[发明专利]采用LCOS的激光微加工系统及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用LCOS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶或液晶硅处理器）的激光微加工系统及其加工方法，属于激光微加工技术领域。

背景技术

在目前的激光微加工设备中，激光波束控制采用的是振镜（galvanometric scanner）或光束旋转器（helical）（或旋光模组）技术，它们在加工设备中都呈现为机械运动部件，前者在两维方向各采用一个偏转镜面、后者采用电机驱动棱镜旋转，这两类结构都对环境条件敏感、机械磨损、经常需要调节、缺乏灵活性、体积和重量大，因而成为高精度激光微加工设备中的一个主要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种使用方便且加工精度稳定的采用LCOS的激光微加工系统及其加工方法。

本发明的目的是这样实现的：一种采用LCOS的激光微加工系统，所述系统包含有用于产生激光的激光发生器，所述激光发生器发出的激光的光路上依次设置有扩束镜、LCOS、缩束镜和聚焦镜，所述LCOS与一计算机处理器相连。

本发明采用LCOS的激光微加工系统，射入LCOS的激光经LCOS反射后射向缩束镜。

本发明采用LCOS的激光微加工系统，射入LCOS的激光穿透LCOS后射向缩束镜。

本发明采用LCOS的激光微加工系统的加工方法，所述方法包含有以下步骤：

步骤一、激光发生器发出的激光经扩束镜后入射到LCOS上；

步骤二、与LCOS相连的计算机处理器通过计算机程序改变加载在LCOS的液晶层上的电压，从而改变液晶层的折射率分布，使得激光改变前进光路的方向；

步骤三、射出LCOS的激光经缩束镜和聚焦镜后射向待加工件。

本发明采用LCOS的激光微加工系统的加工方法，所述激光发生器发出多个激光波束或者将一束激光分为多个激光波束，所述LCOS分为多个独立区域，多个激光束分别射向LCOS上的不同区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用计算机程序控制LCoS的工作，并使其能够快速和任意地改变激光波束的出射方向，反应速度快且精准；该技术没有机械运动部件，因此无磨损和振动、不受环境影响，大大提高了整个系统的使用灵活性和精度，克服了振镜和旋光模组等机械结构特征所具有的缺点，在中低功率激光微加工设备中可以实现多光束工作，光束方向可以动态调节，并具有激光功率调节、波束重组等可重构性；该发明通过采用光学波束变换技术，克服了LCoS在较高激光功率下的使用限制。

附图说明

图1为本发明采用LCOS的激光微加工系统工作于反射模式下的结构示意图。

图2为本发明采用LCOS的激光微加工系统工作于传输模式下的结构示意图。

其中：激光发生器1、扩束镜2、LCOS3、计算机处理器4、缩束镜5、聚焦镜6、待加工件7。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明涉及的一种采用LCOS的激光微加工系统，所述系统包含有用于产生激光的激光发生器1，所述激光发生器1发出的激光的光路上依次设置有扩束镜2、LCOS3和缩束镜5，射出缩束镜5的激光经由聚焦镜6聚焦后射向待加工件7；

LCOS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶），所述LCOS主要由硅集成电路层、液晶层和ITO电极层构成；LCOS3的硅集成电路层与计算机处理器4相连，通过计算机处理器4上的程序可实现对LCOS3的控制，其控制原理为：

通过计算机处理器4实现与LCOS3的硅集成电路层的电连接，通过计算机处理器4上的程序可实现对LCOS3的液晶层的电压分布进行改变和控制，进而导致液晶层折射率的分布的改变，液晶层呈现为阵列液晶单元，其中的各个单元可由程序独立控制，由于液晶层可被电极分成各个独立的单元，其折射率取决于施加于电极上的电压，因而通过计算机处理器4上的程序可方便地通过控制电极上的电压实现对液晶层不同单元和区域的折射率的控制，即形成一种相位光栅，结果，射入LCOS3的激光能够通过改变相位光栅参数而获得需要的输出光线路径，实现了光波束的动态改变方向的操作。类似地，通过计算机处理器4上的程序可以控制电极上的电压实现对液晶层不同单元和区域的折射率数值的控制，以使得射入LCOS3的激光经过相位光栅后其强度被改变，从而实现激光微加工动态功率调节。激光波束方向控制和激光波束功率控制都可以通过计算机程序的设置执行自动操作。