[发明专利]用于激光加工相对窄和相对宽的结构的方法和设备

权利要求书

1.一种利用激光消融在介电层的表面中形成相对窄的凹槽和相对宽的区域和/或孔的设备，包括：

激光器设备，用于提供第一激光束和第二激光束，该第一激光束被介电层强烈吸收并具有基本上衍射极限的光束质量，该第一激光束连续或准连续地工作以进行凹槽的直写，该第二激光束被介电层强烈吸收并以脉冲模式工作以通过窗孔或掩模的像或通过焦斑整形而形成区域和/或孔；

公共光路，包括光束扫描器和透镜，该光束扫描器用于使两正交轴上的第一激光束和第二激光束相对于介电层偏转，该透镜用于将第一光束聚焦到介电层的表面上，并且当使用第二激光束时，该透镜用于在介电层表面上形成所述窗孔或掩模的像或用于在介电层表面上形成整形焦斑；以及

控制系统，被配置为在第一步骤驱动光束扫描器从而移动第一激光束的焦斑以蒸发介电材料，从而在其表面形成相对窄的凹槽，以及在第二步骤驱动光束扫描器，使得来自第二激光束的相对宽的激光斑点入射到介电层表面上，且使得该激光斑点移动以在其表面中形成具有限定深度的相对宽的区域和/或使得该激光斑点在一系列限定位置之间移动，该第二激光束在每个该位置处保持固定并触发足够数量和能量的激光脉冲序列，从而使介电材料蒸发以形成具有限定深度的相对宽的孔。

2.根据权利要求1所述的设备，其中激光器设备包括不同的激光器，用于产生第一激光束和第二激光束。

3.根据权利要求2所述的设备，其中用于产生第二激光束的激光器为多模激光器。

4.根据前述任一权利要求所述的设备，其中激光器设备被配置为提供脉冲模式的第一激光束，脉冲模式的重复频率超过300kHz。

5.根据前述任一权利要求所述的设备，其中激光器设备被配置为提供第二激光束，该第二激光束的每个脉冲的能量超过100μJ。

6.根据前述任一权利要求所述的设备，其中激光器设备被配置为提供波长在250至1100nm范围内的第一激光束和第二激光束，该第一激光束或第二激光束的波长相同或不同。

7.一种通过激光消融在介电层表面中形成相对窄的凹槽以及相对宽的区域和/或孔的方法，包括：

提供第一激光束，其中该第一激光束被介电层强烈吸收并具有基本上衍射极限的光束质量，该第一激光束连续或准连续地工作以进行凹槽的直写，并提供第二激光束，其中该第二激光束被介电层强烈吸收并以脉冲模式工作以通过窗孔或掩模的像或通过焦斑整形而形成区域和/或孔；

提供公共光路，该公共光路包括光束扫描器以及透镜，该光束扫描器用于使两正交轴上的第一激光束和第二激光束相对于介电层偏转，该透镜用于将第一光束聚焦到介电层表面上，并且当使用第二激光束时，该透镜用于在介电层表面上形成所述窗孔或掩模的像或用于在介电层表面上形成整形焦斑；以及

提供控制系统，在第一步骤中该控制系统驱动光束扫描器从而移动第一激光束的焦斑以蒸发介电材料，从而在其表面形成相对窄的凹槽，以及在第二步骤驱动光束扫描器，使得来自第二激光束的相对宽的激光斑点入射到介电层表面上，且使得该激光斑点移动以在其表面中形成具有限定深度的相对宽的区域和/或使得该激光斑点在一系列限定位置之间移动，该第二激光束在每个该位置处保持固定并触发足够数量和能量的激光脉冲序列，从而使介电材料蒸发以形成具有限定深度的相对宽的孔。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第二激光束在介电层表面形成与该第二激光束同轴定位的窗孔的像。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述窗孔为圆形，该窗孔的直径可变，从而能够调节由第二激光束在介电层中形成的区域或孔的直径。

10.根据权利要求9所述的方法，其中圆形窗孔的直径在控制系统的控制下变化，从而迅速地改变在介电层中形成的区域或孔的直径。

11.根据权利要求9所述的方法，其中第二激光束中的所述窗孔的形状为非圆形的形状，以在介电层中形成非圆形的孔。

12.根据权利要求7所述的方法，其中第二激光束在介电层表面形成与该第二激光束同轴定位的圆形掩模的像，该掩模对于第二激光束的波长具有两个或多个透光等级不同的区域。

13.根据权利要求12所述的方法，其中该掩模为圆形，并具有对于第二激光束的波长为高透光性的中心区域以及透光性随半径平滑降低到可忽略值的外围区域。