[发明专利]一种激光精细加工设备

权利要求书

1.一种激光精细加工设备，其特征在于，包括：二层光学平台(101)、连接区光学平台(201)、一层加工平台(301)和阶梯型加工台；其中，一层加工平台(301)和二层光学平台(101)分别设置在阶梯型加工台的第一级台阶面和第二级台阶面上，连接区光学平台(201)设置在阶梯型加工台第一级台阶面与第二级台阶面的过渡面上；

二层光学平台(101)，用于发射至少三种不同波长的激光束；

连接区光学平台(201)，用于对二层光学平台(101)输出的激光束进行空间整形处理后输出至一层加工平台(301)，实现对一层加工平台(301)上承载的待加工样片的精细加工；

一层加工平台(301)，用于承载待加工样片，调整待加工样片的加工位置；以及，在待加工样片调整至预定的加工位置后，接收连接区光学平台(201)输出的激光束对待加工样片进行加工，并在加工过程中，按照加工需求调整待加工样片的加工轨迹；

二层光学平台(101)，包括：超快激光器(102)、红外激光扩束镜(103)、光阑(104)、红外激光缩束镜(105)、红外激光全反镜a(106)、红外激光全反镜b(107)、红外激光空间光调制器(108)、红外激光全反镜c(109)、红外激光正透镜a(110)、红外激光全反镜d(111)、红外激光半波片(112)、红外激光偏振片(113)、红外激光分束镜(114)、红外激光波段CCD相机(115)、红外激光全反镜e(116)、红外激光正透镜b(117)、紫外激光全反镜a(118)、紫外激光扩束镜(119)、绿光激光全反镜a(120)和绿光激光扩束镜(121)；

超快激光器(102)可发射红外激光束、紫外激光束和绿光激光束；

红外激光束的光路路径如下：超快激光器(102)发射的红外激光束经红外激光扩束镜(103)扩束后，通过光阑(104)将红外激光束光斑外沿的能量剔除，获得平顶分布激光束，再经红外激光缩束镜(105)进行缩束，通过红外激光全反镜a(106)将红外激光束反射至红外激光全反镜b(107)，经红外激光全反镜b(107)反射的红外激光束入射至红外激光空间光调制器(108)的靶面上，进行红外激光束的空间整形，经空间整形后的红外激光束由红外激光全反镜c(109)反射至红外激光正透镜a(110)，经红外激光正透镜a(110)出射至红外激光全反镜d(111)，经红外激光全反镜d(111)反射后依次经过红外激光半波片(112)、红外激光偏振片(113)入射至红外激光分束镜(114)，红外激光束的一部分能量经红外激光分束镜(114)反射至红外激光波段CCD相机(115)，通过红外激光波段CCD相机(115)对红外激光束光束整形后的光斑空间能量分布进行检测、观察；红外激光束的另一部分能量经红外激光分束镜(114)透射至红外激光全反镜e(116)，再经红外激光全反镜e(116)反射至红外激光正透镜b(117)，通过红外激光正透镜b(117)出射；

紫外激光束的光路路径如下：超快激光器(102)发射的紫外激光束，经紫外激光全反镜a(118)反射后入射至紫外激光扩束镜(119)，通过紫外激光扩束镜(119)扩束后出射；

绿光激光束的光路路径如下：超快激光器(102)发射的绿光激光束，经绿光激光全反镜a(120)反射后入射至绿光激光扩束镜(121)，通过绿光激光扩束镜(121)扩束后出射；

其中：

连接区光学平台(201)，包括：相机光源a(202)、半反半透镜a(203)、高倍率CCD相机(204)、红外激光全反镜f(205)、红外激光全反镜g(206)、红外激光聚焦单元(207)、相机光源b(208)、半反半透镜b(209)、紫外激光全反镜b(210)、紫外激光全反镜c(211)、紫外激光聚焦单元(212)、相机光源c(213)、半反半透镜c(214)、绿光激光全反镜b(215)、绿光激光全反镜c(216)、绿光激光聚焦单元(217)、Z轴位移台(218)、Z轴位移台随动光学平台(219)、低倍率CCD相机(220)、激光测距仪(221)和扫描振镜(222)；其中，红外激光全反镜f(205)位于红外激光正透镜b(117)的出射光路上，相机光源a(202)设置在红外激光全反镜f(205)前方、位于红外激光正透镜b(117)与红外激光全反镜f(205)之间，半反半透镜a(203)设置在相机光源a(202)与红外激光全反镜f(205)之间；绿光激光全反镜b(215)位于绿光激光扩束镜(121)的出射光路上，相机光源c(213)设置在绿光激光全反镜b(215)前方、位于绿光激光扩束镜(121)与绿光激光全反镜b(215)之间，半反半透镜c(214)设置在相机光源c(213)与绿光激光全反镜b(215)之间；紫外激光全反镜b(210)位于紫外激光扩束镜(119)的出射光路上，相机光源b(208)设置在紫外激光全反镜b(210)前方、位于紫外激光扩束镜(119)与紫外激光全反镜b(210)之间，半反半透镜b(209)设置在相机光源b(208)与紫外激光全反镜b(210)之间；Z轴位移台随动光学平台(219)设置在红外激光全反镜f(205)、绿光激光全反镜b(215)和紫外激光全反镜b(210)的后方、与Z轴位移台(218)连接；其中，Z轴位移台随动光学平台(219)上安装有：红外激光全反镜g(206)、红外激光聚焦单元(207)、紫外激光全反镜c(211)、紫外激光聚焦单元(212)、绿光激光全反镜c(216)、绿光激光聚焦单元(217)、低倍率CCD相机(220)、激光测距仪(221)和扫描振镜(222)；红外激光聚焦单元(207)设置在红外激光全反镜f(205)后方、位于红外激光全反镜f(205)的出射光路上，红外激光全反镜g(206)设置在红外激光聚焦单元(207)与红外激光全反镜f(205)之间；绿光激光聚焦单元(217)设置在绿光激光全反镜b(215)后方，位于绿光激光全反镜b(215)的出射光路上，绿光激光全反镜c(216)设置在绿光激光聚焦单元(217)与绿光激光全反镜b(215)之间；紫外激光聚焦单元(212)设置在紫外激光全反镜b(210)后方，位于紫外激光全反镜b(210)的出射光路上，紫外激光全反镜c(211)设置在紫外激光聚焦单元(212)与紫外激光全反镜b(210)之间；低倍率CCD相机(220)、激光测距仪(221)和扫描振镜(222)依次设置、位于紫外激光全反镜c(211)的一侧；其中，扫描振镜(222)与紫外激光全反镜c(211)相邻；半反半透镜a(203)、半反半透镜b(209)、半反半透镜c(214)、红外激光全反镜g(206)，紫外激光全反镜c(211)和绿光激光全反镜c(216)均可沿Y轴方向移动；

激光精细加工设备使用O-XYZ坐标系；其中，坐标原点O为任意点；X轴的正方向平行于超快激光器(102)发射的红外激光束，红外激光束、紫外激光束和绿光激光束三者的出射方向平行；Y轴负方向平行于紫外激光束经紫外激光全反镜a(118)发射后的出射方向；Z轴根据右手定则确定。