專(zhuān)利名稱(chēng)：用于微機(jī)加工應(yīng)用的激光束的后置透鏡調(diào)向的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于微機(jī)加工應(yīng)用的激光束。
背景技術(shù)：
許多激光微機(jī)加工系統(tǒng)包括快速光束調(diào)向機(jī)構(gòu)(一對(duì)檢流計(jì))以使激光束偏轉(zhuǎn)以 便在工作表面上快速移動(dòng)光束點(diǎn)。在典型實(shí)施方案中，快速光束調(diào)向機(jī)構(gòu)實(shí)施的光束的角 度偏轉(zhuǎn)經(jīng)由“f_ θ ”透鏡(也稱(chēng)作“遠(yuǎn)心透鏡”或“掃描透鏡”)轉(zhuǎn)換為工作表面上的平面運(yùn) 動(dòng)。當(dāng)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)位于透鏡的前焦點(diǎn)處且輸入光束經(jīng)準(zhǔn)直時(shí)，結(jié)果是也平行于光學(xué)軸的 會(huì)聚(聚焦)輸出光束。在多數(shù)情形下，此布置耦合有呈現(xiàn)垂直于光學(xué)軸的工作表面的部 件卡盤(pán)。如此，從f-θ透鏡發(fā)出的(聚焦)光束以90度角度擊中工件。圖2中圖解說(shuō)明 典型布置，其中激光微機(jī)加工系統(tǒng)IOa包括激光源12a，其經(jīng)定位以通過(guò)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a 和f_ θ聚焦透鏡18a將激光束脈沖的路徑14a指向工件20a。

發(fā)明內(nèi)容
一種激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其包括經(jīng)定位以通過(guò)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)和聚焦透鏡將激光束 脈沖的路徑指向工件的激光源。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述聚焦透鏡為沿著所述激光 束脈沖的所述路徑定位于所述激光源與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)之間的簡(jiǎn)單聚焦透鏡。在另一實(shí) 施例中，所述聚焦透鏡為簡(jiǎn)單單片球形透鏡，其中所述聚焦透鏡的光學(xué)軸被定位成與從激 光源輸入的激光束成直線(xiàn)。所述聚焦透鏡經(jīng)定位而比所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)更遠(yuǎn)離所述工件， 以減小所述聚焦透鏡對(duì)在借助激光源的機(jī)加工操作期間所產(chǎn)生的碎屑所致的污染的敏感 性。在另一實(shí)施例中，有源光束路徑管理系統(tǒng)使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地 且相對(duì)于所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動(dòng)以在所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度下維持焦 點(diǎn)與所述工件的表面一致。所述聚焦透鏡可與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地快速移動(dòng)以始終維 持從所述透鏡輸出到所述工件的恒定光束路徑長(zhǎng)度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種用于激光微機(jī)加工的工藝包括激光源經(jīng)定位以通 過(guò)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)和聚焦透鏡將激光束脈沖的路徑指向工件。所述工藝包括沿著所述激光束 脈沖的所述路徑將簡(jiǎn)單聚焦透鏡定位于所述激光源與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)之間。在另一實(shí)施 例中，所述工藝包括將簡(jiǎn)單單片球形聚焦透鏡定位成其光學(xué)軸與從激光源輸入的激光束成 直線(xiàn)。所述工藝包括將所述聚焦透鏡定位成比所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)更遠(yuǎn)離工件以減小所述聚 焦透鏡對(duì)在借助激光源的機(jī)加工操作期間所產(chǎn)生的碎屑所致的污染的敏感性。在另一實(shí)施 例中，所述工藝包括使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地且相對(duì)于所述光束調(diào) 向機(jī)構(gòu)移動(dòng)以在所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)借助有源光束管理系統(tǒng)所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度下維持 焦點(diǎn)與所述工件的表面一致。所述聚焦透鏡可與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地快速移動(dòng)以始終 維持從所述透鏡輸出到所述工件的恒定光束路徑長(zhǎng)度。在結(jié)合附圖閱讀以下描述時(shí)，本發(fā)明的其它應(yīng)用將對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯 而易見(jiàn)。


本文中的描述是參照附圖，其中在數(shù)個(gè)視圖中相同的參考編號(hào)指代相同的部件， 且圖式中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的前面有簡(jiǎn)單聚焦透鏡的光束調(diào)向布置的示意 圖，包括用于在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)所影響的不同偏轉(zhuǎn)角度下將焦點(diǎn)維持于工作表面上的“有源 光束路徑管理”概念；以及圖2是后面有f_ θ透鏡的典型光束調(diào)向布置的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，激光微機(jī)加工系統(tǒng)10包括經(jīng)定位以通過(guò)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16和聚焦透 鏡18將激光束脈沖的路徑14指向工件20的激光源12。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的聚焦 透鏡可以是沿著朝向工件20的激光束脈沖的路徑14定位于激光源12與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16 之間的簡(jiǎn)單聚焦透鏡18。舉例來(lái)說(shuō)，光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16為所謂的“快速”光束調(diào)向機(jī)構(gòu)，其包 含由所屬領(lǐng)域中已知的檢流計(jì)控制的光束調(diào)向光學(xué)器件。按慣例，工件20支撐于一個(gè)或多 個(gè)軸線(xiàn)性級(jí)的部件卡盤(pán)上以與其一起移動(dòng)。另一選擇是，工件20可以是靜止的，S卩，安裝于 部件卡盤(pán)上的固定位置中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述聚焦透鏡可以是簡(jiǎn)單單片球形透鏡18。從激光源 12到聚焦透鏡18的至少緊緊鄰近于聚焦透鏡18的激光束輸入或路徑14始終與聚焦透鏡 18的光學(xué)軸22成直線(xiàn)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可通過(guò)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的裝置在激光源12與 聚焦透鏡18之間重新定向激光束脈沖的路徑14，此后才使其與光學(xué)軸22軸向?qū)?zhǔn)以便進(jìn) 入到聚焦透鏡18中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，既在從激光源12到工件20的光學(xué)路徑的方向上，也如通過(guò) 從聚焦透鏡18和光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16中的每一者到工件20的直線(xiàn)所測(cè)量，聚焦透鏡18經(jīng)定 位而比光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16更遠(yuǎn)離工件20。此減小聚焦透鏡18對(duì)在借助激光源12的機(jī)加工 操作期間在工件20上所產(chǎn)生的碎屑所致的污染的敏感性。來(lái)自光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16的輸出光 束沈的路徑M可以包括除直角外的角度的角度α命中工件20的表面觀(guān)，如下文更詳細(xì) 描述。本發(fā)明的實(shí)施例還可包括有源光束管理系統(tǒng)30。一般來(lái)說(shuō)，光束管理系統(tǒng)由知曉 工件上的目標(biāo)位置的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，且控制檢流計(jì)和激光激發(fā)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置處的經(jīng)聚焦激 光點(diǎn)并在實(shí)現(xiàn)所述定位時(shí)觸發(fā)激光的激發(fā)。此處，有源光束管理系統(tǒng)30為優(yōu)選地并入到獨(dú) 立計(jì)算機(jī)中的基于微處理器的控制器，其接收來(lái)自光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的輸入和工件18的定位 指示符(在工件18可移動(dòng)時(shí))并將輸出提供到激光源12、光束調(diào)向機(jī)構(gòu)17、可移動(dòng)級(jí)支撐 工件18 (在提供時(shí))和(任選地)聚焦透鏡18。更具體來(lái)說(shuō)，由有源光束管理系統(tǒng)30實(shí)施 經(jīng)編程指令以控制光束調(diào)向系統(tǒng)16的檢流計(jì)且在一些情形下，控制聚焦透鏡18的定位以 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置處的經(jīng)聚焦激光點(diǎn)并在實(shí)現(xiàn)每一定位時(shí)控制并激發(fā)激光源12。如下文更詳細(xì)論述，有源光束管理系統(tǒng)30可使簡(jiǎn)單聚焦透鏡18與光束調(diào)向機(jī)構(gòu) 16協(xié)同地且相對(duì)于光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16移動(dòng)以在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度α 下維持焦點(diǎn)與工件20的表面28 一致。聚焦透鏡18可與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16協(xié)同地快速移動(dòng)以始終維持聚焦透鏡18與工件20之間的恒定長(zhǎng)度光束路徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于激光微機(jī)加工的工藝包括激光源12經(jīng)定位以通過(guò)光 束調(diào)向機(jī)構(gòu)16和聚焦透鏡18將激光束脈沖的路徑14指向工件20，所述工藝包括沿著激光 束脈沖的路徑14將簡(jiǎn)單聚焦透鏡18定位于激光源12與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16之間。在典型配 置中，聚焦透鏡18a位于光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a的下游處或在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a之后，如圖2中 的最佳所見(jiàn)。此布置需要f_ θ透鏡18a。圖1中所圖解說(shuō)明的配置允許簡(jiǎn)單聚焦透鏡18 為簡(jiǎn)單單片球形透鏡18。在與所述典型配置相比時(shí)，此配置大致減小聚焦透鏡的成本。將 聚焦透鏡18定位成比光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16更遠(yuǎn)離工件(如圖1中所圖解說(shuō)明)減小聚焦透鏡 18對(duì)碎屑所致的污染的敏感性，如上文所提及。所述工藝通常包括將從激光源12輸入到聚焦透鏡18的激光束脈沖的路徑14對(duì) 準(zhǔn)成始終與聚焦透鏡18的光學(xué)軸22成直線(xiàn)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可通過(guò)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知 的裝置在激光源12與聚焦透鏡18之間重新定向激光束脈沖的路徑14，此后才使其在進(jìn)入 到聚焦透鏡18中之前與光學(xué)軸22軸向?qū)?zhǔn)。所述工藝可包括以包括除直角(例如，90度角度)外的角度的角度α使來(lái)自光束 調(diào)向機(jī)構(gòu)16的輸出光束沈的路徑M命中工件20的表面28。S卩，在圖2的系統(tǒng)IOa中，在 光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a與工件20a之間提供f_ θ透鏡18a允許光束大致平行于光學(xué)軸2 從 而以大致直角接觸工件20a的表面。然而，在圖1的系統(tǒng)10中，通過(guò)有源光束管理系統(tǒng)30 將光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16的檢流計(jì)移動(dòng)到工件18上的目標(biāo)位置將產(chǎn)生具有與直角偏移角度α 的路徑24(離開(kāi)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16并接觸表面觀(guān))的輸出光束26。因此且在不進(jìn)行任何額外調(diào)整的情況下，從聚焦透鏡18到表面28的整個(gè)光束路 徑將加長(zhǎng)ΔΖ。簡(jiǎn)單聚焦透鏡18可與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16協(xié)同地且相對(duì)于光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16移 動(dòng)以在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16借助有源光束路徑管理系統(tǒng)30所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度α下維持 焦點(diǎn)與工件20的表面觀(guān)一致。所述工藝可包括使聚焦透鏡18與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16協(xié)同地 快速移動(dòng)以始終維持聚焦透鏡18與工件20之間的恒定長(zhǎng)度光束路徑。當(dāng)角度α增加時(shí)， Δζ增加，且聚焦透鏡18經(jīng)移動(dòng)而靠近光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16類(lèi)似量以便維持恒定長(zhǎng)度光束路 徑。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用用于激光微機(jī)加工系統(tǒng)10的光束聚焦/調(diào)向布置，其 中聚焦透鏡18在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16之前。與標(biāo)準(zhǔn)配置相比，此方法提供若干益處。首先，到 聚焦透鏡18的輸入光束可與聚焦透鏡18的光學(xué)軸22始終對(duì)準(zhǔn)。因此，在此布置中有簡(jiǎn)單 單片球形透鏡18就足夠了。這是比圖2中所圖解說(shuō)明的布置更有利的布置，在圖2的布置 中聚焦透鏡18a必須為f-θ透鏡18a，其明顯地更復(fù)雜(即，多透鏡元件)且因此更昂貴。 其次，圖1中所圖解說(shuō)明的布置還使得聚焦透鏡18更遠(yuǎn)離工件20，從而減小聚焦透鏡18對(duì) 在機(jī)器操作期間所產(chǎn)生的碎屑所致的污染的敏感性。圖1中的光學(xué)配置圖解說(shuō)明激光微機(jī)加工系統(tǒng)中的光束調(diào)向/聚焦光學(xué)器件(前 面有簡(jiǎn)單聚焦透鏡的光束調(diào)向機(jī)構(gòu))。圖1還展示聚焦透鏡18可以Δζ重新定位以在光 束調(diào)向機(jī)構(gòu)16所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度α下維持焦點(diǎn)與工件表面觀(guān)一致。取決于應(yīng)用要 求和光束路徑M由于光束偏轉(zhuǎn)α而改變的程度Δζ，有源光束路徑管理系統(tǒng)30可以是必 需的或可不是必需的。即，取決于應(yīng)用和角度α，調(diào)整聚焦光束18的定位可以是必需的或 可不是必需的。較小值的角度α使得Δζ將大得足以有害地影響目標(biāo)點(diǎn)處的機(jī)加工操作變得更不可能。然而，尤其在工件20為固定的系統(tǒng)中，在不調(diào)整聚焦透鏡18的定位的情況 下，角度α可變得足夠大而有害地影響目標(biāo)點(diǎn)處的機(jī)加工操作?？杀鎰e出，此設(shè)計(jì)具有一些缺點(diǎn)。首先，在圖1中所圖解說(shuō)明的設(shè)計(jì)中，來(lái)自光束 調(diào)向機(jī)構(gòu)16的輸出光束沈?qū)⒉皇冀K以直角命中工作表面觀(guān)。取決于應(yīng)用要求，此可以是 可容忍的或可以是不可容忍的。在其中光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16與工件20之間的距離由于光束調(diào) 向而與工件20上的所要點(diǎn)大小移動(dòng)相比時(shí)為相當(dāng)長(zhǎng)的那些情形下，此攻擊角度的改變(從 垂直方向)將相當(dāng)小。其次，在此特定情形中，聚焦透鏡18的彎曲焦面與工件20的平坦表 面觀(guān)的失配也是問(wèn)題。圖1中所圖解說(shuō)明的設(shè)計(jì)使得聚焦透鏡18可與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16的 光束調(diào)向光學(xué)器件協(xié)同地移動(dòng)Δζ以始終維持從聚焦透鏡18到工件20的恒定光束路徑長(zhǎng) 度。注意，光束路徑M的此有源管理需要使聚焦透鏡18快速移動(dòng)的能力。由于與圖2中 所圖解說(shuō)明的較大多元件f_ θ透鏡18a相反正被移動(dòng)的元件為較小的單片聚焦透鏡18，因 此在此設(shè)計(jì)中快速移動(dòng)變得可能。要求后面有如圖2中所圖解說(shuō)明的f_ θ透鏡18a的光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a的標(biāo)準(zhǔn)光 學(xué)配置是昂貴的，且在一些情形中，由于f_ θ透鏡18a自身的復(fù)雜性而是難以實(shí)施的解決 方案。此復(fù)雜性由兩個(gè)主要原因引起。首先，在透鏡18a之前存在光束調(diào)向機(jī)構(gòu)16a指示 到透鏡18a的輸入光束3 未必沿著光學(xué)軸22a。到透鏡18a的輸入光束32a的攻擊角度 可能在機(jī)器操作期間實(shí)時(shí)地變化。其次，工件20往往相對(duì)平坦，而標(biāo)準(zhǔn)球形聚焦透鏡的后 焦面將是彎曲的。需要適應(yīng)不平行于光學(xué)軸22a的輸入光束32a以及將焦點(diǎn)維持于實(shí)質(zhì)平 坦工件20(或其子區(qū)域)上通常需要復(fù)雜的多透鏡設(shè)計(jì)。如此，f-θ透鏡18a通常包括多 個(gè)透鏡，這些透鏡的光學(xué)性質(zhì)和物理布局(在多元件結(jié)構(gòu)內(nèi))經(jīng)極仔細(xì)的優(yōu)化以減小原本 由上文列舉的兩個(gè)問(wèn)題所導(dǎo)致的像差。由于上文概述的基本設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因此f_ θ透鏡18a通常是復(fù)雜的，相對(duì)大的、難以 制造且昂貴的。當(dāng)認(rèn)識(shí)到這些透鏡18a往往是光學(xué)系列(optical train)中的最后組件 (即，透鏡18a與工件20a物理接近且因此更易于經(jīng)受來(lái)自在機(jī)器操作期間所產(chǎn)生的碎屑所 致的污染)時(shí)，成本問(wèn)題變得甚至更重要。不必說(shuō)，必須定期地替換此些昂貴元件對(duì)擁有系 統(tǒng)IOa的成本具有大影響。用前置光束調(diào)向標(biāo)準(zhǔn)透鏡18替換后置光束調(diào)向f_ θ透鏡18a直接解決第一個(gè)問(wèn) 題。到此透鏡18的輸入光束路徑14為固定的且可使其與透鏡18的光學(xué)軸22始終對(duì)準(zhǔn)。 此外，此透鏡18將通常定位成更加遠(yuǎn)離工件20且因此將不易經(jīng)受污染問(wèn)題。即使透鏡18 受到污染，但此部件的定期替換將是可接受的維修策略，因?yàn)樗霾考旧砑幢悴荒鼙阋?更多也將比f(wàn)-θ透鏡18a便宜一個(gè)數(shù)量級(jí)。至于將焦點(diǎn)維持于平坦工件20上，應(yīng)用以下措施。如果需要經(jīng)由光束調(diào)向運(yùn)動(dòng)掃 描的工件20區(qū)與透鏡18的焦距相比足夠小，那么所得點(diǎn)大小改變可很好地忽略和/或?qū)?所討論的應(yīng)用無(wú)關(guān)緊要。否則，可使用上文概述的有源光束管理系統(tǒng)30減輕此問(wèn)題的影 響。盡管已結(jié)合某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明并非局限于所揭示的實(shí) 施例，而是相反，其打算涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置， 所述范圍被給予最寬廣解釋以囊括法律準(zhǔn)許的所有此些修改和等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其包括經(jīng)定位以通過(guò)光束調(diào)向機(jī)構(gòu)將激光束脈沖的路徑指 向工件的激光源，所述激光微機(jī)加工系統(tǒng)的特征在于沿著所述激光束脈沖的所述路徑定位于所述激光源與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)之間的簡(jiǎn)單 聚焦透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含有源光束路徑管理系統(tǒng)，其使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地且相對(duì)于 所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動(dòng)以在所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度下維持焦點(diǎn)與所述 工件的表面一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其中所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡為 簡(jiǎn)單單片球形透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其中從所述激光源輸入到 所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡的所述激光束脈沖的所述路徑始終與所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡的光學(xué)軸成直 線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其中所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡被 定位成比所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)更遠(yuǎn)離所述工件，借此減小所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡對(duì)在借助所述激 光源的機(jī)加工操作期間所產(chǎn)生的碎屑所致的污染的敏感性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其中來(lái)自所述光束調(diào)向機(jī) 構(gòu)的輸出激光束脈沖的路徑以包括除直角外的角度的角度命中所述工件的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其中所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡可 與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地快速移動(dòng)以始終維持從所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡輸出到所述工件的 所述激光束脈沖的路徑的恒定長(zhǎng)度。
8.一種用于對(duì)工件進(jìn)行激光微機(jī)加工的方法，其包括激光源經(jīng)定位以通過(guò)光束調(diào)向機(jī) 構(gòu)將激光束脈沖的路徑指向所述工件，所述方法包含通過(guò)定位于所述激光源與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)之間的簡(jiǎn)單聚焦透鏡引導(dǎo)所述激光束脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地且相對(duì)于所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動(dòng)以 在所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)借助有源光束路徑管理系統(tǒng)所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度下維持焦點(diǎn)與所 述工件的表面一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其中所述聚焦透鏡為簡(jiǎn)單單片球形透
11.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包含將從所述激光源輸入到所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡的所述激光束脈沖的路徑對(duì)準(zhǔn)成始終與所 述簡(jiǎn)單聚焦透鏡的光學(xué)軸成直線(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包含使來(lái)自所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)的輸出光束的路徑以包括除直角外的角度的角度命中所述 工件的表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地快速移動(dòng)以始終維持從所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡輸出到所述工件的所述激光束 脈沖的所述路徑的恒定長(zhǎng)度。
全文摘要
一種激光微機(jī)加工系統(tǒng)，其包括沿著激光束脈沖的路徑定位于激光源與光束調(diào)向機(jī)構(gòu)之間的簡(jiǎn)單聚焦透鏡。所述聚焦透鏡為簡(jiǎn)單單片球形透鏡，其中所述聚焦透鏡的光學(xué)軸被定位成與從所述激光源輸入的激光束成直線(xiàn)。所述聚焦透鏡被定位成比所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)更遠(yuǎn)離工件。有源光束路徑管理系統(tǒng)使所述簡(jiǎn)單聚焦透鏡與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地且相對(duì)于所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)移動(dòng)以在所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)所影響的所有偏轉(zhuǎn)角度下維持焦點(diǎn)與所述工件的表面一致。所述聚焦透鏡可與所述光束調(diào)向機(jī)構(gòu)協(xié)同地快速移動(dòng)以維持從所述透鏡輸出到所述工件的恒定光束路徑長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)B23K26/04GK102149507SQ200980136038
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者布賴(lài)恩·約翰森, 杰弗里·豪爾頓, 穆罕默德·E·阿爾帕伊 申請(qǐng)人:電子科學(xué)工業(yè)有限公司