[实用新型]一种可控椭圆度微孔的激光加工装置

说明书

本实用新型公开了一种可控椭圆度微孔的激光加工装置，包括用以向下发射激光束、且能够沿Z轴方向移动的激光装置，还包括：设于所述激光装置下方、用以放置待加工工件的底板；连接于所述底板底部、用以供所述底板沿X轴方向旋转的倾斜装置；连接于所述倾斜装置底部、用以供所述倾斜装置沿Z轴旋转的旋转装置。上述激光加工装置，实现了在工件上可形成完全可控椭圆度的微孔，其操作简单且成本低廉。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别涉及一种可控椭圆度微孔的激光加工装置。

背景技术

激光打孔技术是一种以激光束为热源，采用热去除方法对材料进行分离的技术。在激光打孔的过程中，激光器输出高功率的脉冲激光束聚焦在工件表面，材料被迅速加热到熔化及汽化的温度，随后在材料气体急剧膨胀的反冲压力和高压辅助气体压力的共同作用下，工件上熔融状态的液体被挤出孔外，并在后续脉冲激光作用下持续上述过程，材料不断去除，因而可用此方法来打孔和切割工件。控制激光束在工件表面的相对运动，可以制备出所需的几何形状的通孔或者盲孔。

微孔广泛存在于微流控芯片、生物芯片及微电子器件中，常用于控制各类型的化学反应、筛选异常细胞、基因检测、电学通道等各类重要应用场合。但是，由于精确检测、控制反应等功能的需要，要求制备出所需椭圆度的微孔。例如，在高速通信领域，加工出高双折射光子晶体光纤上的椭圆孔可大大地改善光纤传输性能；在微流控芯片上，加工出的椭圆孔可实现芯片中流体的各种生物、化学、物理反应和处理。因此，亟需提出一种可控椭圆度微孔的激光加工装置及方法。

中国专利CN107627038A、美国专利US20130175243A1提出使反射镜动态旋转以此改变输入光束的倾斜角从而调节微孔椭圆度。然而，由于棱镜和聚焦镜等激光传输装置的几何限制，导致改变光束的倾斜角有限，无法制备出完全可控椭圆度的微孔。同时，调节反射镜会影响激光光束质量从而增加打孔椭圆度可控难度。设备过于复杂，反射镜的频繁移动也会造成效率降低。美国专利US7842901B2提出转动尺寸调节光楔以此改变输入光束的倾斜角从而调节微孔圆度。然而，尺寸调节光楔等激光元件需要完成绕中心轴恒速转动和自身上下转动的复合运动，导致控制难度加大和误差累积等问题，无法完全可控微孔椭圆度。

综上所述，现有的方法虽然在一定程度上可调节孔的椭圆度，但存在装置复杂、操作困难等缺点，并不能做到完全可控。因此，如何通过更加简单、便捷的装置和方法来进行激光打孔，并对微孔的椭圆度完全可控成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可控椭圆度微孔的激光加工装置，实现了在工件上可形成完全可控椭圆度的微孔，其操作简单且成本低廉。

为实现上述目的，本实用新型提供一种可控椭圆度微孔的激光加工装置，包括用以向下发射激光束、且能够沿Z轴方向移动的激光装置，还包括：

设于所述激光装置下方、用以放置待加工工件的底板；

连接于所述底板底部、用以供所述底板沿X轴方向旋转的倾斜装置；

连接于所述倾斜装置底部、用以供所述倾斜装置沿Z轴旋转的旋转装置。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的激光加工装置，通过精确调节底板的倾斜角度从而精确控制激光束相对于工件表面的入射角，加工出所需椭圆度的微孔。打孔过程中保证了激光器激光稳定传递输出，有效地提高了激光照射质量，进而减小了激光打孔的系统误差；与此同时，通过倾斜装置和旋转装置的角度调节，能够在工件的任意位置和方向上打孔，进而实现椭圆度可控的微孔阵列的高效加工。

优选地，还包括：

连接于所述旋转装置底部、用以供所述旋转装置分别沿X轴方向和Y轴方向移动的X轴驱动装置和Y轴驱动装置。

优选地，所述倾斜装置能够沿X轴方向旋转的角度范围为±60°，所述旋转装置能够沿Z轴旋转360°。