[发明专利]一种飞秒激光加工锥度可控的打孔装置及其打孔工艺

权利要求书

1.一种飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，包括飞秒激光器（1）和精密运动平台（2），所述精密运动平台（2）的主轴上设有支撑机构（3），支撑机构（3）的顶部设有夹具（4）；其特征在于：所述飞秒激光器（1）的输出端设有扩束器（5），所述扩束器（5）的输出端设有反射镜（6），反射镜（6）的输出端设有光束扫描模块（7），所述光束扫描模块（7）的输出端设有半聚焦镜（18），半聚焦镜（18）的输出端设有45度设置的半透反射镜（8），半透反射镜（8）的反射输出端设有高精度三维在线监测模块（9），半透反射镜（8）的透射输出端正对精密运动平台（2）上的夹具（4）。

2.根据权利要求1所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，其特征在于：所述光束扫描模块（7）包括位移光楔组和偏转光楔组，位移光楔组包括楔角相同的第一位移光楔（10）和第二位移光楔（11），第一位移光楔（10）和第二位移光楔（11）经上下直线运动机构联动；所述偏转光楔组包括楔角相同的第一偏转光楔（12）和第二偏转光楔（13），所述第一偏转光楔（12）和第二偏转光楔（13）经旋转机构等距分布在位移光楔组的两侧。

3.根据权利要求1所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，其特征在于：所述飞秒激光器（1）的光脉冲中心波长接近于1053nm，脉宽为20fs。

4.根据权利要求1所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，其特征在于：所述光束扫描模块（7），采用全闭环控制，以≤0.1°的精度控制偏转角度。

5.根据权利要求1所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，其特征在于：所述精密运动平台（2）为5轴运动平台，定位精度为0.01mm，重复定位精度为5μm。

6.根据权利要求1所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔装置，其特征在于：所述夹具（4）包括设置在支撑机构（3）顶端的定位夹持块（14），所述定位夹持块（14）上经调节螺栓（15）固定有活动夹持块（16），所述活动夹持块（16）和定位夹持块（14）上设有相对设置的且为阶梯式分布的卡槽（17）。

7.根据权利要求1-6所述的飞秒激光加工锥度可控的打孔工艺，其特征在于：启动飞秒激光器发射光束，光束通过扩束器扩大到加工所需直径后进入到反射镜，反射镜将光束反射到光束扫描模块中，在位移光楔组和偏转光楔组的作用下产生螺旋光束，然后光束通过半聚焦镜进入到半透反射镜内，在半透反射镜的作用下，反射的光束进入到高精度三维在线监测模块中，透射过半透反射镜的光束用来对固定在夹具上的样品进行激光打孔，同时利用高精度三维在线监测模块来实时进行检测，然后进行调整，有效对加工过程产生的误差进行调整，提高加工精度。