[实用新型]紫外激光光束整形装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光光束整形装置，尤其涉及一种紫外激光加工光束整形装置。

背景技术

近些年来，人们对消费类电子产品的需求大幅度增长，促进了电子产品制造技术的发展。在这其中，PCB(印刷电路板)的制造朝着精密和微细加工的方向发展，激光加工很好的满足了这一需要。激光加工是“无接触式加工”，与传统的机械加工工艺相比，具有很多优势：切割缝隙小，切割面光滑无毛刺，不会对材料造成机械压挤或机械应力；对工件无污染；几乎可对任何材料进行加工，保证同一批次的加工效果完全一致；加工精度高，速度快，效率高。

紫外激光加工是真正的“冷加工”，大多数材料对紫外光都具有较大的吸收率，由于紫外光子能量相对于可见和红外光子能量较大，可以直接破坏许多非金属材料表面的分子键，使分子脱离材料，这种方式不会产生高的热量。用这种冷光处理技术加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化。而且，紫外激光本身的短波长特性对金属和聚合物的微处理具有优越性.它可以被聚焦到亚微米数量级的点上，因此可以进行细微部件的加工，即使在不高的脉冲能量水平下，也能得到很高的能量密度，有效地进行材料加工。

但是紫外激光光源产生的激光具有高斯能量分布，如图1所示，聚焦后的光斑中心能量密度高，周围能量密度逐渐降低。对于切割加工来说，切缝中间由于具有较高的能量密度，材料被切除，而在切缝边缘，由于能量密度较低，材料出现烧熔导致碳化变黑，并且切割截面具有一定的锥度，对于钻孔加工来说，高斯能量分布的光束钻出的孔是一个锥形孔，这些都是在加工中所不期望得到的，尤其是对于埋盲孔要求有平坦的孔底。另外，高斯光斑中心的能量密度超过了材料的吸收阈值，边缘较低的能量密度又不能够打断材料的分子键或不能使材料气化，它们都没有对材料加工作出贡献，这样就降低了激光能量的利用率。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术中紫外激光加工光束能量不均、加工效果差、同时降低了激光能量的利用率的技术问题。

本实用新型采取的技术方案是：构建一种紫外激光光束整形装置，包括紫外激光光源、聚焦系统，还包括扩束镜、光束整形镜，所述扩束镜置于紫外光源出光面口，紫外激光经扩束镜扩束后入射紧随的光束整形镜，再进入聚焦系统。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述扩束镜为伽利略望远镜系统。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述的光束整形镜为非球面折射透镜组。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述光束整形镜包括：第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组按照折射定律偏折光束，用来改变光束能量分布，所述第二透镜组用来准直被第一部分偏折的光束。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述光束整形镜使放大率沿垂直光轴的方向非均匀改变，靠近轴线的放大率较大，远离轴线的放大率较小。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：还包括圆形孔阑，经光束整形后的激光通过圆形的小孔，再进入聚焦系统。

本实用新型解决技术问题的进一步技术方案是：所述紫外激光光源为三倍频的全固态激光器或紫外准分子激光器。

本实用新型技术方案解决技术问题的技术效果是：通过构建一种紫外激光光束整形装置，通过扩束镜和整形镜将激光光束变为能量均匀的激光光束，在加工过程中，获得好的加工效果，同时，提高激光能量的利用率。

附图说明

图1现在技术中激光光束能量分布图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为本实用新型的激光光束能量分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型技术方案进行进一步说明：

如图2所示，本实用新型构建的一种紫外激光光束整形装置，包括紫外激光光源1、聚焦系统5，还包括扩束镜2、光束整形镜3，所述扩束镜2置于紫外激光光源1出光面口，紫外激光经扩束镜2扩束后入射紧随的光束整形镜3，再进入聚焦系统5。所述扩束镜2、光束整形镜3的光轴与激光光轴重合。所述扩束镜2为伽利略望远镜系统。工作时，激光光束通过扩束镜2扩束到光束整形镜需要的倍数，同时将激光束的发散角降低相同的倍数，紧随扩束镜2之后放置光束整形镜3，通过光束整形镜3将高斯分布的激光束转换为平顶分布的激光束。所述的光束整形镜3为非球面折射透镜组，根据光束整形镜3所要求的入射光斑大小和扩束镜2放置位置，计算出需要的扩束倍数，即决定采用多大扩数倍数的扩束镜。