[发明专利]一种锋芒类光束产生装置、深孔激光加工装置及方法

权利要求书

1.一种锋芒类光束产生装置，其特征在于，包括：

准直组件，用于对激光器产生的高斯光束进行准直；

相位掩膜板，用于对准直后的所述高斯光束进行立方相位波前调控，获得锋芒类光束；相位掩膜板包括多个位于同一水平面、高度相同的同心环结构；每一同心环结构均包括多个子同心环结构，在所述同心环结构中，沿其靠近圆心的一侧至其远离圆心的一侧的方向，各子同心环结构的高度呈阶梯状跳变上升，且跳变高度均相同；若将每一所述同心环结构均沿所述相位掩膜板的中垂轴方向移动高出其内侧相邻同心环结构预设高度，多个所述同心环结构形成的凹面为三次曲面，并满足下述曲面公式：

z＝a(x³+y³)，

其中，所述预设高度为所述同心环结构的高度，a表示三次曲面的幅值。

2.根据权利要求1所述的锋芒类光束产生装置，其特征在于，所述相位掩膜板中，每一同心环结构均具有2π相深。

3.根据权利要求1所述的锋芒类光束产生装置，其特征在于，所述跳变高度的取值范围为[20nm,60nm]，所述相位掩膜板的半径为厘米量级，厚度为毫米量级。

4.根据权利要求1所述的锋芒类光束产生装置，其特征在于，所述相位掩膜板的材质为熔融石英。

5.一种深孔激光加工装置，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的锋芒类光束产生装置、傅里叶透镜以及高精密位移台；

所述锋芒类光束产生装置，用于产生锋芒类光束；

所述傅里叶透镜，用于对所述锋芒类光束进行傅里叶变换实现光束聚焦；

所述高精密位移台包括相位掩模板夹具、傅里叶透镜夹具、伺服电机和移动控制器；

所述相位掩模板夹具用于固定相位掩膜板，所述傅里叶透镜夹具用于固定傅里叶透镜；

所述移动控制器，用于通过伺服电机控制所述相位掩模板夹具及所述傅里叶透镜夹具移动，进而控制所述相位掩膜板及所述傅里叶透镜沿光路移动，以调节所述锋芒类光束焦斑的大小，进行激光加工。

6.根据权利要求5所述的深孔激光加工装置，其特征在于，所述三次曲面的幅值a与经所述深孔激光加工装置产生的锋芒类光束的瑞利长度呈负相关。

7.根据权利要求6所述的深孔激光加工装置，其特征在于，准直组件、相位掩膜板以及傅里叶透镜的光轴位于同一直线，且所述相位掩膜板位于所述傅里叶透镜的焦点位置处。

8.一种深孔激光加工方法，其特征在于，包括：

利用准直组件对激光器产生的高斯光束进行准直；

利用相位掩膜板对准直后的所述高斯光束进行立方相位波前调控，获得锋芒类光束；

利用傅里叶透镜对所述锋芒类光束进行傅里叶变换实现光束聚焦；

利用高精密位移台控制相位掩膜板和傅里叶透镜沿光路移动，以调节所述锋芒类光束焦斑的大小，进而进行激光加工。