[发明专利]一种紧凑型时间整形系统

说明书

为了解决现有基于光程差原理的飞秒激光脉冲时间整形器，当需要产生更长时间延迟时，空间尺寸太大的技术问题，本发明提供了一种紧凑型时间整形系统，包括分光合束镜、反射镜和SLM；入射激光经分光合束镜后分为两路：其中一路上设置所述反射镜，另一路上设置所述SLM；所述SLM的全系相位图根据所述时间整形系统所需要产生的时间延迟来确定。本发明采用SLM产生光程差，缩小了时间整形系统的空间尺寸。

技术领域

本发明涉及飞秒激光脉冲整形技术领域，具体涉及一种紧凑型时间整形系统。

背景技术

在硅加工、集成电路(IC)后端处理、微电子封装和太阳能制造等各个行业中，随着晶圆厚度不断缩小，脆性材料加工面临着严峻的挑战，并且对其制造的精度(刻线宽度)、品质(崩边、粗糙度等)都提出了更高的要求，催生了飞秒激光脉冲整形技术的诞生。时间整形是将一个激光脉冲整形成为几个子脉冲，且子脉冲之间的时间延迟、子脉冲的数目、子脉冲的能量均可以按照实际的需要进行整形。时间整形后的飞秒激光脉冲由于能更灵活多样地进而更深刻影响材料相变等过程，因而为实现高精度、高质量、高效率的材料加工提供了更大便利，尤其在精密钻孔、划线、切割(例如玻璃、硅晶圆切割)和打标方面具有明显的优势。

如图1所示，现有的飞秒激光脉冲时间整形器主要是4F时间整形器，入射的飞秒激光脉冲以一定角度照射到第一光栅101上，在横向产生色散，不同的频率成分的激光以不同的衍射角度入射到柱面镜上，由于光栅中心到第一透镜102的中心的距离为F，则入射的激光经过第一光栅101和第一透镜102后，实现了时域到频域的傅里叶变换，且不同频率成分的光在空间上依次分布。而位于第一透镜102焦平面的位相板103能够对不同频率成分的光进行独立调制，可调控的量包括相位、振幅及偏振。通过位相板103后的激光入射到第二透镜104后聚焦到第二光栅105上，经第二光栅105压缩后射出，实现了频域到时域的转换。一般此类位相板103使用的介质材料通常是折射率受光或者声子显著影响的材料，其脉冲延时的控制精度取决于电压的控制精度。4F时间整形器在脉冲延时的控制精度、高阶色散的抑制、加工光斑的对正等方面具有优势，但其也具有明显的劣势：转换效率低(仅为60％左右)、子脉冲能量/偏振调控能力差、脉冲延时的调控范围小且价格极为昂贵(价格在八十万左右)。这对于一些重要透明材料加工造成困难，因为透明材料的加工阈值很高；此外如果提供的脉冲延时较小也极大地限制了飞秒激光对于硬脆透明材料的加工能力。

目前还有另一种基于光程差原理的飞秒激光脉冲时间整形器，例如基于迈克尔逊干涉仪的方法，其原理是通过两个平移的反射镜产生光程差，为了产生更长的时间延迟，则需要反射镜的移动距离更大，导致时间整形器的空间尺寸变大。

发明内容

为了解决现有基于光程差原理的飞秒激光脉冲时间整形器，当需要产生更长时间延迟时，空间尺寸太大的技术问题，本发明提供了一种紧凑型时间整形系统。

本发明的技术方案是：

一种紧凑型时间整形系统，其特殊之处在于：包括分光合束镜、反射镜和SLM；入射激光经分光合束镜后分为两路：其中一路上设置所述反射镜，另一路上设置所述SLM；

所述SLM的全系相位图根据所述时间整形系统所需要产生的时间延迟来确定。

进一步地，在所述分光合束镜与反射镜之间设置有光学误差补偿模块；所述光学误差补偿模块包括第一光楔和第二光楔；第一光楔和第二光楔结构、尺寸相同，且斜面对斜面设置、侧面平齐；

第一光楔和第二光楔均垂直于其所在光轴放置，且与其所在光轴之间的夹角同步可调。

进一步地，在分光合束镜与SLM之间设置有液晶。

或者，在分光合束镜与光学误差补偿模块之间，或者在光学误差补偿模块与反射镜之间设置有液晶。