[发明专利]一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法

权利要求书

1.一种高深径比微孔的激光加工方法，其特征在于，应用于一种激光加工系统；所述激光加工系统包括：超快激光器、变倍扩束器、1/4波片、第一反射镜、光束旋切扫描模块、第一半透半反镜、第二半透半反镜、聚焦镜、气嘴、第二反射镜、光路切换模块、第三反射镜及准连续激光器，其中：

所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行冲孔；

所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；

所述激光加工系统首先利用所述准连续激光在陶瓷材料进行部分冲孔；然后转换所述超快激光器的光路，利用所述光束旋切扫描模块使聚焦后的超短脉冲激光进行螺旋扫描，在所述陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；最后下降焦点继续重复冲孔-修孔操作，分段完成制孔过程；

所述激光加工方法包括下述步骤：

利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔，包括：所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行材料去除，孔径大小介于Φ0.5mm~Φ0.6mm之间；

转换飞秒激光光路对陶瓷材料进行修孔，包括：所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在材料的原冲孔位置处进行旋切扫描修孔；

重复上述步骤完成制孔过程。

2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光加工系统还包括与所述第一半透半反镜连接的功率监测模块，所述第一半透半反镜还将接受到的激光的一部分反射至所述功率监测模块，所述功率监测模块可对冲孔和修孔过程中激光能量进行监测。

3.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光加工系统还包括与所述第一半透半反镜连接的CCD相机，在冲孔和修孔过程中，与所述陶瓷材料作用的反射光反射至所述第一半透半反镜，所述CCD相机获取所述反射光以实现对打孔过程的穿透情况的显示。

4.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述变倍扩束器为1-4倍变倍扩束器。

5.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述气嘴为锥形气嘴。

6.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在利用准连续激光进行冲孔的步骤中，还包括，在冲孔过程中采用压缩空气对所述陶瓷材料表面进行同轴吹气以辅助排渣。

7.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔之前还包括，对准连续激光器和超快激光器分别进行光路传输调试。

8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述光路传输调试包括以下步骤：

S101：确定扩束镜位置，并在距扩束镜安装位置500mm之外的光路上放置一张同心圆靶纸，然后打开激光器，使激光光斑与靶纸中心重合；

S102：安装上扩束镜，然后调节扩束镜，使激光光斑与扩束镜入光口中心重合，且经过扩束镜后的光斑继续与靶纸中心保持重合；

S103：调整1/4拨片位置，使激光光斑从1/4拨片中心通过；

S104：安装反射镜，通过反射镜将激光光束反射至同轴光路中。