[发明专利]一种激光焦点位置动态可控的激光加工系统及方法

摘要

本发明提供一种激光焦点位置动态可控的激光加工系统及方法，所述的系统包括激光光源模块、激光光束发散角动态控制模块和激光聚焦与焦点切换模块。本发明在整个激光加工系统中引入了激光光束发散角动态控制模块，对加工激光束的发散角进行动态控制，从而改变经过所述激光聚焦与焦点切换模块聚焦后的激光焦点在待加工工件上的空间位置，实现了高速的激光焦点离焦运动，又能够保障极高的离焦前后激光聚焦焦点中心和激光离焦焦点中心在待加工工件的位置精度，而且离焦前后没有引入额外像差，保证了离焦前后良好的聚焦效果。

主权项

1.一种激光焦点位置动态可控的激光加工系统，其特征在于，包括激光光源模块、激光光束发散角动态控制模块和激光聚焦与焦点切换模块；所述激光光源模块，用于产生加工激光束，并经过光路传输入射所述激光光束发散角动态控制模块；所述激光光束发散角动态控制模块，用于对入射的加工激光束的发散角进行动态控制，输出发散角受控的第一激光光束，并入射所述激光聚焦与焦点切换模块；所述激光聚焦与焦点切换模块，用于对发散角受控的第一激光束进行聚焦，以形成聚焦光束，其中，针对发散角不同的第一激光光束，形成的聚焦光束的焦点位置不同；还用于控制所述聚焦光束的激光焦点在待加工工件的不同加工单元之间进行切换或者在一个加工单元处对所述聚焦光束的激光焦点扫描运动进行运动控制；所述激光光束发散角动态控制模块包括偏振分光器件、四分之一波长相位延迟器和反射光学元件；所述加工激光束依次透射偏振分光器件、入射四分之一波长相位延迟器，所述四分之一波长相位延迟器的输出光束的偏振态相对于所述加工激光束旋转45度或者近似45度，输出的光束垂直或者近似垂直入射所述反射光学元件，并被所述反射光学元件垂直或者近似垂直反射，再入射所述四分之一波长相位延迟器，所述四分之一波长相位延迟器输出的光束的偏振态相对于所述加工激光束旋转90度或者近似90度，再经所述偏振分光器件反射，获得所述发散角受控的第一激光束；或者，所述加工激光束被偏振分光器件反射后入射四分之一波长相位延迟器，所述四分之一波长相位延迟器的输出光束的偏振态相对于所述加工激光束旋转45度或者近似45度，输出的光束垂直或者近似垂直入射所述反射光学元件，并被所述反射光学元件垂直或者近似垂直反射，再入射所述四分之一波长相位延迟器，所述四分之一波长相位延迟器的输出光束的偏振态相对于所述加工激光束旋转90度或者近似90度，并透射所述偏振分光器件，获得所述发散角受控的第一激光束；其中，通过改变所述激光光束发散角动态控制模块中的反射光学元件的反射表面曲率控制所述第一激光束的光束发散角，形成不同空间位置的聚焦光束的激光焦点，实现激光焦点相对于待加工工件的动态离焦控制。