一種激光切割裝置和激光切割方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種激光切割裝置和激光切割方法，包括：激光光源和激光聚焦組件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次設置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦組件用于將所述激光聚焦在待加工樣品的待加工區域的同一點上。由于激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件，且聚光元件和透光元件依次設置在激光光源的出光光路上，因此，透光元件的負球差與聚光元件的正球差相互抵消后，就能使得激光無像差聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上，從而使得激光聚焦能量更加集中，進而使得激光的切割效果更好。

Laser cutting device and laser cutting method

The invention provides a laser cutting device and laser cutting method, including: laser source and laser focusing component; the laser light source for emitting laser light; the laser focusing element assembly includes a condensing element and the negative spherical aberration of positive spherical aberration; the condensing element and the transmission element are arranged inside the a laser light path; the laser focusing component for the laser focusing in the processing area to be processed samples on the same point. The light condensing element and element with negative spherical aberration laser focusing assembly includes the positive spherical aberration, and a condensing element and a light transmission element are arranged in a laser light path, so the positive spherical aberration of light transmission element negative spherical aberration and the condensing element to offset each other, can make the laser aberration free focus on machining sample processing the same point, so that the laser energy is more concentrated, which makes the laser cutting effect is better.

【技術實現步驟摘要】
一種激光切割裝置和激光切割方法
本專利技術涉及激光加工
，更具體地說，涉及一種激光切割裝置和激光切割方法。
技術介紹
現有技術中通常采用激光內聚焦切割的加工方法，對玻璃、半導體晶圓、藍寶石和透明陶瓷等高硬脆性材料進行加工。激光內聚焦切割，是利用聚光透鏡如物鏡將平行的激光聚焦在待加工樣品內部形成內部作用區，然后借助外力或熱處理等，沿著內部作用區施加影響，實現待加工樣品的最終切斷分離。如圖1所示，平行的激光光束被物鏡10會聚后，從空氣中進入待加工樣品11，由于入射角度的不同，因此，遠離光軸o進入待加工樣品11的光線的入射角較大、折射較強，在光軸o上靠近待加工樣品11上表面的點A1處聚焦；而靠近光軸o進入待加工樣品11的光線的入射角較小、折射較弱，在光軸o上遠離待加工樣品11上表面的點A2處聚焦，這就導致激光光束在待加工樣品11內部聚焦不到同一點上，即產生了像差效應，從而使得激光聚焦能量分散，影響加工切割效果。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種激光切割裝置和激光切割方法，以解決現有技術中被物鏡聚焦后的激光光束在待加工樣品內部不能聚焦到同一點上的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種激光切割裝置，包括：激光光源和激光聚焦組件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次設置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦組件用于將所述激光聚焦在待加工樣品的待加工區域的同一點上。優選的，在上述激光切割裝置中，所述透光元件為片狀的透明光學元件。優選的，在上述激光切割裝置中，所述透光元件的實際高度與基準透光元件的基準高度和一高度差成一預設關系；所述高度差等于所述待加工樣品的高度與所述激光的聚焦點所在平面的高度的差值。優選的，在上述激光切割裝置中，所述預設關系為n1×c＝n1×a-n2×b；其中，a為所述基準透光元件的基準高度，b為所述高度差，c為所述透光元件的實際高度，n1為所述透光元件和所述基準透光元件的折射率，n2為所述待加工樣品的折射率。優選的，在上述激光切割裝置中，n1＝n2。優選的，在上述激光切割裝置中，所述聚光元件包括至少一個聚光透鏡。優選的，在上述激光切割裝置中，還包括：支撐所述待加工樣品的支撐臺；控制所述支撐臺在第一平面和/或第一方向移動的平臺控制部件；所述第一方向平行于所述激光光源的出光方向，且所述第一方向垂直于所述第一平面。本專利技術還提供給了一種激光切割方法，應用于如上任一項所述的激光切割裝置，所述激光切割方法包括：激光光源出射激光；激光聚焦組件將所述激光聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上，以使所述激光沿著所述待加工樣品的預設切割線對所述待加工區域進行切割。優選的，在上述激光切割方法中，所述激光聚焦組件將所述激光聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上包括：采用具有所述實際高度的透光元件的激光聚焦組件將所述激光聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上。優選的，在上述激光切割方法中，在采用具有所述實際高度的透光元件的激光聚焦組件將所述激光聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上之前，還包括：采用具有所述基準高度的基準透光元件的激光聚焦組件將所述激光聚焦在同一點上；根據所述基準透光元件的基準高度和所述高度差計算出所述透光元件的實際高度，所述高度差等于所述待加工樣品的高度與所述激光的聚焦點所在平面的高度的差值。與現有技術相比，本專利技術所提供的技術方案具有以下優點：本專利技術所提供的激光切割裝置和激光切割方法，由于激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件，且聚光元件和透光元件依次設置在激光光源的出光光路上，因此，透光元件的負球差與聚光元件的正球差相互抵消后，就能使得激光無像差聚焦在待加工樣品待加工區域的同一點上，從而使得激光聚焦能量更加集中，進而使得激光的切割效果更好。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為現有的激光切割裝置的激光聚焦效果示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的激光切割裝置的結構示意圖；圖3為本專利技術實施例提供的不同厚度的待加工樣品的聚焦效果示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的激光切割裝置的切割方法的流程圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術實施例提供了一種激光切割裝置，如圖2所示，該激光切割裝置包括激光光源20和激光聚焦組件21。其中，激光光源20用于出射激光，該激光為平行或近似平行的光束。激光聚焦組件21包括正球差的聚光元件210和負球差的透光元件211，該聚光元件210和透光元件211依次設置在激光光源20的出光光路上，該激光聚焦組件21用于將激光光源20出射的激光聚焦在待加工樣品22的待加工區域的同一點B上。由于透光元件211的負球差與聚光元件210的正球差相互抵消后，能夠使得激光無像差聚焦在待加工樣品22待加工區域的同一點B上，從而可以使得激光的聚焦能量更加集中，進而使得激光的切割效果更加良好。雖然現有技術中公開了可以采用空間光調制器調節激光的像差，但是，與空間光調制器相比，本專利技術提供的激光聚焦組件具有成本低、光路簡單和調節方便的優點。本實施例中，聚光元件210包括至少一個聚光透鏡。當聚光元件210具有多個聚光透鏡時，所有聚光透鏡光軸重合，且與激光光源20出射的激光光束正對設置。其中，該聚光透鏡為凸透鏡。可選的，該聚光元件210為物鏡，該物鏡由多個凸透鏡組成。并且，該物鏡的整體球差為正球差。此外，透光元件211優選為片狀的透明光學元件，其可以是材料為玻璃或硅片的蓋玻片，當然，本專利技術并不僅限于此，在其他實施例中，透光元件211還可以是負球差的凹透鏡等。當所述透光元件211為片狀的透明光學元件時，透明光學元件211在激光光源20出射激光的方向的厚度均勻。在一個具體實施例中，聚光元件210包括鏡筒以及設置在鏡筒內的至少一個聚光透鏡，透光元件211也包括鏡筒和設置在鏡筒內的片狀的透明光學元件。圖2中未示出所述聚光元件210的鏡筒以及所述透光元件211的鏡筒。并且，透光元件211的鏡筒和聚光元件210的鏡筒可以通過螺旋部位固定在一起。當然，本專利技術并不僅限于此，在其他實施例中，透光元件211和聚光元件210也可以通過其他方式可拆卸地固定在一起。需要說明的是，透光元件211只需設置在聚光元件210和待加工樣品22之間，且聚焦后的激光能夠照射在待加工樣品22的待加工區域即可，本專利技術中并不對透光元件211與聚光元件210之間的距離以及透光元件211與待加工樣品22之間的距離進行限定。其中，待加工樣品22的待加工區域可以是待加工樣品22的表面、內部或底部等，在此不再贅述。由于透光元件211為片狀的透光元件，因此，將透光元件211和聚光元件210固定時，激光的聚焦點本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光切割裝置，其特征在于，包括：激光光源和激光聚焦組件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次設置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦組件用于將所述激光聚焦在待加工樣品的待加工區域的同一點上。

【技術特征摘要】
1.一種激光切割裝置，其特征在于，包括：激光光源和激光聚焦組件；所述激光光源用于出射激光；所述激光聚焦組件包括正球差的聚光元件和負球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次設置在所述激光光源的出光光路上；所述激光聚焦組件用于將所述激光聚焦在待加工樣品的待加工區域的同一點上。2.根據權利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述透光元件為片狀的透明光學元件。3.根據權利要求2所述的激光切割裝置，其特征在于，所述透光元件的實際高度與基準透光元件的基準高度和一高度差成一預設關系；所述高度差等于所述待加工樣品的高度與所述激光的聚焦點所在平面的高度的差值。4.根據權利要求3所述的激光切割裝置，其特征在于，所述預設關系為n1×c＝n1×a-n2×b；其中，a為所述基準透光元件的基準高度，b為所述高度差，c為所述透光元件的實際高度，n1為所述透光元件和所述基準透光元件的折射率，n2為所述待加工樣品的折射率。5.根據權利要求4所述的激光切割裝置，其特征在于，n1＝n2。6.根據權利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述聚光元件包括至少一個聚光透鏡。7.根據權利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶雄兵，
申請(專利權)人：東莞市盛雄激光設備有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44