[发明专利]一种基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统及方法

权利要求书

1.一种基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统，其特征在于：包括激光器(1)、第一反射镜(2)、λ/2波片(3)、扩束镜(4)、第二反射镜(5)、第一空间光调制器(6)、第二空间光调制器(7)、λ/4波片(8)、第一透镜(9)、第三反射镜(10)、空间滤波器(11)、第四反射镜(12)、第二透镜(13)、分光镜(14)、第三透镜(15)、CCD相机(16)、振镜(17)、场镜(18)、工作台(19)和电脑(20)；

所述激光器(1)发出的激光光束依次经过所述第一反射镜(2)、λ/2波片(3)后入射到所述扩束镜(4)中进行扩束，扩束后的光束依次经过所述第二反射镜(5)、第一空间光调制器(6)后入射到所述第二空间光调制器(7)上，出射光依次经过所述λ/4波片(8)、第一透镜(9)、第三反射镜(10)、空间滤波器(11)、第四反射镜(12)、第二透镜(13)后入射所述分光镜(14)中，反射光经过所述第三透镜(15)聚焦后入射到所述CCD相机(16)中，用于观测光束能量分布均匀性，经过分光镜(14)的透射光将第二空间光调制器(7)近场的像传递到所述振镜(17)中，经所述场镜(18)聚焦后入射在所述工作台(19)上，用于加工样品；所述电脑(20)分别与所述第一空间光调制器(6)、第二空间光调制器(7)、CCD相机(16)连接，用于控制所述第一空间光调制器(6)、第二空间光调制器(7)、CCD相机(16)工作。

2.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统，其特征在于：所述扩束镜(4)的扩束倍数为2～5倍。

3.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统，其特征在于：所述空间滤波器(11)为孔径光阑，调控范围为1～12mm。

4.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统，其特征在于：所述分光镜(14)能量透射率大于90％，反射率小于10％。

5.根据权利要求1所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统，其特征在于：所述CCD相机(16)位于第三透镜(15)后焦点5mm处。

6.一种基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用空间光调制器和Labview算法生成目标全息图，并且分别加载到第一空间光调制器(6)、第二空间光调制器(7)上，同时根据激光加工目的调节λ/2波片(3)和λ/4波片(8)的晶体主截面与入射光振动面的夹角；

步骤2：把激光器(1)发出的激光光束设置为水平偏振后以小于10°的入射角入射到第一空间光调制器(6)和第二空间光调制器(7)上；

步骤3：将经过第二空间光调制器(7)后产生的非加工光用空间滤波器(11)去除；

步骤4：利用由第一透镜(9)和第二透镜(13)组成的4f系统将用于加工的光在第二空间光调制器(7)近场的像传递到振镜(17)中，经场镜(18)聚焦后入射在工作台(19)上，用于加工样品；

步骤5：使用分光镜(14)把能量10％的加工光通过第三透镜(15)聚焦后传递到CCD相机(16)中进行观察。

7.根据权利要求6所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工方法，其特征在于：步骤1中所述Labview算法为叠加式的GL算法或者迭代式的GS算法。

8.根据权利要求6所述的基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工方法，其特征在于：步骤1中，根据需求调控光束数量、偏振态、整形、角动量；

所述光束数量调控，是利用Labview算法生成指定激光光束位置和数量的全息图，并将全息图加载到第二空间光调制器(7)上，第一空间光调制器(6)不加载任何全息图，作为反射镜使用；

所述光束偏振态调控，是利用空间光调制器的控制软件生成灰度值随极角变化的相位全息图，并加载到第二空间光调制器(7)上，第一空间光调制器(6)不加载任何全息图，作为反射镜使用，同时根据所需偏振类型分别调节λ/2波片(3)和λ/4波片(8)的晶体主截面与入射光振动面的夹角；

所述光束整形，是利用空间光调制器的控制软件生成反高斯分布的灰度掩膜图并模拟二元光栅，再利用画图软件在二元光栅中加入需要整形的图案形成掩模图，将得到的反高斯分布的灰度掩膜图加载到第一空间光调制器(6)上，包含模拟二元光栅的掩模图加载到第二空间光调制器(7)上。