激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡。其中，第一熱透鏡模塊6021和第二熱透鏡模塊6022在待加工材料8的不同的空間能夠同時形成激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組、激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡組或者上述任意組合。
[0074]光束/光斑獲得模塊603主要用于利用激光熱透鏡對加工激光光束進行準直或者近似準直，獲得長加工光程光束；或者，光束/光斑獲得模塊603利用激光熱透鏡對加工激光光束進一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑。
[0075]具體的，加熱激光光束采用熱透鏡形成模塊602在待加工材料8的激光入射表面和/或內部形成激光熱透鏡或激光熱透鏡組，該形成的激光熱透鏡或激光熱透鏡組對激光加工光束I進行準直或近似準直，形成一束平行光束，即長加工光程光束7，該長加工光程光束7比傳統(tǒng)的聚焦激光光束的焦深更長。另外，當加熱激光光束在待加工材料8的激光入射表面和/或內部形成激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組時，激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組可以對加工激光光束進一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑。
[0076]需要說明的是，理論上加熱激光光束與加工激光光束I應該同軸，這樣可以讓加工激光光束I從加熱激光光束在待加工材料8的表面和/或內部形成的激光熱透鏡的中心通過。
[0077]激光加工模塊604主要用于采用光束/光斑獲得模塊603獲得的長加工光程光束或更細小聚焦光斑對待加工材料進行激光加工，待加工材料對加工激光束對應波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。
[0078]具體的，經(jīng)過激光熱透鏡/激光熱透鏡組準直或近似準直后形成的長加工光程光束7或激光熱透鏡/激光熱透鏡組對加工激光光束I進一步聚焦形成的更細小聚焦光斑采用激光加工模塊604對待加工材料8進行激光加工，其中，待加工材料對加工激光束對應波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。具體實現(xiàn)時，加熱激光光束、長加工光程光束7或更細小聚焦光斑以及與加熱激光光束對應的激光熱透鏡相對待加工材料8同步運動，完成對待加工材料8的激光加工。其中加熱激光光束、長加工光程光束7或更細小聚焦光斑以及與加熱激光光束對應的激光熱透鏡相對待加工材料8的同步運動由反射鏡掃描或透鏡掃描或移動平臺或任兩種或三種組合來完成。
[0079]本發(fā)明提供的一種激光加工方法和激光加工系統(tǒng)，對于對加工激光光束透明或部分透明的待加工材料，通過加熱激光光束巧妙地在待加工材料的激光入射表面和/或內部制造激光熱透鏡效應，利用激光熱透鏡效應對加工激光光束進行光束變換(即準直或近似準直)，獲得比傳統(tǒng)激光焦深較長的激光加工光程(即長加工光程光束)，且長加工光程光束的全部加工光程都處于待加工材料內部，不存在有效加工光程段激光離開待加工材料待加工部位，適合于加工較厚的透明或部分透明的脆硬材料；或者，利用激光熱透鏡效應對加工激光光束進一步聚焦，形成激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑，該聚焦光斑適合對較厚或者激光破壞閾值的透明或部分透明的激光破壞閾值更高的脆硬材料進行加工。
[0080]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種激光加工方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟SlOl、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； 步驟S102、所述加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組； 步驟S103、所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對所述加工激光光束進行準直或者近似準直，獲得長加工光程光束；或者，所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對所述加工激光光束進一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑； 步驟S104、所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑對所述待加工材料進行激光加工，所述待加工材料對加工激光光束對應波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。
2.如權利要求1所述的一種激光加工方法，其特征在于，所述步驟SlOl中的入射激光光源為一個或多個； 當所述入射激光光源為一個時，所述加熱激光光束與加工激光光束為同一波長激光光源； 當所述入射激光光源為多個時，至少一個所述入射激光光源為加熱激光光束，及至少一個所述入射激光光源為加工激光光源。
3.如權利要求1或2所述的一種激光加工方法，其特征在于，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的脈沖激光。
4.如權利要求1所述的一種激光加工方法，其特征在于，所述步驟S102中的加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內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。
5.如權利要求4所述的一種激光加工方法，其特征在于，當所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點橫截面為實心圓形時，該加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內部形成激光聚焦熱透鏡/激光熱透鏡組； 當所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點橫截面為圓環(huán)形時，該加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內部形成激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡組。
6.如權利要求1所述的一種激光加工方法，其特征在于，所述步驟S104包括: 所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對應的激光熱透鏡相對待加工材料同步運動，完成對待加工材料的激光加工。
7.如權利要求6所述的一種激光加工方法，其特征在于，所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對應的激光熱透鏡相對待加工材料的同步運動由反射鏡掃描或透鏡掃描或移動平臺或任兩種或三種組合來完成。
8.一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 激光聚焦模塊，用于對入射激光光源進行激光聚焦，以從入射激光光源輸出加熱激光光束和加工激光光束； 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/或內部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組； 光束/光斑獲得模塊，用于利用所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對所述加工激光光束進行準直或者近似準直，獲得長加工光程光束；或者，利用所述激光熱透鏡/激光熱透鏡組對所述加工激光光束進一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑； 激光加工模塊，用于采用所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑對所述待加工材料進行激光加工，所述待加工材料對加工激光束對應波長的連續(xù)激光透明或者部分透明。
9.如權利要求8所述的一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于，所述熱透鏡形成模塊包括第一熱透鏡形成模塊和/或第二熱透鏡形成模塊； 所述第一熱透鏡形成模塊，用于當所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點橫截面為實心圓形時，采用加熱激光光束在待加工材料激光入射表面和/或內部形成激光聚焦熱透鏡/激光聚焦熱透鏡組； 所述第二熱透鏡形成模塊，用于當所述加熱激光光束經(jīng)過激光聚焦形成的焦點橫截面為圓環(huán)形時，采用加熱激光光束在待加工材料激光入射表面和/或內部形成激光發(fā)散熱透鏡/激光發(fā)散熱透鏡。
10.如權利要求8所述的一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光加工模塊用于采用所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑對所述待加工材料進行激光加工，具體包括: 所述加熱激光光束、所述長加工光程光束或更細小聚焦光斑以及與所述加熱激光光束對應的激光熱透鏡相對待加工材料同步運動，完成對待加工材料的激光加工。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光加工方法及激光加工系統(tǒng)，其中，激光加工方法包括：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；加熱激光光束在待加工材料的激光入射表面和/或內部形成激光熱透鏡/激光熱透鏡組；激光熱透鏡/激光熱透鏡組對加工激光光束進行準直或者近似準直，獲得長加工光程光束；或者，激光熱透鏡/激光熱透鏡組對加工激光光束進一步聚焦，獲得激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑；長加工光程光束或聚焦光斑對待加工材料進行激光加工。通過本發(fā)明提供的方法，能夠利用熱透鏡效應獲得比傳統(tǒng)激光焦深更長的長加工光程光束或激光峰值功率密度更高且更細小的聚焦光斑，適合于加工較厚的透明或部分透明的脆硬材料。
【IPC分類】B23K26-38, B23K26-064
【公開號】CN104526160
【申請?zhí)枴緾N201410713054
【發(fā)明人】張立國
【申請人】張立國
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月28日