BE1026484A1 - Méthode et dispositif optique pour fournir deux faisceaux laser décalés - Google Patents

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Abstract

Méthode pour fournir un premier (10) et un deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés par rapport à un faisceau laser d’entrée (301) et comprenant les étapes suivantes : a. fournir une source laser (300) pour générer ledit faisceau laser d’entrée (301); b. fournir une unité de décalage spatial (1) pour fournir un faisceau laser décalé (7); c. fournir une unité de séparation (2) comprenant un premier module de séparation (50) pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé (7) : - le premier faisceau laser spatialement décalé (10), et - le deuxième faisceau laser spatialement décalé (20); lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés étant aptes à décrire respectivement un cercle dans un plan perpendiculaire à des premier (11) et deuxième (21) axes principaux de propagation.

Description

Méthode et dispositif optique pour fournir deux faisceaux laser décalés
Domaine technique [0001] Selon un premier aspect, l’invention se rapport à une méthode pour fournir au moins deux faisceaux laser spatialement décalés à partir d’un faisceau laser d’entrée. Selon un deuxième aspect, l’invention se rapporte à un dispositif optique pour mettre en œuvre la méthode selon le premier aspect. Selon un troisième aspect, l’invention se rapport à un système d’usinage.
Etat de la technique [0002] Les procédés de perçage et de découpe au laser sont bien établis dans l'industrie depuis de nombreuses années. De tels procédés utilisent de plus en plus souvent des têtes de balayage, (par exemple : moyens de déflexion) plutôt que des moyens de déplacement du substrat pour des raisons de facilité d’utilisation et de vitesse d’usinage. L’utilisation d’un scanner entraîne inévitablement l’usinage de trous, de tranchées ou de parois dont la face de découpe est conique, c’est-à-dire qu’elle n’est pas droite en raison de la distribution gaussienne du faisceau laser.
[0003] Afin de contrôler ou de supprimer la conicité pour des applications d’usinage, des têtes de précession ont étés développées. Pour les applications de découpe, ces têtes de précession peuvent être combinées avec des moyens de déplacement mécanique de la pièce à usiner dans deux dimensions, l’utilisation de têtes de précession nécessite souvent l’utilisation de buses de gaz pour limiter les effets thermiques. Les buses de gaz sont néanmoins encombrantes et leur efficacité relativement limitée.
[0004] Des sources à impulsions ultra-courtes ayant des puissances moyennes dépassant la centaine de watts (et présentant des énergies par puise supérieures à 100 pJ) sont maintenant disponibles sur le marché, permettant une augmentation de la productivité grâce à une augmentation de la vitesse d’usinage. Cependant, l’utilisation d’une telle source laser pour l’usinage d’une pièce, sans baisser la puissance moyenne de la source laser, n’est en général pas possible, à cause d’effets thermiques.
BE2018/5535 [0005] Les dispositifs de l’état de la technique ne permettent pas d’exploiter les nouvelles sources laser de manière optimale. Les solutions actuelles ne permettent pas non plus l’utilisation de sources laser pouvant dépasser la centaine de Watts avec un mouvement de précession. Un des but de l’invention est donc de fournir une méthode permettant d’exploiter une source laser puissante pour l’usinage par précession sans engendrer ou en diminuant des effets thermiques néfastes.
Résumé de l’invention [0006] Selon un premier aspect, un des buts de la présente invention est de proposer une méthode pour fournir deux faisceaux laser décalés latéralement à partir d’un faisceau laser décalé latéralement pour augmenter la productivité d’un système laser tout en garantissant un usinage avec une conicité contrôlée. Un autre but de la présente invention est de proposer une méthode pour séparer un faisceau laser décalé latéralement vers plusieurs faisceau laser décalés latéralement afin de pouvoir réaliser plusieurs usinages simultanément à partir d’un seul faisceau laser décalé latéralement.
[0007] A cet effet, les inventeurs proposent une méthode pour fournir à partir d’un faisceau laser d’entrée au moins un premier et un deuxième faisceaux laser spatialement décalés par rapport audit faisceau laser d’entrée (par exemple latéralement décalés) et comprenant les étapes suivantes :
a. fournir une source laser pour générer ledit faisceau laser d’entrée;
b. fournir en aval de la source laser une unité de décalage spatial pour fournir un faisceau laser décalé (par exemple latéralement décalé) par rapport audit faisceau laser d’entrée, ledit faisceau laser décalé présentant un axe de propagation principal A et étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A;
c. fournir une unité de séparation comprenant un premier module de séparation pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé :
- le premier faisceau laser spatialement décalé (par exemple latéralement décalé) présentant un premier axe principal de propagation, et
- le deuxième faisceau laser spatialement décalé (par exemple latéralement décalé) présentant un deuxième axe principal de propagation ;
BE2018/5535 ladite unité de séparation étant configurée de sorte que lesdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés sont aptes à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire respectivement auxdits premier et deuxième axes principaux de propagation.
De préférence, la méthode selon l’invention comprend en outre de fournir (par exemple après l’étape a.) un système de réglage de la collimation (cela permet de s’adapter plus facilement à différentes épaisseurs de cible, échantillon). [0008] La méthode de l’invention permet de fournir à partir d’une source laser et d’une unité de décalage latéral de faisceau laser, deux faisceau laser décalé latéralement de sorte à pouvoir exécuter deux usinages avec deux faisceaux laser distincts issus d’une seule source et décalés latéralement par une seule unité de décalage latérale. L’unité de décalage latéral est configurée pour générer un décalage latéral qui peut être conservé par l’unité de séparation lors de la division du faisceau vers un premier faisceau laser décalé latéralement et vers un deuxième faisceau laser décalé latéralement. Cette conservation du décalage par l’unité de séparation est possible grâce à la combinaison de l’unité de décalage latéral et à l’unité de séparation.
[0009] Préférentiellement, le système optique de l’invention est capable de générer un décalage latéral dans une dimension, c’est-à-dire que le faisceau lumineux décalé décrit une ligne dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation principale du faisceau laser décalé. De façon plus préféré, l’unité de décalage latérale permet un décalage dans deux dimension, c’est-à-dire que le faisceau lumineux décalé décrit un cercle, une ellipse,... dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation principale du faisceau laser décalé. Avec le système de l’invention, on peut également générer une trajectoire quelconque avec le faisceau laser dans un plan perpendiculaire à sa direction de propagation principale. Le décalage latéral signifie que le faisceau laser est toujours décalé latéralement par rapport à une direction de propagation principale du faisceau laser décalé. Ainsi le faisceau laser décalé se propage parallèlement à une direction de propagation principale. Par exemple le faisceau laser décalé se propage parallèlement à l’axe optique A. De ce fait, lorsque l’unité de décalage latéral génère un décalage tel que le faisceau laser décalé est apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire
BE2018/5535 audit axe optique A, le faisceau laser décalé se propage en tournant autour de l’axe optique A.
[0010] Le principal avantage de l’invention est que l’unité de séparation permet la conservation du décalage latéral autour d’une direction de propagation principale. En effet, l’unité de séparation permet une séparation vers un premier et vers un deuxième faisceaux laser décalés latéralement selon un premier et un deuxième axes principaux de propagation respectivement de sorte que le les faisceaux laser décalés latéralement et les axes principaux de propagations conservent leurs décalages latéraux respectifs. Ainsi, il est possible d’utiliser une seule unité de décalage latéral pour effectuer au moins deux usinages, identiques ou différents de façon simultanée. Un tel résultat est obtenu grâce à l’utilisation d’une unité de décalage latéral qui n’induit aucun décalage angulaire du faisceau laser décalé. Ceci est primordial afin de pouvoir séparer le faisceau tout en gardant le décalage latéral avec une grande fidélité. De plus l’unité de séparation est relativement simple et compact.
[0011] Le principal avantage de pouvoir séparer un faisceau laser décalé par la méthode de l’invention est de pouvoir réaliser plusieurs usinages par précession en utilisant un même module de précession (unité de décalage spatial) et en modulant le flux (l’intensité) de chaque faisceau laser spatialement décalé. Il est également facile, avec la solution de l’invention, d’empiler différents systèmes de séparation pour générer 2, 3, 4 ou plus faisceaux laser décalés.
[0012] De préférence, un cercle décrit par le faisceau laser décalé est centré sur l’intersection de l’axe optique A avec le plan perpendiculaire à l’axe optique A.
[0013] De préférence, ladite unité de décalage spatial est apte à modifier un décalage spatial entre ledit faisceau laser d’entrée et ledit faisceau laser décalé.
[0014] De préférence, ledit premier module de séparation comprend :
une premier moyen de séparation de polarisation pour obtenir : o par transmission, ledit premier faisceau laser spatialement décalé, o par réflexion, ledit deuxième faisceau laser spatialement décalé.
BE2018/5535
En outre, il est également préféré d’avoir la source laser qui est apte à fournir un faisceau laser ayant une polarisation fixe dans le temps. Plutôt que la source laser, on pourrait imaginer d’autres dispositifs, éléments optiques qui permettent d’obtenir un faisceau laser, par exemple le faisceau laser d’entrée, ayant une polarisation fixe dans le temps.
[0015] L’avantage de la méthode de l’invention est de fournir une unité de décalage qui ne modifie par le polarisation du faisceau laser décalé. De ce fait, il est possible d’utiliser des moyens de polarisation, par exemple un cube polarisant, une lame polarisation, un lame de brewster... pour séparer le faisceau laser décalé en au moins deux faisceaux laser décalés.
[0016] De préférence, ledit premier axe principal de propagation est perpendiculaire audit deuxième axe de propagation.
[0017] Un cube polarisant ou une lame polarisante permet de transmettre et de réfléchir un faisceau lumineux avec un angle de 90°, de préférence lorsque le faisceau laser décalé à une incidence de 45° avec la surface de l’élément polarisant.
[0018] De préférence, ledit premier module de séparation comprend un moyen de gestion de polarisation en amont dudit premier moyen de séparation de polarisation.
[0019] L’avantage d’utiliser des moyens de gestion de polarisation pour la séparation d’un faisceau laser décalé est de pouvoir ajuster/contrôler la puissance du faisceau laser décalé qui est réfléchie et la puissance qui est transmise grâce à au moins une lame à retard. De préférence, le moyen de gestion de polarisation (une lame à retard par exemple) est positionné en amont du moyen de séparation de polarisation permettant de séparer le faisceau laser décalé. Ainsi une rotation de cette au moins une lame à retard autour de son axe optique permet de modifier la polarisation du faisceau laser décalé de sorte à modifier la fraction transmise et la fraction réfléchie. De tels moyens de séparation comprenant un moyen de polarisant associé à au moins une lame à retard peuvent être utilisés en cascade afin d’obtenir plus de deux faisceaux décalé latéralement.
[0020] De préférence, ledit moyen de gestion de polarisation comprend une lame à retard, de préférence une lame demi onde, de sorte qu’une rotation
BE2018/5535 de ladite lame à retard induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation.
De préférence, ledit moyen de gestion de polarisation comprend deux lames à retard, de préférence deux lames quart d’onde, de sorte qu’une rotation d’au moins une des deux lames quart d’onde induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation.
[0021] Par exemple le moyen de gestion de polarisation comprend deux lames quart d’onde. Par exemple l’utilisation de deux lames quart d’onde permet de séparer un faisceau laser décalé ayant une polarisation circulaire avec un moyen de polarisation de sorte à obtenir 50% de la puissance du faisceau laser décalé vers le faisceau transmis et 50% vers le faisceau réfléchi en estimant que 100% du faisceau laser décalé est transmis et réfléchi. De même, en effectuant une rotation de l’une et/ou de l’autre lame quart-d’onde, il est possible de répartir 75% ou 2/3 vers le faisceau réfléchi et 25 % ou 1/3 respectivement vers le faisceau transmis ou vice versa. Un tel répartition permet de réaliser des séparation de faisceau en cascade de sorte à pouvoir obtenir à partir de la source laser et de l’unité de décalage, trois ou quatre faisceau laser séparés ayant une puissance égale de sorte à pouvoir réaliser des usinages simultanément avec des puissances de laser égales. Ceci est particulièrement avantageux du point de la productivité et de la qualité. L’avantage des deux lames quart d’onde est de pouvoir repartir de manière contrôlée un faisceau laser décalé ayant une polarisation elliptique.
[0022] Par exemple l’au moins une lame à retard est une lame demi onde. Par exemple l’utilisation d’une lame demi onde permet de séparer un faisceau laser décalé ayant une polarisation linéaire avec un moyen de polarisation de sorte à obtenir 50% de la puissance du faisceau laser décalé vers le faisceau transmis et 50% vers le faisceau réfléchi en estimant que 100% du faisceau laser décalé est transmis et réfléchi. Une légère modification permet de régler de manière fine les puissances transmises et réfléchies de sorte à ce qu’elles est une valeur strictement égale ou correspondant à une valeur prédéfinie. En effectuant une rotation de la lame demi onde, il est
BE2018/5535 possible de répartir 75% ou 2/3 vers le faisceau réfléchi et 25 % ou 1/3 respectivement vers le faisceau transmis ou vice versa. Un tel répartition permet de réaliser des séparation de faisceau en cascade de sorte à pouvoir obtenir à partir de la source laser et de l’unité de décalage, trois ou quatre faisceau laser séparés ayant une puissance égale de sorte à pouvoir réaliser des usinages simultanément avec des puissances de laser égales. Ceci est particulièrement avantageux du point de la productivité et de la qualité d’un système d’usinage comprenant le présent dispositif.
[0023] De préférence, la méthode selon l’invention comprend les étapes additionnelles suivantes :
d. fournir un premier et un deuxième moyens de déflexion positionnés en aval de ladite unité de séparation pour orienter lesdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés vers au moins une pièce à usiner;
e. fournir un premier et un deuxième moyens de focalisation positionnés en aval desdits premier et deuxième moyens de déflexion respectivement, de sorte à focaliser lesdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés sur ladite au moins une pièce à usiner.
[0024] L’ajout de moyens de déflection, par exemple des têtes galvanométriques, des scanners, des miroirs motorisés pour dévier un faisceau laser décalé issu de la séparation est possible avec la combinaison de l’unité de décalage latéral et de l’unité de séparation. Cela est rendu possible car ni l’unité de décalage latéral, ni l’unité de séparation n’induit de décalage angulaire par rapport à un axe de propagation principal autour duquel le faisceau laser est décalé et décrit une trajectoire circulaire et parallèle à ces axe de propagation principal. Ainsi l’utilisation d’une tête scanner est particulièrement adaptée. Pour donner un exemple de décalage angulaire du faisceau laser par rapport à un axe de propagation principal, il s’agit de considérer une lentille convergente qui induit à un faisceau incident parallèle à l’axe optique de la lentille mais non confondu à l’axe optique, un décalage angulaire puisque le faisceau est alors focalisé au point de focalisation de la lentille de sorte que le faisceau va couper l’axe optique au point de focalisation. Ce cas illustre une décalage angulaire du faisceau lumineux qui pourrait être résumé par une modification de la trajectoire
BE2018/5535 du faisceau lumineux sans modification du référentiel, c’est-à-dire de l’axe optique/axe de propagation principal.
[0025] Sur le même principe que décrit précédemment, les moyens de focalisation permettent d’usiner par précession en utilisant le décalage angulaire induit par le moyen de focalisation au faisceau laser décalé latéralement et décrivant une cercle sur les moyens de focalisation, par exemple une optique F-thêta.
[0026] Selon un deuxième aspect, un des buts de la présente invention est de proposer un dispositif optique pour augmenter la productivité d’un système laser tout en garantissant un usinage avec une conicité contrôlée. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif pour fournir plusieurs faisceau laser décalés latéralement à partir d’un faisceau laser décalé latéralement afin de pouvoir réaliser plusieurs usinages simultanément à partir d’un seul faisceau laser décalé latéralement.
[0027] A cet effet, les inventeurs proposent un dispositif optique pour l’usinage laser et comprenant :
- une unité de décalage spatial pour obtenir à partir d’un faisceau laser d’entrée un faisceau laser décalé présentant un axe de propagation principal A et apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A;
- une unité de séparation comprenant un premier module de séparation pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé :
o un premier faisceau laser spatialement décalé présentant un premier axe principal de propagation , et o un deuxième faisceau laser spatialement décalé présentant un deuxième axe principal de propagation ;
ladite unité de séparation étant configurée de sorte que lesdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés sont aptes à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire auxdits premier et deuxième axes principaux de propagation respectivement.
BE2018/5535 [0028] Les différentes variantes et avantages décrits pour la méthode selon le premier aspect de l’invention s’applique au dispositif optique selon le deuxième aspect, mutatis mutandis. De préférence, le dispositif optique de l’invention comprend en outre un système de réglage de la collimation qui permet de s’adapter plus facilement à différentes épaisseurs de cible, échantillon.
[0029] Le dispositif optique de l’invention utilise une unité de décalage spatial (par exemple latéral) qui lorsqu’elle est associée à des moyens de focalisation est bien adapté pour le perçage et la découpe. L’avantage de l’unité de déplacement spatial du dispositif de l’invention est de pouvoir être utilisé avec des moyens de déplacement mécaniques d’une pièce ainsi qu’avec des moyens de déflexion, /.e. un scanner, une tête galvanométrique avec la même facilité d'utilisation que les moyens de déflection conventionnels. Un avantage de l’unité de déplacement spatial (par exemple latéral) comprise dans l’invention est d’être compatible avec l'utilisation de scanners et d'objectifs FThêta. Le dispositif de l’invention permet dès lors de réaliser des usinages avec des champs de d’usinage allant jusqu'à 30 x 30 mm, avec une conicité contrôlée (positive, nulle ou négative) seulement avec le dispositif de déflexion.
[0030] Le dispositif de l’invention comprend une unité de séparation placé après l’unité de décalage latéral de sorte à pouvoir réaliser plusieurs usinages avec précession du laser simultanément en utilisant des scanners avec une seule source laser et une seule unité de décalage latéral. Le dispositif optique de l’invention permet l’usinage d’au moins deux pièces avec une seule source laser et une seule unité de décalage latéral permettant de générer la précession d’au moins deux faisceaux laser sur au moins une pièce à usiner. L’avantage du dispositif optique de l’invention est de permettre d’usiner au moins deux pièces ou substrats simultanément sans nécessiter une unité de déplacement latérale par pièce usinée simultanément, permettant ainsi des usinages identiques ou même différents à moindre coût.
[0031] De préférence, ledit premier module de séparation comprend :
une premier moyen de séparation de polarisation pour obtenir : o par transmission, ledit premier faisceau laser spatialement décalé, o par réflexion, ledit deuxième faisceau laser spatialement décalé.
BE2018/5535 [0032] Une séparation de faisceau laser décalé basé sur des miroirs semi-réfléchissants est envisageable bien qu’une telle séparation n’offre pas la possibilité de réglage fin de la puissance des faisceaux laser séparés.
[0033] De préférence, le dispositif optique de l’invention comprend en outre un miroir pour réfléchir ledit premier ou deuxième faisceau laser spatialement décalé.
[0034] Un tel miroir permet d’avoir le premier et le deuxième faisceau laser spatialement décalés parallèles in fine de sorte à pouvoir les envoyer dans une même direction, de préférence vers deux moyens de déflections positionnés côte-à-côte.
[0035] De préférence, ledit premier moyen de séparation de polarisation est choisi parmi l’un des moyens de polarisation suivant :
- un cube polarisant ;
- une lame de Brewster à 56° ;
- un miroir polarisant à 45°.
[0036] De préférence, le premier module de séparation comprend un moyen de gestion de polarisation en amont dudit premier moyen de séparation de polarisation.
[0037] De préférence, ledit moyen de gestion de polarisation comprend une lame à retard, de préférence une lame demi onde, de sorte qu’une rotation de ladite lame à retard induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation. De préférence, la rotation d’une lame à retard est réalisée en faisant tourner la lame sur elle-même, c’est-à-dire autour de son axe optique.
[0038] De préférence, ledit moyen de gestion de polarisation comprend deux lames à retard, de préférence deux lames quart d’onde, de sorte qu’une rotation d’au moins une des deux lames quart d’onde induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation.
[0039] De préférence, ladite unité de décalage spatial comprend :
un miroir:
BE2018/5535 o ayant une surface de réflexion essentiellement plane définie par une normale pour obtenir un premier faisceau laser réfléchi issu dudit faisceau laser d’entrée, o mobile tel que sa normale soit apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ;
ladite unité de décalage spatial étant configurée de sorte que ledit faisceau laser d’entrée et ladite normale dudit miroir sont séparés par un angle compris entre 0° et 15°, de préférence compris entre 0,01° et 10°, préférentiellement entre 0,1° et 8° et encore plus préférentiellement entre 0,1° et 3°, pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile ;
des moyens d’entrainement pour déplacer ledit miroir mobile ;
un système de rétro-réflexion :
o positionné par rapport audit miroir pour obtenir à partir dudit premier faisceau laser réfléchi, un deuxième faisceau laser incident audit miroir pour toutes les positions et orientations dudit miroir, pour obtenir ledit faisceau laser décalé à partir d’une réflexion dudit deuxième faisceau laser incident sur ledit miroir mobile, et o apte à fournir ledit deuxième faisceau laser incident sur ledit miroir, parallèle audit premier faisceau laser réfléchi pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile.
Un avantage de ce mode de réalisation est qu’il est particulièrement bien adapté à une utilisation de la polarisation pour moduler le flux (ou l’intensité) sur chacune des voies, c’est-à-dire vers les premier, deuxième, troisième, ... faisceaux laser spatialement décalés. Il est alors possible et facilement réalisable d’empiler différents systèmes de séparation de faisceaux pour générer 2, 3, 4 faisceaux laser spatialement décalés. On a donc quelque chose de trés modulaire. L’unité de décalage spatial de ce mode de réalisation conserve la polarisation en sortie. L’obtention des différents faisceaux laser spatialement décalés en utilisant un principe de séparation par polarisation est donc possible. Cela n’est pas le cas avec d’autres systèmes connus.
BE2018/5535 [0040] De préférence, le système de rétro-réflexion est mobile en translation par rapport au miroir. Il est également possible de prévoir un miroir mobile en translation par rapport au système de rétro-réflexion.
[0041] L’avantage de l’unité de décalage comprise dans l’invention est d’être relativement légère et peu encombrante. De plus le décalage en amont de l’unité de séparation, des moyens de déflection et du moyen de focalisation et donc l’angle d’attaque sur le substrat peuvent être contrôlés facilement par le positionnement relatif du miroir avec le système de rétro réflexion.
[0042] L’unité de décalage de l’invention pourrait être appelée unité de décalage bidimensionnel (2D). Le faisceau laser décalé peut représenter une trajectoire (ou un mouvement) dans un espace tridimensionnel en amont de l’unité de séparation. En d'autres termes, l’unité de décalage latéral de l'invention est capable d'imposer un décalage en 2D (selon au moins deux directions non parallèles) entre un faisceau laser décalé et une direction de propagation principale du faisceau laser (et pas seulement dans un sens). Cette propriété 2D pour le décalage est possible avec l’unité de décalage de l'invention car la normale au miroir est apte à représenter une trajectoire dans un espace tridimensionnel, et également grâce à l'utilisation du rétro-réflecteur (ou rétroréflecteur). On pourrait dire, de manière équivalente, que le miroir est mobile de sorte que sa normale est capable de représenter un mouvement dans un espace tridimensionnel. Le système de rétroréflexion est capable de fournir un second faisceau laser incident au miroir mobile qui est parallèle à un premier faisceau laser réfléchi pour toutes les positions et orientations possibles du miroir mobile. Il est possible, avec l’unité de décalage de l'invention, d'avoir un second faisceau laser incident sur le miroir mobile parallèle à un premier faisceau laser réfléchi quel que soit le plan défini par le premier faisceau laser incident et le miroir normal au mobile . Ceci est possible grâce à l'utilisation du système de rétro-réflexion. Comme un premier faisceau laser réfléchi et un deuxième faisceau laser incident ont des directions opposées le long d'une même ligne, on pourrait dire que le premier faisceau laser réfléchi et le deuxième faisceau laser incident sont antiparallèles. Deux miroirs plans ne constituent pas un système de rétro-réflexion car ils ne sont pas aptes à fournir un second faisceau laser incident sur le miroir mobile parallèle au premier
BE2018/5535 faisceau laser réfléchi quel que soit le plan défini par le premier faisceau laser incident et la normale au mobile miroir.
[0043] De préférence, le dispositif comprend en outre :
- un deuxième module de séparation pour obtenir à partir dudit premier faisceau laser décalé latéralement ou dudit deuxième faisceau laser décalé latéralement, un troisième faisceau laser décalé latéralement.
[0044] De préférence, le deuxième module de séparation comprend :
- une deuxième lame polarisante pour obtenir :
o par transmission, ledit premier faisceau laser décalé latéralement ou ledit deuxième faisceau laser décalé latéralement, o par réflexion, ledit troisième faisceau laser décalé latéralement. [0045] De préférence, le deuxième module de séparation comprend au moins une lame à retard positionnée entre ledit premier module de séparation et ladite deuxième lame polarisante telle qu’une rotation de celle-ci entraîne une modulation de la distribution d’une puissance lumineuse dudit premier ou deuxième faisceau laser décalé latéralement vers lesdits premier et deuxième ou vers lesdits deuxième et troisième faisceau laser décalés latéralement. [0046] De préférence, le dispositif de l’invention comprend en outre :
- un troisième module de séparation pour obtenir à partir dudit de l’un des faisceaux laser décalés suivants :
o premier faisceau laser décalé latéralement, o deuxième faisceau laser décalé latéralement, o troisième faisceau laser décalé latéralement, un quatrième faisceau laser décalé latéralement.
[0047] De préférence, le troisième module de séparation comprend :
- une troisième lame polarisante pour obtenir :
o par transmission, ledit premier, deuxième ou troisième faisceau laser décalé latéralement, o par réflexion, ledit quatrième faisceau laser décalé latéralement. [0048] De préférence, le troisième module de séparation comprend une troisième lame demi-onde positionnée entre ledit premier module de séparation et ladite troisième lame polarisante ou entre ledit deuxième module de séparation et ladite troisième lame polarisante telle qu’une rotation de celle-ci
BE2018/5535 entraîne une modulation de la distribution d’une puissance lumineuse dudit deuxième ou troisième faisceau laser décalé latéralement vers lesdits troisième et quatrième faisceau laser décalés latéralement.
[0049] Selon un troisième aspect, un des buts de la présente invention est de proposer un système optique d’usinage pour réaliser un usinage avec précession avec au moins deux faisceaux laser provenant d’une seule source laser et spatialement séparés (par exemple latéralement) par une seule unité de décalage spatial, de sorte à pouvoir réaliser plusieurs usinages simultanément à partir d’un seul faisceau laser décalé.
[0050] A cet effet, les inventeurs proposent un système d’usinage multiple comprenant :
une source laser pour générer un faisceau laser d’entrée ;
un dispositif optique tel que décrit précédemment ;
un premier et un deuxième moyens de déflexion positionnés en aval de ladite unité de séparation de sorte à imposer un décalage angulaire auxdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés ;
un premier et un deuxième moyens de focalisation positionnés en aval desdits premier et deuxième moyens de déflexion respectivement, de sorte à focaliser lesdits premier et deuxième faisceaux laser spatialement décalés sur au moins une pièce à usiner, de préférence sur deux pièces à usiner.
[0051] De préférence, le système d’usinage de l’invention comprend en outre une unité de contrôle de moyens de déflexion apte à émettre un signal vers un moyen de déflection, ladite unité de contrôle étant configurée pour émettre un signal de contrôle commun vers chacun des moyens de déflection.
[0052] L’avantage du système optique de l’invention est de pouvoir contrôlé au moins deux scanner avec un même contrôleur afin de pouvoir réaliser un usinage identique sur une même pièce ou sur au moins deux pièces distinctes. Ceci est avantageux car les inventeurs ont démontrés qu’un seul contrôleur permet de contrôler au moins deux scanner avec un même signal. Ainsi, en plus de simplifier le système au niveau du nombre de source et du nombre d’unité de décalage latéral, le système permet d’embarquer un nombre réduit de contrôleur de scanner. Alternativement, il est possible de contrôler les scanner avec des contrôleurs différents.
BE2018/5535 [0053] Selon une autre variante préférée, le système d’usinage de l’invention comprend une unité de contrôle des moyens de déflexion apte à émettre un signal de contrôle différent vers ledit premier moyen de déflection et vers ledit deuxième moyen de déflexion.
De préférence, le système d’usinage de ce mode de réalisation préféré comprend en outre des modulateurs de puissance après l’unité de séparation pour pouvoir avoir des signaux de tir différents.
[0054] De préférence, lesdits moyens de focalisation sont des lentilles Fthéta.
[0055] Les moyens de focalisation F-thêta sont connus de l’homme du métier et permettent une focalisation dans un même plan des faisceau lumineux décalé avec un angle d’incidence contrôlée sur la pièce à usiner, quelque que soit l’orientation imposée par le scanner.
[0056] Les différentes variantes et avantages décrits pour la méthode selon le premier aspect et le dispositif selon le deuxième aspect de l’invention s’appliquent au dispositif optique selon le deuxième aspect, mutatis mutandis.
Brève description des figures [0057] Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l’invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles:
- la Fig.1 montre un mode de réalisation du dispositif optique selon l’invention ;
- la Fig.2 montre un mode de réalisation du système optique selon l’invention ;
- les Fig.3a, 3b, 4a, 4b et 4c montrent des modes de réalisation préférés du dispositif et du système optique selon l’invention ;
- les Fig.5a et 5b montrent des modes de réalisation du dispositif et du système optique selon l’invention.
Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée
BE2018/5535 comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.
Description détaillée de certains modes de réalisation de l’invention [0058] La figure 1 montre un exemple de mode de réalisation du dispositif optique selon l’invention. Le dispositif optique selon l’invention comprend une unité de décalage latéral 1 permettant de décaler latéralement un faisceau laser par rapport à un axe optique A. Un exemple de décalage particulièrement utile pour des application d’usinage laser est un décalage par rapport à l’axe optique ayant un rayon constant et effectuant une révolution autour de l’axe optique A sans le couper. Le faisceau laser décalé 7 est alors parallèle à l’axe optique A pour toute position du faisceau laser décalé 7 autour de l’axe optique A. Ainsi une projection du faisceau laser décalé 7 dans un plan perpendiculaire à l’axe optique A décrit un cercle. Une telle projection peut également décrire une ellipse ou une ligne. En aval de l’unité de déplacement latéral, le faisceau laser décalé 7 est dirigé vers une unité de séparation 2 du faisceau 7 de sorte qu’à partir du faisceau décalé 7, il est possible d’obtenir deux faisceau décalé latéralement, nommément un premier faisceau décalé latéralement 10 et un deuxième faisceau décalé latéralement 20. Ces deux faisceaux 10 et 20 séparés par l’unité de séparation 2 sont par exemple envoyés vers des moyens de déflection et/ou des moyens de focalisation.
[0059] L’unité de séparation comprend un premier module de séparation 50 comprenant au moins une lame à retard 55 et un cube polarisant 51, de sorte que le faisceau laser décalé 7 traverse l’au moins une lame à retard 55 puis entre dans le cube polarisant de sorte que le faisceau laser décalé 7 est séparé en une fraction de faisceau réfléchi 20 et une fraction de faisceau transmise. Le premier faisceau décalé latéralement 10 qui correspond à la fraction transmise est transmis de sorte qu’il est toujours décalé latéralement par rapport à un premier axe de propagation principal 11. Le deuxième faisceau laser décalé latéralement 20 correspond à la fraction réfléchie de sorte qu’il est toujours décalé latéralement par rapport à un deuxième axe de propagation principal 21. Le décalage latéral des premier 10 et deuxième 20 faisceaux laser séparés latéralement est conservé par rapport à leur axe de propagation
BE2018/5535 respectivement premier 11 et deuxième 21. L’axe de propagation principal du faisceau laser décalé 7 avant qu’il entre dans le cube séparateur 51 correspond au premier axe de propagation principal du faisceau laser décalé transmis. Les axes de propagation principaux sont transmis et réfléchi de la même manière qu’un faisceau laser décalé par le cube polarisant 51.
[0060] La figure 2 montre un mode de réalisation du système optique d’usinage selon l’invention. Le système optique selon l’invention comprend dans le sens de propagation d’un faisceau laser, une source laser 3 en amont d’un collimateur 6 qui est optionnel, une unité de décalage latéral 1, une unité de séparation 2. Comme expliqué pour la Fig. 1, un premier faisceau laser décalé 10 sort de l’unité de séparation 2 et est dirigé vers un premier moyen de déflexion 15 de sorte à être dirigé vers une pièce à usiner 201, 211 en passant à travers des premiers moyens de focalisation 17. Un deuxième faisceau laser décalé 20 qui sort de l’unité de séparation 2 est dirigé vers une un deuxième moyen de déflection 25 de sorte à être dirigé vers une pièce à usiner 201, 211 en passant à travers des premiers moyens de focalisation 24. Une telle configuration permet de réaliser un usinage par précession sur au moins une pièce 201, 211. Un mode de réalisation préféré comprend un miroir 4 positionné avec un angle de 45° entre sa normale et le deuxième axe de propagation principale du faisceau laser décalé 20 afin de rendre les premier 10 et deuxième 20 faisceaux laser décalés parallèles.
[0061] Les figure 3a et 3b décrivent deux modes de réalisation préférés du dispositif optique et du système selon l’invention. En Fig. 3a et 3b, l’unité de séparation 2 comprend un deuxième module de séparation 60. Le deuxième module de séparation 60 est identique au premier module de séparation 50 et comprend de fait, au moins une lame à retard 65 et un moyen de séparation de polarisation 61. En figure 3a, le deuxième module de séparation 60 est positionné de sorte à séparer le deuxième faisceau laser décalé 20 en un deuxième faisceau laser décalé 20 et en un troisième faisceau laser décalé 30 autour d’un axe de propagation principal 31. En figure 3b, le deuxième module de séparation 60 est positionné de sorte à séparer le premier faisceau laser décalé 10 en un troisième faisceau laser décalé 30 autour d’un axe de propagation principal 31. Ainsi les modes de réalisation décrits en Fig. 3a et 3b
BE2018/5535 décrivent deux modes de réalisation de l’unité de séparation 2 permettant une séparation d’un faisceau laser décalé initial vers trois faisceaux laser décalés 10, 20 et 30. Les trois faisceaux laser décalés étant destinés à être utilisés pour réaliser trois usinages simultanément.
[0062] Les modes de réalisation des figures 4a, 4b et 4c sont basés sur les modes de réalisation des Fig. 3a et 3b, de sorte que l’unité de séparation 2 comprend un troisième moyen de séparation 70 pour séparer un faisceau laser décalé incident 7 en quatre faisceau laser décalés 10, 20, 30 et 40. Ainsi un troisième module de séparation 70 est identique au premier module de séparation 50 et comprend de fait, au moins une lame à retard 75 et un moyen de polarisation 71.
[0063] En figure 4a, le deuxième module de séparation 60 est positionné de sorte à séparer le deuxième faisceau laser décalé 20 en un deuxième faisceau laser décalé 20 et en un troisième faisceau laser décalé 30 autour d’un axe de propagation principal 31. De plus le troisième module de séparation 70 est positionné de sorte à séparer le troisième faisceau laser décalé 30 en un quatrième faisceau laser décalé 40 autour d’un axe de propagation principal 41.
[0064] En figure 4b, le deuxième module de séparation 60 est positionné de sorte à séparer le premier faisceau laser décalé 10 en un troisième faisceau laser décalé 30 autour d’un axe de propagation principal 31. De plus le troisième module de séparation 70 est positionné de sorte à séparer le deuxième faisceau laser décalé 20 en un quatrième faisceau laser décalé 40 autour d’un axe de propagation principal 41.
[0065] En figure 4c, le deuxième module de séparation 60 est positionné de sorte à séparer le premier faisceau laser décalé 10 en un troisième faisceau laser décalé 30 autour d’un axe de propagation principal 31. De plus le troisième module de séparation 70 est positionné de sorte à séparer le premier faisceau laser décalé 10 en un quatrième faisceau laser décalé 40 autour d’un axe de propagation principal 41.
[0066] Ainsi les modes de réalisation décrits en Fig. 4a, 4b et 4c décrivent trois modes de réalisation de l’unité de séparation 2 permettant une séparation d’un faisceau laser décalé initial vers quatre faisceaux laser décalés
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10, 20, 30 et 40. Les quatre faisceaux laser décalés étant destinés à être utilisés pour réaliser quatre usinages simultanément.
[0067] Les figures 5a et 5b montrent un exemple de mode de réalisation du dispositif optique et en particulier du système optique d’usinage. Dans ces deux modes de réalisation, le faisceau lumineux entrant 14 dans l’unité de décalage latéral 1 est un faisceau lumineux généré par la source laser 3 et voyageant de préférence à l’extérieur de l’unité de décalage latéral 1 avant d’y pénétrer. L’unité de déplacement latéral 1 comprend un miroir 119 qui permet d’obtenir un premier faisceau lumineux réfléchi 123 par la réflexion du faisceau lumineux incident 14. L’unité de décalage latéral 1 comprend également un système de rétro-réflexion 121 qui permet de rediriger le premier faisceau lumineux réfléchi 123 sur le miroir 119. En d’autres termes, le deuxième faisceau lumineux incident 18 en direction du miroir 119 est obtenu par le passage du premier faisceau lumineux réfléchi 123 dans le système de rétro réflexion 121. Le deuxième faisceau lumineux incident 18 est alors réfléchi par le miroir 119 et forme un faisceau lumineux sortant 7. Par exemple, l’unité de décalage latéral 1 est configurée de telle sorte que le faisceau lumineux sortant 7 peut être spatialement décalé par rapport au faisceau lumineux entrant 14 tout en restant parallèle à la direction du faisceau lumineux entrant 14 en amont d’un moyen de focalisation 17, 27. Dans l’exemple montré par ces deux modes de réalisation, le faisceau lumineux entrant 14 et le faisceau lumineux sortant 7 sont décalés de façon transversale. De préférence, le miroir 119 peut effectuer une rotation complète autour d’une axe de rotation 150 et des moyens d’entraînement 16 permettent de mettre le miroir 119 en rotation autour de son axe de rotation 150. L’unité de décalage latéral 1 est configurée de sorte que le premier faisceau lumineux incident 14 et la normale 126 au miroir 19 sont séparés par un angle 115 compris entre 0° et 15° pour toutes les positions et orientation possibles du miroir 119 mobile. Cet angle 115 n’est pas montré à l’échelle sur les figures 5a et 5b pour des raisons de clarté de la figure. L’unité de décalage latéral 1 est configurée de sorte qu’une modification de position entre le miroir 119 et le système de rétro réflexion 121 permet d’induire une variation du décalage entre les faisceaux lumineux entrant 14 et sortant 7. Le système optique est par exemple monté sur une platine de déplacement 160
BE2018/5535 pouvant se mouvoir dans les deux directions 101 et 102. Dans les mode de réalisation montrés en Fig. 5a et 5b, en fonction de la position angulaire du miroir 119 mobile, le faisceau lumineux sortant 7 va suivre une trajectoire différente. De préférence chacune des trajectoires du faisceau lumineux sortant 7 obtenue pour chacune des positions angulaires du miroir 119 mobile sont parallèles. L’unité de décalage latéral 1 comprend également un ou des moyens de focalisation 17, 27 pour focaliser le faisceau lumineux sortant 7 après sa séparation par l’unité de séparation 2 sur une partie ou une pièce à usiner 201, 211. Le mouvement de rotation du faisceau lumineux sortant 7 engendré par la rotation du miroir 119 en amont des moyens de focalisation 17, 27 permet de produire le mouvement de précession du faisceau lumineux sortant 7 en aval du moyen de focalisation 17, 27. Le mouvement de précession du faisceau lumineux sortant 7 est de préférence produit en un point, une tâche ou une petite surface sur une substrat 201, 211 destiné à être structuré ou usiné. Le mouvement de précession est illustré sur les figures 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 5a et 5b par des flèches décrivant une portion de cercle. Enfin le dispositif comprend des moyens de déplacement 160 permettant de déplacer au moins une partie ou pièce 201, 211 relativement par rapport au faisceau lumineux sortant 7. Les moyens de déplacement 160 permettent par exemple de déplacer le substrat selon les directions 101, 102 et 103. Les directions 101, 102 et 103 définissant de préférence un système de coordonnées cartésiennes en trois dimensions.
[0068] En plus des moyens d’entraînement 16 permettant la mise en rotation du miroir 119 mobile, des moyens pour imposer un mouvement de translation du miroir 119 mobile et ou des moyens permettant de modifier l’inclinaison du miroir 119 mobile peuvent être présents (miroir 119 inclinable selon deux ou plus directions non parallèles et des moyens d’entrainement apte à modifier l’inclinaison du miroir 119, ces moyens d’entrainement étant par exemple un système piézoélectrique). L’intérêt de combiner un mouvement de translation et un mouvement de rotation du miroir 19 est de générer par le mouvement relatif de rotation entre le miroir 119 et le système de rétro réflexion 121, une précession du faisceau lumineux sortant 7 en aval du moyen de
BE2018/5535 focalisation 17, 27, et, par le mouvement de translation relative entre le miroir
119 et le système de rétro réflexion 121, de modifier l’angle d’attaque 107, 20 avec la surface 202, 212 de la pièce 201, 211. Des exemples de moyens d’entrainement sont des moteurs électriques, des moteurs brushless.
[0069] Le système de rétro réflexion 121 compris dans l’unité de décalage 1 comprend par exemple un prisme de Dove et un prisme isocèle à angle droit. Un autre mode de réalisation d’un système de rétro réflexion comprend par exemple un prisme de Dove, un prisme isocèle à angle-droit, une lame demi-onde, un prisme en toit et un miroir semi-réfléchissant polarisant.
[0070] Les modes de réalisation des Fig. 5a et 5b comprennent également une unité de séparation permettant de séparer le faisceau vers un premier 10 et un deuxième 20 faisceaux laser décalés qui sont ensuite dirigés vers des premier 15 et deuxième 25 moyens de déflection de sorte à diriger les premier 10 et un deuxième 20 faisceaux laser décalés vers une ou plusieurs pièces à usiner 201,211. Ainsi les moyens de focalisation 17, 27 permettent de focaliser les premier 10 et un deuxième 20 faisceaux laser décalés à la surface 202, 212 des pièces 201, 211 avec un angle d’attaque 107, 207 par rapport à une normale 106, 206 à la surface 202, 212 des pièces 201, 211 respectivement.
[0071] La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « Γ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.
[0072] En résumé, l’invention peut également être décrite comme suit.
Méthode pour fournir un premier 10 et un deuxième 20 faisceaux laser spatialement décalés par rapport à un faisceau laser d’entrée 301 et comprenant les étapes suivantes :
BE2018/5535
a. fournir une source laser 300 pour générer ledit faisceau laser d’entrée 301;
b. fournir une unité de décalage spatial 1 pour fournir un faisceau laser décalé 7;
c. fournir une unité de séparation 2 comprenant un premier module de séparation 50 pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé 7 :
- le premier faisceau laser spatialement décalé 10, et
- le deuxième faisceau laser spatialement décalé 20;
lesdits premier 10 et deuxième 20 faisceaux laser spatialement décalés étant aptes à décrire respectivement un cercle dans un plan perpendiculaire à des premier 11 et deuxième 21 axes principaux de propagation.

Claims (20)

  1. Revendications
    1. Méthode pour fournir à partir d’un faisceau laser d’entrée (301) au moins un premier (10) et un deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés par rapport audit faisceau laser d’entrée (301 ) et comprenant les étapes suivantes :
    a. fournir une source laser (300) pour générer ledit faisceau laser d’entrée (301 );
    b. fournir en aval de la source laser (300) une unité de décalage spatial (1) pour fournir un faisceau laser décalé (7) par rapport audit faisceau laser d’entrée (301), ledit faisceau laser décalé (7) présentant un axe de propagation principal A et étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A;
    c. fournir une unité de séparation (2) comprenant un premier module de séparation (50) pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé (7):
    le premier faisceau laser spatialement décalé (10) présentant un premier axe principal de propagation (11 ), et le deuxième faisceau laser spatialement décalé (20) présentant un deuxième axe principal de propagation (21) ;
    ladite unité de séparation (2) étant configurée de sorte que lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés sont aptes à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire auxdits premier (11) et deuxième (21) axes principaux de propagation respectivement.
  2. 2. Méthode selon la revendication précédente caractérisée en ce que ladite unité de décalage spatial (1 ) est apte à modifier un décalage spatial entre ledit faisceau laser d’entrée (301 ) et ledit faisceau laser décalé (7).
  3. 3. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite source laser (300) est apte à fournir un
    BE2018/5535 faisceau laser (301) ayant une polarisation fixe dans le temps et en ce que ledit premier module de séparation (50) comprend :
    - une premier moyen de séparation de polarisation (51 ) pour obtenir :
    o par transmission, ledit premier faisceau laser spatialement décalé (10), o par réflexion, ledit deuxième faisceau laser spatialement décalé (20).
  4. 4. Méthode selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit premier axe principal de propagation (11) est perpendiculaire audit deuxième axe principal de propagation (21 ).
  5. 5. Méthode selon l’une quelconque des deux revendications précédentes caractérisée en ce que ledit premier module de séparation (50) comprend un moyen de gestion de polarisation en amont dudit premier moyen de séparation de polarisation (51 ).
  6. 6. Méthode selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit moyen de gestion de polarisation comprend une lame à retard (55), de préférence une lame demi onde, de sorte qu’une rotation de ladite lame à retard (55) induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation (51).
  7. 7. Méthode selon la revendication 5 caractérisée en ce que ledit moyen de gestion de polarisation comprend deux lames à retard (55, 56), de préférence deux lames quart d’onde (55, 56), de sorte qu’une rotation d’au moins une des deux lames quart d’onde (55 ; 56) induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation (51 ).
  8. 8. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comprend les étapes additionnelles suivantes :
    BE2018/5535
    d. fournir un premier (15) et un deuxième (25) moyens de déflexion positionnés en aval de ladite unité de séparation (2) pour orienter lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés vers au moins une pièce à usiner (201 ; 211 ) ;
    e. fournir un premier (17) et un deuxième (27) moyens de focalisation positionnés en aval desdits premier (15) et deuxième (25) moyens de déflexion respectivement, de sorte à focaliser lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés sur ladite au moins une pièce à usiner (201 ; 211 ).
  9. 9. Dispositif optique pour l’usinage laser et comprenant :
    - une unité de décalage spatial (1) pour obtenir à partir d’un faisceau laser d’entrée (301) un faisceau laser décalé (7) présentant un axe de propagation principal A et apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A;
    - une unité de séparation (2) comprenant un premier module de séparation (50) pour obtenir à partir dudit faisceau laser décalé (7) :
    o un premier faisceau laser spatialement décalé (10) présentant un premier axe principal de propagation (11 ), et o un deuxième faisceau laser spatialement décalé (20) présentant un deuxième axe principal de propagation (21) ;
    ladite unité de séparation (2) étant configurée de sorte que lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés sont aptes à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire auxdits premier (11) et deuxième (21) axes principaux de propagation respectivement.
  10. 10. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit premier module de séparation (50) comprend :
    - une premier moyen de séparation de polarisation (51 ) pour obtenir :
    o par transmission, ledit premier faisceau laser spatialement décalé (10), o par réflexion, ledit deuxième faisceau laser spatialement décalé (20).
    BE2018/5535
  11. 11. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit dispositif optique comprend en outre un miroir (4) pour réfléchir ledit premier (10) ou deuxième (20) faisceau laser spatialement décalé.
  12. 12. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit premier moyen de séparation de polarisation (51 ) est choisi parmi l’un des moyens de polarisation suivant :
    - un cube polarisant ;
    - une lame de Brewster à 56° ;
    - un miroir polarisant à 45°.
  13. 13. Dispositif selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes caractérisé en ce que le premier module de séparation (50) comprend un moyen de gestion de polarisation en amont dudit premier moyen de séparation de polarisation (51).
  14. 14. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit moyen de gestion de polarisation comprend une lame à retard (55), de préférence une lame demi onde, de sorte qu’une rotation de ladite lame à retard (55) induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation (51).
  15. 15. Dispositif selon la revendication 13 caractérisée en ce que ledit moyen de gestion de polarisation comprend deux lames à retard (55, 56), de préférence deux lames quart d’onde (55, 56), de sorte qu’une rotation d’au moins une des deux lames quart d’onde (55 ; 56) induise une modulation d’une puissance transmise et d’une puissance réfléchie par ledit premier moyen de séparation de polarisation (51 ).
  16. 16. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 9 à15 caractérisée en ce que ladite unité de décalage spatial (1) comprend :
    BE2018/5535
    - un miroir (119) :
    o ayant une surface de réflexion essentiellement plane définie par une normale (126) pour obtenir un premier faisceau laser réfléchi (123) issu dudit faisceau laser d’entrée (301), o mobile tel que sa normale (126) soit apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ;
    ladite unité de décalage spatial (1) étant configurée de sorte que ledit faisceau laser d’entrée (301) et ladite normale (126) dudit miroir (119) sont séparés par un angle (115) compris entre 0° et 15°, de préférence compris entre 0,01° et 10°, préférentiellement entre 0,1° et 8° et encore plus préférentiellement entre
    0,1° et 3°, pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir (119) mobile ;
    - des moyens d’entrainement (16) pour déplacer ledit miroir (119) mobile ;
    - un système de rétro-réflexion (121 ) :
    o positionné par rapport audit miroir (119) pour obtenir à partir dudit premier faisceau laser réfléchi (123), un deuxième faisceau laser incident (18) audit miroir (119) pour toutes les positions et orientations dudit miroir (119), pour obtenir ledit faisceau laser décalé (7) à partir d’une réflexion dudit deuxième faisceau laser incident (18) sur ledit miroir (119) mobile, et oapte à fournir ledit deuxième faisceau laser incident (18) sur ledit miroir (119), parallèle audit premier faisceau laser réfléchi (123) pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir (119) mobile.
  17. 17. Système d’usinage multiple comprenant :
    - une source laser (300) pour générer un faisceau laser d’entrée (301 );
    - un dispositif optique selon l’une quelconques des revendications 9 à 16 ;
    - un premier (15) et un deuxième (25) moyens de déflexion positionnés en aval de ladite unité de séparation (2) de sorte à imposer un décalage
    BE2018/5535 angulaire auxdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés ;
    - un premier (17) et un deuxième (27) moyens de focalisation positionnés en aval desdits premier (15) et deuxième (25) moyens de déflexion respectivement, de sorte à focaliser lesdits premier (10) et deuxième (20) faisceaux laser spatialement décalés sur au moins une pièce à usiner (201 ; 211 ), de préférence sur deux pièces à usiner (201,211).
  18. 18. Système selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comprend en outre une unité de contrôle de moyens de déflexion (15, 25) apte à émettre un signal vers un moyen de déflection, ladite unité de contrôle étant configurée pour émettre un signal de contrôle commun vers chacun des moyens de déflection (15, 25).
  19. 19. Système selon la revendication 17 caractérisé en ce qu’il comprend en outre une unité de contrôle des moyens de déflexion (15, 25) apte à émettre un signal de contrôle différent vers ledit premier moyen de déflection (15) et vers ledit deuxième moyen de déflexion (25).
  20. 20. Système selon l’une quelconque des trois revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de focalisation (17, 27) sont des lentilles F-théta.
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