CN102248285A - 产生用于材料处理的脉冲列的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供产生用于材料处理的激光脉冲列的系统和方法。在一个实施例中，从连续波(CW)或准CW激光束产生高重复率的稳定激光脉冲列。所述激光脉冲列中的一个或一个以上激光脉冲可经整形以控制递送到目标材料的能量。在另一实施例中，多个激光束从单一激光脉冲、CW激光束或准CW激光束分配到多个处理头。在一个此类实施例中，单一光偏转器在各别处理头之间分配多个激光束。

Description

产生用于材料处理的脉冲列的方法和系统

本申请是原申请的申请日为2007年12月7日，申请号为200780050430.2，发明名称为《产生用于材料处理的脉冲列的方法和系统》的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及激光处理。明确地说，本发明涉及以高脉冲重复频率产生一列稳定的整形脉冲，并将激光束从单一激光源递送到多个处理头。

背景技术

可使用各种激光对多种不同类型的工件实行激光处理以实现多种工艺。激光可用于形成(例如)单层或多层工件中的孔和/或盲通路。半导体晶片处理可包含各种类型的激光微机械处理，包含(例如)划线、切割、钻孔、移除半导体连结(熔丝)、热退火，和/或修整钝性厚或薄膜组件。

常规激光钻孔或划线技术包含(例如)使用波长在远红外范围内的CO2激光。然而，此类激光通常可需要高能量来烧蚀一些集成电路(IC)处理材料。

此外，此类处理技术通常使用长脉冲，脉冲中的缓慢上升和下降定时长达约50微秒。因此，长脉冲可允许过多热量扩散，从而导致受热影响区、重铸氧化物层、过多碎片、碎屑和破裂。此外，脉冲化的CO2激光通常倾向于具有高量值的脉冲间能量不稳定性，这可能不利地影响处理质量的一致性。

常规CO2钻孔或划线系统通常使用射频(RF)脉冲CO2激光，其激发态的典型弛豫时间在约50微秒与约100微秒之间。为了产生离散激光脉冲，通常可接受的脉冲重复频率(PRF)约为弛豫时间的两倍的倒数。因此，CO2激光通常提供在约5千赫兹与约10千赫兹之间的最大PRF。当需要增加的处理量时，这些低PRF值可减小处理质量。举例来说，当划线系统增加其相对于工件移动激光束的速度时，由于脉冲之间的分离而引起的沿切口的结构在低PRF下变得显著。切口中的此类结构降低处理质量。

发明内容

本文揭示的实施例提供用于以高脉冲重复频率产生一列稳定的整形脉冲并将激光束从单一激光源递送到多个处理头的系统和方法。

在一个实施例中，一种用于以高速度产生稳定的激光脉冲列的激光处理系统包含：处理头，其经配置以用激光脉冲列照明材料的目标位置；激光源，其经配置以产生连续波(CW)或准CW激光束。所述系统还包含光闸，其经配置以从激光源接收CW或准CW激光束，接收控制信号，基于控制信号从CW或准CW激光束产生激光脉冲列，并将激光脉冲列导向处理头。

在另一实施例中，一种激光处理方法包含：产生CW或准CW激光束；瞬时切削CW或准CW激光束的部分以产生激光脉冲列；以及将激光脉冲列导向材料的目标位置。

在另一实施例中，一种系统包含用于产生CW或准CW激光束的构件、用于从CW或准CW激光束产生激光脉冲列的构件，以及用于将激光脉冲列导向材料的目标位置的构件。

在另一实施例中，一种用于使用多个激光束处理材料的激光处理系统包含：第一处理头，其经配置以用第一激光脉冲列照明目标材料的第一位置；第二处理头，其经配置以用第二激光脉冲列照明目标材料的第二位置；激光源，其经配置以产生激光束；以及光闸，其经配置以从激光源接收激光束，将第一激光脉冲列导向第一处理头，并将第二激光脉冲列导向第二处理头。

在另一实施例中，一种激光处理方法包含：将激光束提供到第一声光调制器(AOM)，所述第一AOM经配置以从激光束产生第一激光脉冲列和第二激光脉冲列；以第一频率驱动所述第一AOM，所述第一频率经配置以沿第一光学路径偏转第一激光脉冲列，以便照明目标材料的第一位置；以及以第二频率驱动所述第一AOM，所述第二频率经配置以沿第二光学路径偏转第二激光脉冲列，以便照明目标材料的第二位置。

在另一实施例中，一种激光处理系统包含：用于产生激光束的构件、用于从激光束产生第一激光脉冲列和第二激光脉冲列的构件，以及构件，其用于以第一偏转角偏转第一激光脉冲列，以便用第一激光脉冲列照明目标材料上的第一位置，且用于以第二偏转角偏转第二激光脉冲列，以便用第二激光脉冲列照明目标材料上的第二位置。

从参看附图进行的以下对优选实施例的详细描述中将了解额外方面和优点。

附图说明

图1和2示意说明用于驱动激光器以便以相对低脉冲重复率产生包含离散脉冲的各别激光输出的各别RF信号的时序图。

图3、4和5示意说明用于驱动激光器以便藉由增加的脉冲重复率产生各别激光输出的RF信号的时序图。

图6示意说明根据一个实施例的由RF触发信号驱动的声光调制器(AOM)的输出激光脉冲列的时序图。

图7A和7B示意说明根据某些实施例的包含至少一个整形脉冲以优化激光/材料热耦合的激光脉冲列的时间轮廓。

图8示意说明根据一个实施例的包含脉冲高度的变化的图7A所示的激光脉冲列的时间轮廓。

图9示意说明根据一个实施例的包含瞬时脉冲宽度和脉冲重复率的变化的图7A所示的激光脉冲列的时间轮廓。

图10A以图形说明使用常规连续波CO2激光切入塑料材料的凹槽。

图10B以图形说明根据一实例实施例使用由用RF触发信号驱动的AOM提供的高重复率的稳定激光脉冲列切入塑料材料的凹槽。

图11A和11B以图形说明根据某些实例实施例使用由用RF触发信号驱动的AOM提供的高重复率的稳定激光脉冲列在印刷电路板中钻出的通路的横截面。

图12示意说明相对于导向第一处理头的第一脉冲、导向第二处理头的第二脉冲和导向射束收集器的所得激光束展示的由常规RF脉冲泵浦激光器产生的瞬时激光束的时序图。

图13示意说明根据一个实施例相对于导向第一头、第二头、第三头和射束收集器的波形展示的由RF脉冲泵浦激光器产生的瞬时激光束的时序图。

图14是根据一个实施例用于从单一RF脉冲激光产生多个射束的实例系统的框图。

图15示意说明根据一个实施例相对于导向第一头、第二头、第三头、第四头和射束收集器的波形展示的由CW激光器产生的瞬时CW激光束的时序图。

图16是根据一个实施例用于从单一CW或准CW激光器产生多个射束的实例系统的框图。

图17是根据一个实施例用于使用较少AOM产生多个射束的实例系统的框图。

图18是根据一个实施例由两个RF信号驱动的实例AOM的框图。

图19是根据一个实施例展示有图18中说明的AOM和RF电源的CW激光器的框图。

具体实施方式

本发明提供用于以高重复率产生稳定的激光脉冲列并整形激光脉冲列中的脉冲的一者或一者以上的系统和方法。某些实施例还将多个激光束从单一脉冲化连续波(CW)或准CW激光器递送到多个处理头以改进处理量。在一个此类实施例中，单一光偏转器经配置以将多个激光束分配到多个处理头。

现参看图式，其中相同参考标号表示相同元件。出于清晰起见，参考标号的第一位指示对应元件被首次使用的图式编号。在以下描述内容中，提供大量特定细节以便彻底理解本发明的实施例。然而，所属领域的技术人员将了解，可在没有所述特定细节的一者或一者以上或者利用其它方法、组件或材料的情况下实践本发明。此外，在一些情况下，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以免混淆本发明的各方面。此外，在一个或一个以上实施例中，所描述的特征、结构或特性可以任何适宜的方式组合。

A.稳定的脉冲列

如上文所论述，常规RF泵浦CO2激光不产生高于某些PRF的离散激光脉冲，且通常具有脉冲之间高度的能量不稳定性。因此，此类激光不能产生一致的处理质量。此外，并非所有施加到目标材料的能量均经转换以用于热烧蚀工艺中。施加到材料的能量与用于烧蚀的能量的剂量之间的差可作为热能而部分保留在材料中。此过多热能可导致(例如)过多熔融、分层、受热影响区、重铸氧化物层、过多碎片、碎屑和破裂。

因此，根据本文揭示的某些实施例，产生时间上矩形激光脉冲的稳定脉冲列以控制脉冲之间以及单一脉冲内的激光/材料交互作用。对一列脉冲之间以及单一脉冲内部的脉冲能量和瞬时脉冲宽度的精细调节可通过使热烧蚀之不利副作用最小化或减小而优化热烧蚀。因此，举例来说，可对于通路钻凿或划线实现精细工艺控制。

在一个实施例中，例如声光调制器(AOM)或电光调制器(EOM)的光闸或快速切换装置接收CW或准CW激光束并在非常高的PRF下产生稳定的脉冲列。举例来说，在一个实施例中，在高达约1百万赫兹的PRF下产生一列稳定的矩形激光脉冲。PRF可取决于例如快速切换装置(例如，AOM)的上升/下降时间和/或激光束的大小等的因素。举例来说，较大激光束可需要相对长的上升/下降时间。本文揭示的系统和方法产生的较高PRF提供可用于产生目标材料中的平滑切口的稳定的矩形脉冲列。

在一个实施例中，选择性地调节激光束的RF激发的持续时间，以便调制脉冲能量和/或瞬时脉冲宽度来实现最佳或增加的处理质量。此实施例允许精细调节以便处理印刷电路板(PCB)工业中的材料，处理平板显示器工业中的偏光膜，和/或处理其它工业(例如，汽车工业)的金属和金属/塑料。

如上文所论述，具有约50微秒与约100微秒之间的激发态的弛豫时间的常规RF脉冲CO2激光可在低于约10千赫兹的PRF下提供离散激光脉冲。举例来说，图1和2示意说明用于驱动激光器以便以相对低脉冲重复率产生包含离散脉冲的各别激光输出112、212的各别RF信号110、210的时序图。图1和2所示的激光输出112、212具有大约相同的脉冲重复率。然而，由于激光的激发态的弛豫时间以及由图1所示的RF信号110(具有相对宽的脉冲和约50％的工作循环)与图2所示的RF信号210(具有相对窄的脉冲和约25％的工作循环)提供的RF激发的持续时间的差的缘故，激光输出112中的脉冲具有与激光输出212中的脉冲的形状不同的形状。

然而，当激光在较高脉冲重复率下输出时，激光脉冲列开始包含增加的CW分量。举例来说，图3、4和5示意说明用于驱动激光器以便以增加的脉冲重复率产生各别激光输出312、412、512的RF信号310、410、510的时序图。图3所示的RF信号310的脉冲的瞬时宽度与图1所示的RF信号110的脉冲的瞬时宽度实质上相同。然而，图3所示的RF信号310具有比图1所示的RF信号110的工作循环(约50％)高的工作循环(约66.6％)。图3所示的激光输出312具有比图1所示的激光输出相应较高的脉冲重复率。然而，由于激光的激发态的弛豫时间的缘故，图3所示的RF信号310的较高工作循环在图3所示的激光输出312中的脉冲之间引入偏移或CW分量。

类似地，图4和5所示的RF信号410、510中的脉冲的瞬时宽度与图2所示的RF信号210中的脉冲的瞬时宽度实质上相同。然而，图4所示的RF信号410具有比图2所示的RF信号的工作循环(约25％)高的工作循环(约50％)。因此，图4所示的激光输出412具有比图2所示的激光输出相应较高的脉冲重复率。然而，由于激光的激发态的弛豫时间的缘故，图4所示的RF信号410的较高工作循环在图4所示的激光输出412中的脉冲之间引入偏移或CW分量。因此，增加激光的脉冲重复率会减小激光提供稳定的离散脉冲的能力。

随着工作循环继续增加(例如，如图5所示，其中RF信号510的工作循环约为83.3％)，激光输出512接近CW激光器的激光输出。此激光输出512在本文中可称为准CW激光输出512。根据一个实施例，为了以高PRF产生稳定脉冲列，将准CW激光输出512(或CW激光输出)提供到AOM。由AOM提供的脉冲列的稳定性随着激光输出接近CW激光器的激光输出而改进。

举例来说，图6示意说明根据一个实施例由RF触发信号614驱动的AOM的输出激光脉冲列610、612的时序图。在对应于激光脉冲列610的实例中，AOM接收由以40％工作循环驱动激光器而产生的包含CW分量的激光束(未图示)。如图6所示，此促使由AOM提供的激光脉冲列610包含脉冲高度的明显的脉冲间变化。此激光脉冲列610可导致较差的切口质量。

在对应于激光脉冲列612的实例中，AOM接收由以99％工作循环驱动激光器而产生的准CW激光束(未图示)。激光脉冲列614非常稳定且在目标材料中产生高质量切口。技术人员从本文的揭示内容将了解，取决于激光的激发态的弛豫时间，可通过以其它工作循环驱动激光器而产生稳定的激光脉冲列614。举例来说，在一个实施例中，使用约80％与约100％之间的工作循环驱动激光器。为了实现适宜的准CW激光束，RF源经配置以比激光的激发态的弛豫时间实质上更快地驱动激光器。

在一个实施例中，用于驱动AOM的RF触发信号614具有约100千赫兹与约250千赫兹之间的范围内的频率。然而，RF触发信号614的频率可实质上高于250千赫兹。举例来说，在另一实施例中，RF触发信号614具有高达约1百万赫兹的频率。在某些实施例中，RF触发信号的频率是基于AOM的上升/下降时间。

B.脉冲整形

除了产生稳定的激光脉冲列，或在其它实施例中，AOM(或另一快速切换装置，例如EOM)整形激光脉冲列中的脉冲的一者或一者以上，以改进激光处理质量。当暴露于激光束的材料经历加热或从固态到液态的相变时，材料的吸收横截面可改变。通过调节激光束的一个或一个以上特性，可实现较有效的激光/材料耦合。

举例来说，图7A和7B示意说明根据某些实施例包含至少一个整形脉冲以提供激光/材料热耦合的激光脉冲列700的时间轮廓。出于说明性目的，将激光脉冲列700展示为第一系列脉冲710和第二系列脉冲712。在这些实例实施例中，AOM整形每一系列710、712中的最后一个脉冲714以增加耦合效率。另外，或在其它实施例中，AOM可整形每一系列710、712中的一个或一个以上其它脉冲。可选择每一系列710、712中的脉冲的数目、每一系列710、712中的整形脉冲714的数目，和/或整形脉冲714的特定形状以控制施加到目标材料的激光能量的剂量。

在一个实施例中，整形激光脉冲714的特定形状是基于施加到AOM的RF触发信号614(见图6)的形状。举例来说，RF产生器(未图示)可用于产生RF触发信号614，以具有实质上类似于激光脉冲列700的所需时间轮廓的时间轮廓。因此，举例来说，RF产生器可经配置以从矩形脉冲切换为三角形脉冲，或将矩形脉冲与三角形脉冲组合，以产生图7A和7B所示的整形脉冲714。

在实例实施例中，第一系列脉冲710可施加到处于第一目标位置(例如，第一通路位置)的材料，且第二系列脉冲712可施加到处于第二目标位置(例如，第二通路位置)的材料。当然，技术人员从本文的揭示内容将了解，激光脉冲列700不限于第一系列脉冲710和第二系列脉冲712。此外，技术人员从本文的揭示内容将了解，第一系列脉冲710不需要包含与第二系列脉冲712相同数目的脉冲，且任一系列710、712可包含任何数目的脉冲。

除了整形至少一个激光脉冲714外，或在另一实施例中，可选择性地改变脉冲列700的CW分量。举例来说，图8示意说明根据一个实施例包含脉冲高度的变化的图7A所示的激光脉冲列700的时间轮廓。在激光脉冲列700保持在偏移值(如虚线810所说明)以上时的时间周期808期间，用加到目标材料的总热状态的偏移激光能量(例如，激光能量不返回到脉冲之间的最小值)恒定地照明目标材料。因此，图8所示的激光脉冲列700将比由图7A所示的激光脉冲列700递送的热能更高剂量的热能递送到目标材料。如上文所论述，RF产生器可经配置以整形提供到AOM的RF触发信号614以选择性地提供所需偏移。

另外，或在另一实施例中，可选择性地调节脉冲列700中的脉冲的工作循环值。举例来说，图9示意说明根据一个实施例包含瞬时脉冲宽度和脉冲重复率的变化的图7A所示的激光脉冲列700的时间轮廓。再次，可通过整形提供到AOM的RF触发信号614来实现此类调节。举例来说，RF产生器可选择性地控制RF触发信号610的RF量值和/或瞬时脉冲宽度，以在激光脉冲列610中产生对应变化。

技术人员从本文的揭示内容将了解，激光脉冲列700不限于图7A、7B、8和9所示的脉冲形状和其它脉冲列修改。实际上，可将AOM用于选择性地向激光脉冲列700提供多种不同形状和修改以便控制提供到目标材料的激光能量的剂量。此外，所述修改的一者或一者以上(例如，脉冲形状、CW偏移、瞬时脉冲宽度、脉冲高度和工作循环)可组合于单一脉冲列和/或单一系列脉冲中。

C.使用高重复率之稳定的激光脉冲列的实例

仅出于说明性目的而非以限制的方式提供以下实例。图10A和10B以图形说明当使用常规CW CO2激光和由AOM提供的稳定的脉冲列时实现的不同处理质量。图10A以图形说明使用常规CW CO2激光切入塑料材料的凹槽1000。图10B以图形说明根据某些实施例使用如本文所揭示的由用RF触发信号驱动的AOM提供的高重复率的稳定激光脉冲列切入塑料材料的凹槽1001。

如图所示，由常规CW CO2激光制成的凹槽1000具有比由稳定激光脉冲列制成的凹槽1001更宽的切口区和更显著的热效应。举例来说，对于使用常规CW CO2激光制成的凹槽1000，隅角宽度1004经观察为约314.02微米，顶部宽度1002经观察为约201.18微米，且侧部宽度1006经观察为约207.23微米。对使用CO2激光制成的凹槽1001的对应测量值包含约245.61微米的隅角宽度1014、约159.23微米的顶部宽度1012和约172.48微米的侧部宽度1016。另外，如与图10A所示的熔融和碎片1008相比图10B所示的较少熔融和碎片1018所证明，通过使用AOM减少了热效应。

借助另一实例，图11A和11B以图形说明根据某些实施例使用由用RF触发信号驱动的AOM提供的高重复率的稳定激光脉冲列在印刷电路板中钻出的通路1102、1112的横截面。在此实例中，图11A中的所切割材料为GX-3且图11B中的所切割材料为GX-13，其是可从Ajinomoto公司购得的普遍使用的电子封装材料。如图所示，尽管使用AOM与常规RF脉冲激光相比降低了峰值脉冲功率，但本文揭示的用于在相对较高重复率下产生稳定的激光脉冲列的系统和方法产生良好质量的通路。

D.从脉冲激光器产生多个射束

对于不具有足够的峰值功率的激光，分裂激光束并非将射束递送到多个射束路径的优选方法。因此，在一个实施例中，通过将激光束从单一脉冲或CWCO2激光器递送到多个处理头来改进加工处理量。传统上，脉冲列中的不同脉冲或不同脉冲的单一部分被沿不同射束路径导向不同处理头。举例来说，图12示意说明相对于导向第一处理头(头1)的第一脉冲1212、导向第二处理头(头2)的第二脉冲1214和导向射束收集器的所得激光束1216展示的由常规RF脉冲泵浦激光器产生的瞬时激光束1210的时序图。如图所示，从激光束1210的第一脉冲1218瞬时“切削”下导向第一处理头的第一脉冲1212，且从激光束1210的第二脉冲1220瞬时切削下导向第二处理头的第二脉冲1214。

在一个实施例中，通过将从单一激光脉冲瞬时切削下的多个脉冲导向各别处理头来增加脉冲重复率。举例来说，图13示意说明根据一个实施例相对于导向第一头(头1)、第二头(头2)、第三头(头3)和射束收集器的波形展示的由RF脉冲泵浦激光器产生的瞬时激光束1310的时序图。激光束1310包含第一脉冲1312和第二脉冲1314。

此实例中的AOM经配置以从激光束的第一脉冲1312瞬时切削下第一多个脉冲1316、1318、1320，并将第一多个脉冲1316、1318、1320的每一者导向各别处理头。AOM还经配置以从激光束的第二脉冲1314瞬时切削下第二多个脉冲1322、1324、1326，并将第二多个脉冲1322、1324、1326的每一者导向各别处理头。因此，使用来自第一脉冲1312和第二脉冲1314的每一者的较多瞬时宽度。然而，提供到每一处理头的脉冲重复率受激光束1310的脉冲重复率限制。如上文所论述，随着脉冲重复率增加(例如，5千赫兹以上)，脉冲激光束通常变得不稳定且开始包含CW分量。因此，从脉冲激光瞬时切削下激光束(如图13所示)可能不适于某些应用(例如，膜处理)。

图14是根据一个实施例用于从单一RF脉冲激光器1410产生多个射束的实例系统1400的框图。图14所示的系统可用于(例如)产生图13所示的波形。RF脉冲激光器1410产生通过串联布置的AOM 1412、1414、1416的激光束。系统1400使用AOM 1412、1414、1416来产生瞬时脉冲内切削以便递送图13所示的多个射束。换句话说，每一AOM 1412、1414、1416沿各别路径朝处理头偏转第一脉冲1312和第二脉冲1314的相应部分。由每一AOM 1412、1414、1416提供的偏转角度由用于驱动AOM 1412、1414、1416的RF信号(例如，图6所示的RF触发信号614)的频率确定。在某些实施例中，也可使用EOM或AOM与EOM的组合。

E.从CW或准CW激光器产生多个射束

在另一实施例中，将CW或准CW激光器与射束分配/时间整形装置(例如，AOM和/或EOM)一起使用以在多个处理头之间分配脉冲。本文揭示的系统和方法允许比由常规方法进行的多个射束的递送更快地递送多个射束。在某些实施例中，多机械加工系统中的射束分配/时间整形装置的数目也减少。因此，加工处理量增加。

图15示意说明根据一个实施例相对于导向第一头(头1)、第二头(头2)、第三头(头3)、第四头(头4)和射束收集器的波形展示的由CW激光器产生的瞬时CW激光束1510的时序图。CW激光束1510为分时的且递送到不同光学路径。在其它实施例中，准CW激光器也可用于产生激光束1510(例如，见图5)。

因为使用CW或准CW激光源，所以提供到每一路径的脉冲重复率由用于产生各别波形的AOM和/或EOM的速度确定。如上文所论述，在一个实施例中，AOM可以高达约1百万赫兹的速率切换。如果在四个处理头之间瞬时抽取激光束1510，如(借助实例)图15所示，那么提供到每一处理头的波形的脉冲重复率可高达AOM的切换率的约四分之一。

图16是根据一个实施例用于从单一CW或准CW激光器1610产生多个射束的实例系统1600的框图。图16所示的系统1600可用于(例如)产生图15所示的波形。CW或准CW激光器1610产生通过串联布置的AOM 1612、1614、1616、1618的激光束。每一AOM 1612、1614、1616、1618沿相应路径朝处理头偏转激光束1510的相应瞬时部分。如上文所论述，由AOM 1612、1614、1616、1618提供的偏转角度由用于驱动AOM 1612、1614、1616、1618的RF信号的频率确定。

图16所示的实例系统1600针对每一射束路径使用一个AOM。在此实施例中，激光束受每一AOM的衍射效率影响。另外，所使用的AOM的数目增加系统1600的成本。因此，在一个实施例中，单一AOM经配置以沿多个射束路径偏转激光束的各别部分。因此，可减少AOM的数目。

举例来说，图17是根据一个实施例用于使用较少AOM 1710、1712产生多个射束的实例系统1700的框图。每一AOM 1710、1712由两个RF信号驱动。如上文所论述，每一AOM 1710、1712的偏转角与RF信号的频率成比例。在此实例中，在第一频率(RF频率1)和第二频率(RF频率2)下驱动每一AOM 1710、1712。通过切换施加到AOM 1710、1712的RF频率，每一AOM1710、1712可将射束偏转到不同光学路径。总角偏差可由RF频率、波长和材料特性确定。与图16所示的系统1600相比，图17所示的系统1700使用一半数目的AOM将激光束提供到相同数目的头。另外，或在其它实施例中，每一AOM 1710、1712可经配置以提供不同的瞬时脉冲宽度、脉冲重复率和/或针对其激光束的每一者的脉冲整形，如上文所论述。

图18是根据一个实施例由两个RF信号驱动的实例AOM 1810的框图。在此实例中，AOM 1810包括可从弗吉尼亚州，斯普林菲尔德(Virginia，Springfield)的易索门特(Isomet)公司购得的高功率声光调制器/偏转器。AOM1810由RF电源1812驱动。在此实例中，RF电源1812包括也可从易索门特公司购得的RF驱动器/放大器RFA4060-2。

RF电源1812包含频率选择输入和调制输入。频率选择输入用于切换RF输出频率。在一个实施例中，频率选择输入由RF电源1812在内部拉低。借助实例，在频率选择输入处维持(assert)的低电平可选择约60百万赫兹，且高电平可选择约40百万赫兹。调制输入控制两个RF输出(RF1和RF2)以同时提供数字或模拟调制。在此实例实施例中，RF电源1812中的放大器的RF切换上升和下降时间约为200奈秒。每一频率下的最大RF输出由RF电源1812中的功率调节电位计设定。

图19是根据一个实施例展示有图18中说明的AOM 1810和RF电源1812的CW激光器1910的框图。如图19所示，通过将输入切换到RF控制器，依据选定频率RF1、RF2以不同角度导向激光束。

第零次与第一次之间的分离角为：

${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{SEP}}=\frac{\mathrm{\&lambda;}<\mathrm{fc}>}{v}$

高斯输入射束的光学上升时间约为：

$t_r=\frac{0.65<d>}{v}$

其中：λ＝波长；fc＝中心频率(例如，40百万赫兹/60百万赫兹)；v＝交互作用材料的声速(例如，5.5毫米/微秒(Ge))；且d＝1/e2射束直径。所属领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明的基本原理的情况下对上述实施例的细节作出许多变化。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书确定。

Claims (14)

1.一种系统，其包括：

用于产生CW或准CW激光束的激光源；

透过瞬时地分割部分的所述CW或准CW激光束而与用于产生激光脉冲列的激光源分离并位于其外部的调制器，所述调制器选择性地调制在所述激光脉冲列的中的脉冲之间的CW分量；以及

用于将所述激光脉冲列导向材料的目标位置的构件。

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括用于选择性地整形所述激光脉冲列中的一个以上脉冲的构件。

3.一种用于使用多个激光束处理材料的激光处理系统，所述系统包括：

第一处理头，其经配置以用第一激光脉冲列照明目标材料的第一位置；

第二处理头，其经配置以用第二激光脉冲列照明所述目标材料的第二位置；

激光源，其经配置以产生激光束；以及

光闸，其经配置以：

从所述激光源接收所述激光束；

将经使用接收的激光束的瞬时部份移除以同时产生所述第一激光脉冲列、所述第二激光脉冲列和所述激光束的第一剩余部分；

将所述第一激光脉冲列导向所述第一处理头；

将所述第二激光脉冲列导向所述第二处理头；以及

将所述激光束的第一剩余部分输出。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述激光源包括连续波CW或准CW激光源。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述光闸包括由第一射频RF信号和第二RF信号控制的第一声光调制器AOM，所述第一AOM经配置以基于所述第一RF信号的频率以第一角度偏转所述第一激光脉冲列，且基于所述第二RF信号的频率以第二角度偏转所述第二激光脉冲列。

6.根据权利要求5所述的系统，其进一步包括：

第三处理头，其经配置以用第三激光脉冲列照明所述目标材料的第三位置；

第四处理头，其经配置以用第四激光脉冲列照明所述目标材料的第四位置；以及

第二AOM，其经配置以：

从所述第一AOM接收所述激光束的第一剩余部分，所述第一AOM已从所述激光束移除瞬时部分，以产生所述第一激光脉冲列和所述第二激光脉冲列；

将经使用接收的所述激光束的第一剩余部分的瞬时部份移除以同时产生所述第三激光脉冲列、所述第四激光脉冲列和所述激光束的第二剩余部分；

将所述第三激光脉冲列导向所述第三处理头；

将所述第四激光脉冲列导向所述第四处理头；以及

将所述激光束的第二剩余部分输出。

7.一种激光处理方法，其包括：

将激光束提供到第一声光调制器AOM，所述第一AOM经配置以产生第一激光脉冲列、第二激光脉冲列和所述激光束的第一剩余部分；

以第一频率驱动所述第一AOM，所述第一频率经配置以沿第一光学路径偏转所述第一激光脉冲列，以便照明目标材料的第一位置；

以第二频率驱动所述第一AOM，所述第二频率经配置以沿第二光学路径偏转所述第二激光脉冲列，以便照明所述目标材料的第二位置，其中所述第一AOM在所述第一频率和所述第二频率下同时驱动；以及

将所述激光束的第一剩余部分输出。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述激光束包括连续波CW或准CW激光束。

9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括将所述激光束的第一剩余部分从所述第一AOM提供到第二AOM，所述第一AOM已从所述激光束移除瞬时部分以产生所述第一激光脉冲列和所述第二激光脉冲列。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二AOM经配置以从自所述第一AOM接收的所述激光束的第一剩余部分产生第三激光脉冲列和第四激光脉冲列。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括以第三频率驱动所述第二AOM，所述第三频率经配置以沿第三光学路径偏转所述第三激光脉冲列，以便照明目标材料的第三位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括以第四频率驱动所述第二AOM，所述第四频率经配置以沿第四光学路径偏转所述第四激光脉冲列，以便照明所述目标材料的第四位置。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述激光束包括多个激光脉冲。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括驱动所述第一AOM以便将所述激光束的脉冲的至少一第一部分导向所述第一光学路径，且将所述脉冲的至少一第二部分导向所述第二光学路径。

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