[实用新型]紫外激光微加工精确定位系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种紫外激光微加工精确定位系统，属于激光微加工领域。

背景技术：

激光微加工一般所指加工尺寸在几个到几百微米的工艺过程。作为激光加工的一个分支，激光微加工在过去十年被广泛关注，它主要是利用高能量密度的激光束对材料进行直接的激光烧蚀加工，微小区域的固体材料吸收激光的能量使得材料熔化或者气化并从加工表面喷射出来，达到加工目的。激光微加工技术的基本特点包括：激光束的能量密度高、加工速度快、热影响区小、非接触、效率高、成本低、易于实现自动化等优点。

随着科技水平的逐步提高，激光微加工如激光微打孔、激光微切割、激光打标、激光清洗等在电子、通讯、化工、食品、生物医疗等方面的应用也越来越广；而对于紫外激光器，由于其波长短，聚焦激光束可以得到更小的光斑尺寸，在激光微加工领域被广泛采用；同时由于加工精度的要求越来越高，例如在MEMS器件的加工中，工件的加工精度都以微米甚至亚微米来计，而且加工材料许多都比较昂贵，成品率都要求也比较高，这样对加工工件的精确定位显得尤为重要。

但是目前激光精密加工中都缺少同轴的监视系统以及定位系统，定位精度不高，对于精度要求很高的工件进行周期性结构加工精度不能够满足要求。这就需要设计一套适用于激光微加工的精密定位系统来满足加工要求。

实用新型内容：

本实用新型的目的是设计一种适合于紫外激光微加工的精密定位系统，来改进对于激光微加工精确定位的需求。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。包括紫外激光器1、扩束光路系统2、45°反射镜3、聚焦透镜4、支撑架7、三维移动平台8和计算机10；其特征在于：还包括有精密转盘9、同轴CCD显微监视系统5、十字叉丝定位器6；其中，45°反射镜3和聚焦透镜4安装在支撑架7上，精密转盘9设置在三位移动平台8上；紫外激光器1发出的激光束11经过扩束系统2后水平入射到支撑架7中的45°反射镜3上，并经反射得到的垂直向下的激光束，再经过聚焦透镜4把激光束聚焦到放置在精密转盘9上面的加工工件12上；在45°反射镜3的上方安装有用于对加工工件12进行监视观测的同轴CCD显微监视系统5和十字叉丝定位器6，通过计算机10控制三维移动平台8移动和精密转盘9转动实现对加工工件12的定位。

所述的紫外激光器1的波长为157nm～390nm。

所述的45°反射镜3一面镀膜，另外一面不镀膜，镀膜面对于激光束11全反射，反射镜3对于自然光或者自然光范围内的一些波段是透过的。

所述的同轴CCD显微监视系统5包括同轴CCD探测器13和监视器14；其中，同轴CCD显微探测器13的放大倍数是5～200倍，同轴CCD显微探测器13处于45°反射镜3的正上方，可以通过调整同轴CCD显微探测器13中的光学组件，使得从加工工件12表面反射的光，经过聚焦透镜4和45°反射镜3最后被同轴CCD显微探测器13接收，并在监视器14上得到清晰的像。

所述的十字叉丝定位器6的十字叉丝内置于同轴CCD显微探测器13中，并和监视器14一起通过数据线连接到同轴CCD显微探测器13上，十字叉丝和加工工件12平面都经CCD显微探测器13放大成像并显示在监视器14上，并且可以通过调节十字叉丝定位器6的两个旋钮15使得十字叉丝交点定位在加工工件表面某一位置。当激光束11作用在加工工件12上某一点时，调整十字叉丝交点，并使其位于激光加工光斑位置，就可以实现激光微加工的精确定位。

所述的精密转盘9包括有分度圆盘24、插入分度圆盘24中的轴芯25和分度手柄26，分度手柄26包括有共轴连接的固定部分30和旋转部分31，固定部分30和旋转部分31通过水平齿轮和垂直齿轮与分度圆盘24咬合在一起；还可通过步进电机控制分度圆盘24的转动。

所述的轴芯25顶部安装有三角爪28。

本实用新型的优点为：一种紫外激光微加工精确定位系统，用同轴CCD显微探测器、监视器、十字叉丝定位器、精密三位移动平台和精密转盘构成紫外激光的精密移动、转动和精确定位、监视系统，能够提高激光微加工的精度，能够满足目前对于高精度微小器件的加工。

附图说明

图1是紫外激光微加工精确定位系统装置简图；

图2是支撑架系统和同轴CCD显微监视系统结构简图；

图3是精密转盘结构简图；