[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

说明书

本发明公开了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，系统包括激光器、第一反射镜、λ/2波片、扩束镜、第二反射镜、第一空间光调制器、第二空间光调制器、λ/4波片、第一透镜、第三反射镜、空间滤波器、第四反射镜、第二透镜、分光镜、第三透镜、CCD相机、振镜、场镜、工作台和电脑；本发明利用液晶空间光调制器波前调制特性，提出一种激光光束数量、光束形状及质量、偏振态、角动量等多参数可控的广适应性的柔性激光加工技术，再结合波前测量和反馈技术，不仅能够校正波前像差，而且能够把高能量光束分解成任意的二维或三维低能量多光束，且该光束的形状和偏振态等参数灵活控制，是高质量、高效、极高的适应性和灵活性的激光加工技术。

技术领域

本发明属于激光应用技术领域，涉及一种激光柔性微加工系统及方法，具体涉及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。

背景技术

激光具有能量密度高、方向性好、高相干性、热影响区小等优点，在工业加工领域中备受青睐.激光加工是激光产业的重要应用，与常规的机械加工相比，激光加工更精密、更准确、更迅速.该技术利用激光束与物质相互作用的特性对包括金属与非金属的各种材料进行加工，涉及到了焊接、切割、打标、打孔，热处理、成型等多种加工工艺。

目前，国内激光加工主要在高功率激光切割和焊接等宏加工中具有较大的优势，但在激光微加工领域与世界先进水平仍存在不小差距。随着小型电子产品和微电子元器件需求量的日益增长，对于加工材料(尤其是聚合物材料以及高熔点材料)的精密处理日渐成为激光在工业应用中发展最快的领域之一。激光独一无二的特性使之成为微处理的理想工具，广泛应用于微电子、微机械和微光学加工三大领域。但是现有激光微加工方法主要利用单束激光聚焦后达到很高的能量密度进行材料加工，存在加工效率低、能量利用率低和适应性差等不足，因此研究一种柔性激光微加工技术理论和方法具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中加工效率低、能量利用率低和适应性差的问题，本发明提供了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。

本发明的系统所采用的技术方案是：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、第一反射镜、λ/2波片、扩束镜、第二反射镜、第一空间光调制器、第二空间光调制器、λ/4波片、第一透镜、第三反射镜、空间滤波器、第四反射镜、第二透镜、分光镜、第三透镜)、CCD相机、振镜、场镜、工作台和电脑；

所述激光器发出的激光光束依次经过所述第一反射镜、λ/2波片后入射到所述扩束镜中进行扩束，扩束后的光束依次经过所述第二反射镜、第一空间光调制器后入射到所述第二空间光调制器上，出射光依次经过所述λ/4波片、第一透镜、第三反射镜、空间滤波器、第四反射镜、第二透镜后入射所述分光镜中，分出来的光一部分经过所述第三透镜聚焦后入射到所述CCD相机中，用于观测光束能量分布均匀性，另一部分将第二空间光调制器近场的像传递到所述振镜中，经所述场镜聚焦后入射在所述工作台上，用于加工样品；所述电脑分别与所述第一空间光调制器、第二空间光调制器、CCD相机连接，用于控制所述第一空间光调制器、第二空间光调制器、CCD相机工作。

本发明的方法所采用的技术方案是：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：利用空间光调制器的控制软件和相关的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、第二空间光调制器上，同时根据激光加工目的调节λ/2波片和λ/4波片的晶体主截面与入射光振动面的夹角；根据需求，可调控光束数量、偏振态、整形、角动量等，具体如下：

1)光束数量调控：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上，第一空间光调制器不加载任何全息图，作为反射镜使用。