[发明专利]基于激光的材料处理方法、系统和其中用于精确能量控制的子系统

权利要求书

1.一种基于激光的材料处理方法，包括：

用具有第一能量密度的第一激光输出辐射材料，所述第一能量密度足够高以产生可检测的激光辐射作为所述第一激光输出和所述材料相互作用的结果，并且足够低以避免所述材料实质上的改变；

检测所述可检测的激光辐射的至少一部分，以产生代表所述材料的属性的数据；

分析所述数据；和

根据所述分析的数据用激光材料处理输出来辐射目标材料，所述材料处理输出具有处理能量密度，所述处理能量密度充分大于所述第一能量密度，并且足够高以改变所述目标材料的物理属性从而处理所述目标材料。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括产生第一控制信号以精确控制所述第一激光输出。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括产生第二控制信号以精确控制所述材料处理输出。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括将至少一个所述控制信号设置在高信噪比操作范围内，以使所述第一激光输出和所述材料处理输出在宽动态范围内被精确控制。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个设置的控制信号为模拟或数字信号，且其中所述设置的步骤可包括对所述至少一个设置的控制信号进行的调制、放大、衰减、压缩、扩展、尺度缩放、延迟、编码和移位中的至少一个。

6.如权利要求4所述的方法，进一步包括选择性地衰减所述至少一个设置的控制信号，以产生适当的第一激光输出和适当的激光材料处理输出中的至少一个。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述至少一个设置的控制信号为RF信号，及其中所述选择性地衰减的步骤通过开关衰减器网络实现。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述材料为所述目标材料。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述处理能量密度为所述第一能量密度的约1000倍。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述材料的属性为光属性或热属性。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述材料的属性为空间属性。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述数据表示所述目标材料的位置。

13.一种基于激光的材料处理系统，包括：

脉冲激光系统，其用于产生第一脉冲激光束和第二脉冲激光束，所述第一脉冲激光束与物体的材料互相作用以产生激光辐射，及所述第二脉冲激光束在激光处理操作中处理目标材料；

至少一个定位器，其用于支持所述物体；

测量子系统，其响应至少一部分所述激光辐射执行测量操作，并产生相应的测量信号；

系统控制器，其响应所述测量信号控制所述至少一个定位器和所述脉冲激光系统；

光束传输和聚焦组件，其连接到所述系统控制器以传输和聚焦所述激光束；

调制器，用于调制所述激光束；和

能量控制器，其连接到所述调制器，所述能量控制器用于在对于所述测量和激光处理操作足够大的动态范围内精确控制所述激光束的激光输出能量。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述能量控制器包括开关衰减器网络。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述调制器包括声光器件。

16.如权利要求13所述的系统，其中所述调制器包括电光器件。

17.一种方法，其用于在激光输出的源以外的位置精确控制所述激光输出的激光能量，所述方法包括：

调节所述激光能量以获得扫描能量，所述扫描能量处在足够低以在测量操作中非破坏性地扫描物体的能量范围内；和

调节所述激光能量以获得处理能量，所述处理能量处在足够高以处理所述物体的目标材料的能量范围内。

18.一种子系统，其用于在位于激光输出的源以外的光调制器处精确控制所述激光输出的激光能量，所述子系统包括：

能量控制器，其产生用于所述调制器的输出控制信号，其中来自所述调制器的激光输出能量在对于测量和激光处理操作足够大的动态范围内被控制。

19.如权利要求18所述的子系统，其中所述能量控制器包括开关衰减器网络。

20.如权利要求18所述的子系统，其中所述光调制器包括声光器件。

21.如权利要求18所述的子系统，其中所述光调制器包括电光器件。