[发明专利]正交声光偏转器获得任意激光束剖面能量分布的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种获得任意激光束功率剖面的方法，尤其涉及一种利用正交声光偏转器获得任意形状和功率剖面分布的方法，在工件表面二维、三维微结构激光刻蚀加工领域有广阔的应用前景。

背景技术

激光加工的效果强烈依赖于加工激光束的形状及束斑剖面能量分布的情况，对刻蚀加工尤为重要。而利用特定光束分布的发展有可能在原理上刻蚀出不同的剖面结构，这对于激光加工未来应用是个重要方面。

一般的激光束，如基模输出为高斯光束，高阶模为多峰值光强分布的光束。把这些基本模式的光束变换成为所需的任意剖面的光束技术在工业上有强烈的需求。目前针对光束整形采用的方法，如用积分镜、光学棱镜、衍射光学元件、微透镜阵列等器件实现了光束剖面的均匀化，并且光束均匀器都没有形成光束能量剖面的任意化，而且一个光学元件只能形成一个固定形状的束斑。因此，从实际应用的角度考虑，激光束整形需要一个形状、能量分布任意化，且具有高度灵活性的方法。这个技术的实现对激光加工，特别使激光刻蚀加工能力得到显著的提升。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种利用声光小角度高频扫描的细聚焦光束，控制并形成形状和能量剖面任意分布的激光加工光斑。并用于特殊刻蚀剖面用激光刻蚀加工。

本发明的目的可通过以下技术措施实现：

利用正交放置的两个声光偏转器，按照设计所需的光斑形状和能量密度分布的要求，通过控制两个偏转器使光束在正交方向上进行扫描，并通过聚焦以后获得细聚焦的等效激光加工光斑，用于三维微结构制造等领域的激光加工。从而获得任意形状和功率剖面可控的等效激光光斑，且可实现特定的刻蚀剖面要求控制光束形状及功率剖面密度。

在实际应用时，根据加工任务选择所需形状和功率分布的光斑，设定声光偏转器的激励波形和强度，从而获得所需的特定功率分布和形状的光斑，以满足不同的加工要求。

利用特定的光束可满足特定刻蚀剖面的要求，并通过聚焦以后获得细聚焦的等效激光加工光斑，用于三维微结构制造等领域的激光加工，使激光刻蚀加工质量和能力得到显著的提升。

本发明相对于现有技术具有以下有益意效果：

（1）本发明利用声光偏转器使激光器在一定角度范围内进行光学扫描，根据所需加工剖面的形状设定并通过控制正交方向XY声光偏转器的激励波形与强度，对等效光斑内的激光扫描密度进行有效控制，从而实现形状和功率剖面任意可控的加工光斑，以满足特定刻蚀剖面的要求。

（2）本发明提高了激光刻蚀加工光束的质量，不仅可用于三维微结构的制作，也可用于工件表面的高精度加工。

（3）本发明可采用程控进行自动控制，具有高度灵活性。

附图说明

图1是本发明正交声光偏转器获得任意激光束剖面能量分布的方法示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明获得任意激光束剖面和能量的方法做进一步的说明。

三角形状、能量均匀分布的激光光斑的获得：

参照图1，先将正交声光扫描偏转器2正交置于激光器1的输出口。设定目标激光光斑面积为0.2mm²的三角形光斑。调整X、Y向声光偏转器的激励波形（由外部波形发生器产生所需的波形）和激光束的功率为15W，使激光束进行小角度高频扫描，便可获得剖面面积为0.2mm²、功率为15W、且功率均匀分布的三角形等效激光光斑。利用获得的等效激光光斑可进行刻蚀剖面为V形槽结构的加工。