可以是單透鏡聚焦，也可以是多透鏡聚焦，也可以是衍射光學(xué)元件聚焦；激光聚焦模塊2也可以為平場掃描聚焦場鏡，也可以是靜態(tài)近軸光線聚焦鏡，也可以是動(dòng)態(tài)聚焦鏡，也可以是自聚焦聚焦鏡。
[0041]當(dāng)待加工材料8與激光聚焦模塊2的位置設(shè)定之后，進(jìn)行激光光源入射，激光光源入射到激光聚焦模塊2上，經(jīng)過激光聚焦模塊2的聚焦之后輸出加熱激光光束(在圖中未標(biāo)示)和加工激光光束I。其中，入射的激光光源可以為一個(gè)，當(dāng)入射的激光光源為一個(gè)時(shí)，則加熱激光光束與加工激光光束I為同一波長的激光光源，均可以分別為二氧化碳激光和/或紫外激光和/或半導(dǎo)體紅外激光和/或紅外激光和/或可見波段激光和/或脈寬為皮秒或飛秒量級(jí)的脈沖激光。入射的激光光源也可以為多個(gè)，當(dāng)入射的激光光源為多個(gè)時(shí)，加熱激光光束與加工激光光束I可以為不同的激光光源，比如，光束的傳輸參數(shù)不同，波長不同，激光脈沖寬度不同等。當(dāng)加熱激光光束與加工激光光束I為不同的激光光源時(shí)，至少一個(gè)入射激光光源為加熱激光光源，及至少一個(gè)入射激光光源為加工激光光源。另外，當(dāng)加熱激光光束與加工激光光束I為不同的激光光源時(shí)，加熱激光光束可以選擇為二氧化碳激光和/或紫外激光和/或半導(dǎo)體紅外激光和/或紅外激光和/或可見波段激光，而加工激光光源I可以選擇為脈寬為皮秒或飛秒量級(jí)的脈沖激光。入射的激