CN104254428B - 用于激光制造加工的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本实施例提供在激光制造加工期间保护一表面的方法、系统和装置。在一些实施例中，在激光制造加工期间保护一表面的方法包括：将流体938引导至正进行激光制造加工的物体320的腔318中，其中该流体不具有激光吸收性质；并且将多个激光脉冲324引导至该正进行激光制造加工的物体的壁332，其中该激光脉冲被配置为形成穿透壁326的孔330，以使至少一个激光脉冲在该流体被引导进该腔时穿过该孔并进入该腔，以使该激光脉冲同时入射到该流体和表面612上，以抑制后壁损伤。

Description

用于激光制造加工的方法和系统

本申请要求2011年12月7日Forsman等人提交的题为“METHODSAND SYSTEMS FOR USE IN LASER MACHINING”的美国临时申请号61/568,059的权益，其内容通过引用全部结合至此。

背景技术

1.技术领域

本发明一般涉及激光制造加工，且更特别地，涉及保护工件不受不想要的激光照射。

2.相关领域讨论

在激光制造加工中，令一系列激光脉冲撞击目标工件以钻出穿过该工件的孔。然而，激光能量通常要么穿过该工件，要么被该工件反射后传播到该工件的一区域或其他表面并对该工件造成损伤。例如，该激光能量对该工件上的孔的形成部分相反的工件后壁或穿过表面造成损伤。典型的减轻后壁损伤的方法包括在该工件将要钻孔的表面和后壁表面之间引入流体介质，其中该流体包括激光阻碍或吸收性质，诸如光吸收粒子、颜料粒子、染料、荧光粒子或具有光散射性质的油/水乳剂。

发明内容

本发明的几个实施例通过提供在激光制造加工期间保护一表面的方法，有利地满足了上述需要以及其他需要。在一些实施例中，在激光制造加工期间保护一表面的方法包括：将流体引导至正进行激光制造加工的物体的腔中，其中该流体不具有激光吸收性质；并且将多个激光脉冲引导至该正进行激光制造加工的物体的壁，其中该激光脉冲被配置为形成穿透该壁的孔，以使至少一个激光脉冲在该流体被引导进该腔中时穿过该孔并进入该腔，以使该激光脉冲同时入射到该流体和一表面上，以抑制后壁损伤。

一些实施例提供在激光制造加工期间用于保护多个表面的系统，包括：一保护衬底，被配置为放置在将进行激光制造加工的物体的腔内，这样执行激光制造加工的激光脉冲在穿过该物体通过激光制造加工所形成的孔并进入该腔内时入射到该保护衬底上，其中该激光脉冲被抑制不会从该孔横穿该腔射到该物体的后表面上；相对于该保护衬底放置流体源，其中该流体源被配置为引导流体至该保护衬底上。

在其他实施例中，激光制造加工的方法包括：相对于将进行激光制造加工的物体而配置激光源，其中该将进行制造加工的物体在该将进行激光制造加工的物体的一部分处具有一内部腔；控制该激光源以产生一系列激光脉冲；当执行该激光源的控制时，将流体供应至该腔内；并且控制哪些激光脉冲被引导至该物体的一部分处，在此部分处将产生孔，以使少于所有的这些激光脉冲被引导至该物体，其中被引导至该物体的脉冲之间的定时为该物体后壁提供保护不受损伤，否则将由射到该物体的激光脉冲中的一个或多个造成此类损伤。

附图简述

通过下面对其更详细的描述，结合下面附图的介绍，本发明的几个实施例的上述和其他方面、特征和优势将更为明显。

图1描绘了一将进行激光制造加工的物体的简化的横剖面图。

图2描绘了图1中的物体在激光制造加工期间的简化的横剖面图，此时一激光脉冲穿透该壁并且对一后壁表面造成损伤。

图3描绘了根据一些实施例的保护系统的简图。

图4描绘了根据一些实施例保护衬底和流体导管协作的简图。

图5描绘了根据一些实施例的保护衬底的简化透视图。

图6描绘了根据一些实施例的保护衬底的简化局部剖视图。

图7描绘了根据一些实施例的保护系统的简化透视图。

图8描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统的简化方框图。

图9描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统的简化方框图的表示。

图10A描绘了一简化方框图，示出了根据一些实施例的图9的激光系统和脉冲限幅器的示例实现。

图10B描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。

图10C描绘了一简化方框图，示出了根据一些实施例的图9的激光系统和脉冲限幅器的示例实现。

图10D描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。

图11描绘了根据一些实施例的一激光制造加工过程的简化流程图，此时提供了后壁保护。

图12描绘了根据一些实施例的一激光制造加工过程的简化流程图，此时保护了进行激光制造加工的物体的后壁表面。

图13描绘了根据一些实施例的激光制造加工物体过程的简化流程图。

图14描绘了根据一些实施例在对一物体进行激光制造加工期间保护该物体后壁的过程的简化流程图。

图15描绘了根据一些实施例的一物体在激光制造加工期间的横剖面简图。

图16A描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。

图16B描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。

图17示出了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。

图18描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统的简化方框图。

图19描绘了根据一些实施例在激光制造加工期间提供后壁保护的过程的简化流程图。

图20描绘了根据一些实施例的激光制造加工一物体的过程的简化流程图。

图21示出了一没有后壁保护的物体被激光钻孔的示例横剖面图。

图22示出了一物体被激光钻孔的示例横剖面图，此时根据一些实施例应用了后壁保护。

图23描绘了根据一些实施例的激光制造加工保护系统的横剖面简图。

图24示出了根据一些实施例的可选激光制造加工保护系统的横剖面简图。

图25示出了一种系统，在根据一些实施例提供激光制造加工的同时保护进行激光制造加工的物体的后壁表面时用于实现方法、技术、控制、设备、装置、系统、计算机等等。

图26及27示出了根据一些实施例具有保护衬底的保护系统的图。

图28示出了根据一些实施例的用于激光制造加工保护系统的保护系统透视图。

图29示出了根据一些实施例图28的保护系统一部分的横剖面简图。

图30示出了根据一些实施例图28的保护系统的透视图，涉及安装标杆，用于在一将进行激光制造加工的物体中定位该保护系统的保护衬底。

图31示出了根据一些实施例放置在一进行激光制造加工的示范物体内的图28的保护系统的一部分的局部横剖面简图。

图32示出了根据一些实施例图31的保护系统在轴A-A的横剖面简图。

图33A示出了根据一些实施例一激光保护系统一部分的横剖面简图。

图33B示出了根据一些实施例放置在一进行激光制造加工的示范物体内的图33A的激光保护系统的一部分的局部横剖面简图。

图34A示出了根据一些实施例一激光保护系统一部分的横剖面简图。

图34B示出了根据一些实施例放置在一进行激光制造加工的示范物体内的图34A的激光保护系统的一部分的局部横剖面简图。

图35示出了由于没有后壁保护执行激光制造加工一物体被激光损伤的图。

图36示出了根据一些实施例一物体在后壁保护下执行激光制造加工后没有后壁损伤的图。

在这些附图中，相同的参考字符表示相同的组件。本领域技术人员将领会到在图中的元件被简单而清晰地示出，而不必要按比例画出。例如，在图中的一些元件的尺寸相对于其他元件被夸大以帮助促进对本发明各种实施例的理解。另外，在一个商业可行的实施例中有用或必要的，普通但已被充分理解的元件经常未被描绘，以帮助为这些本发明的各种实施例提供较少阻碍的视图。

详细描述

下面的描述不应作为限制性的观念，而仅是为了描述示范实施例的一般概念的目的而作。本发明的范围应当根据权利要求确定。

在本说明书中提到“一个实施例”、“一实施例”、“一些实施例”、“一些实现”或类似语言意味着所描述的与该实施例相关的特别的特征、结构、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书中出现短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“在一些实施例中”及类似语言可，但非必要，全部适用于相同实施例。

进一步地，所描述的本发明的特征、结构、或特性可以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。在下述描述中，提供了许多具体细节，诸如编程、软件模块、用户选择、网络交易、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等的示例，以提供对本发明实施例的深入理解。在相关领域的技术人员将意识到，然而，本发明可以不使用这些具体细节中的一个或多个，或使用其他方法、组件、材料等等而实行。在其他实例中，未详细示出或描述众所周知的结构、材料、或运作，以避免模糊本发明的方面。

图1描绘了一将进行激光制造或加工的物体112的简化的横剖面图。例如，该激光制造加工可打算在预定位置116穿过该物体112的壁114激光钻孔。在某些情况下，然而，当执行该加工的激光脉冲穿透该壁114并进入该物体的腔122内并撞击进行加工的壁对面的表面120时，该激光制造加工可能对该表面120造成损伤。为简单化，在下面将该进行加工的壁对面的表面120称为后壁表面。

图2描绘了该物体112在激光制造加工期间的简化的横剖面图，此时一激光脉冲212穿透该壁114。在激光制造加工期间，该激光脉冲在壁114上形成孔214。典型地，引导一个或多个额外激光脉冲至该物体以实现期望的钻孔尺寸和/或质量。因此，那些激光脉冲中的至少一部分在初始孔建立后引导至该物体穿透该孔214，进入该腔122并且可照射到该后壁表面120上。因此，照射到该后壁表面120上的激光脉冲122可对该后壁表面造成损伤220，特别是当该后壁表面120相对靠近该孔214时。可造成的损伤程度可取决于许多因素包括，但不限于该激光脉冲212的焦点218和该后壁表面120之间的距离、该激光脉冲的强度和/或功率、该激光脉冲的色散率或角度、该激光脉冲暴露在该后壁表面120上的持续时间、偏振、脉冲能量和其他因素包括所钻孔的深度、材料、尺寸、和锥形。

注意到激光制造加工的目的典型地是打算在该壁114内生成孔214或其他间隙，并因此该穿过该孔214射到该后壁表面120上的激光脉冲212有可能造成损伤，特别是当该后壁表面相对靠近该激光焦点218时。在某些情况下，该损伤220可大到足以对外表面224造成外部损伤222和/或产生不需要的穿透该定义后壁表面120的壁的孔。因此，一些实施例提供限制和/或防止对该后壁表面120的损伤的系统、装置、方法和过程。

图3描绘了根据一些实施例的保护系统310的简图。该保护系统310包括从支撑314延伸出的保护衬底312。该支撑被配置为放置在一进行激光制造加工的物体320的腔318内，并且将该保护衬底312放置在该腔318内该激光脉冲324的路径上的位置。

在激光制造加工期间，该激光脉冲324被引导至该物体320的壁326上。例如，在某些情况下，引导一系列激光脉冲至该壁326在壁上形成孔330。当一系列激光脉冲穿透该壁，这些激光脉冲可继续横穿该腔318并射到该保护衬底312上。因此，该保护衬底312限制并且在某些情况下防止激光脉冲射到后壁表面332上，并防止对后壁表面的损伤。

在一些实施例中，支撑314可进一步包括和/或由导管结合流体源(图3中未示出)构成。因此，该流体导管314可供应流体进入该腔318，且典型地被供应，这样该流体接触到该保护衬底312。进一步地，在一些实施例中，该导管被配置为引导该流体至撞击该保护衬底312的表面。因此，来自该导管的流体与该激光脉冲射到的表面接触。该流体限制了将伴随该保护衬底材料较长梯度，否则将存在的在该表面形成的等离子体扩散从而帮助减少局部激光吸收的增加，并且在至少一些情况下帮助保持该表面的反射率以反射激光脉冲中的至少一些。反射的激光脉冲继续传播，减小强度和对该腔内表面造成进一步损伤的可能性。该流体进一步帮助散热并限制该保护衬底312的等离子体产生表面降解。进一步地，该流体可限制激光制造加工造成的材料飞溅以及飞溅造成的物体内表面涂层的潜在损伤。在某些情况下，该流体可在导管中进行冷却和增压，这样释放时其趋向凝结。

在一些实现中，该物体320可被取向成辅助除去引入该腔318中的流体和/或允许撞击该保护衬底312的多余的流体从该保护衬底上排出，其可在该保护衬底之上提供一流体流并提高该流体提供的冷却效果。例如，在一些实现中，该物体可放置成利用重力从该腔排出多余的水，其速度至少等于或超过流体导管314输送流体的速度。此外或可选地，真空力可应用于辅助除去该流体。在许多实施例中，保持流体接触该保护衬底312且流体不淹没正在钻的孔330很重要。因此，控制该流体流到该被激光照射的保护衬底312部分上，并随后进入该腔318。如果该流体流速度太慢，那么该保护衬底312可能未保持充分地图层，而如果该流速太高，那么可能很难或不可能阻止该流体进入正在钻的孔330附近。这两个互相矛盾的因素在该腔较大时较不严格。对于特定尺寸的孔的一些腔尺寸和执行钻孔的激光功率的一些实验室测试已示出，诸如使用大约2000的每秒脉冲数的脉冲频率进行激光制造加工期间，流速达到大约1m/s或更多的程度。

在一些实施例中，该保护系统310进一步包括气体导管340，其也被配置为放置在该腔318内。进一步地，该气体流导管可相对于该腔内正在钻的孔330处的部分放置。气体，诸如空气、氧气或其他适当气体可被引入该腔以限制，并在一些情况下，防止该流体导管314供应的液体进入激光制造加工形成的孔330。例如，该气体导管340的出口孔可放置以引导气体流横穿该孔330并迫使流体远离该孔。此外或可选地，在某些情况下可相对于正进行加工的孔330引导一个或多个外部气流或喷射。该内部气体喷射和/或外部气体喷射还起到防止流体进入该孔330和/或正在钻的孔附近的作用。在一些实施例中，该外部空气喷射被安排为与钻孔激光普通同轴(例如，通过聚焦该激光穿过气体输送喷嘴的孔或导管)。该外部空气喷射上的实质压力(例如，以数十磅/平方英寸来测量等等，其可取决于正在钻的孔的尺寸、脉冲频率和/或其他正在执行的加工)，结合对该内部空气喷射的非常适度的供应速度，大大帮助了从该正在钻的孔附近清除水。进一步地，对控制进入内部空气喷射的空气流很重要，这样流体被从正在钻的孔330被清除，但不会太多而将流体吹得与该保护衬底312脱离接触。

图4描绘了该保护衬底312和流体导管314协作的简图。在一些实施例中，该保护衬底312以角度412相对于该流体导管314放置。当流体离开该流体导管，其可具有足够的力直接影响该保护衬底312的第一表面414。类似地，该保护衬底312可被配置为当该保护系统310被放置在该腔318内时，该保护衬底312相对于该激光脉冲324的路径、行进方向或轴420为斜角416。这样，该激光脉冲可分散在该保护衬底312的较大区域上。虽然在一些实施例中确实如此，但其不总是必要的。例如，在某些情况下该保护衬底312可垂直于该激光脉冲324放置。该保护衬底312相对于该激光的轴420的配置、方向、角度等可以，在一些实现中，被选择为更好地与正被保护的设备协作和/或保护该设备。例如，大多数燃料喷射器的内部为锥形，并且因此，该保护衬底可相对该激光束以一角度放置以更容易地放入该腔。在其他实施例中，该保护衬底可具有可选的配置，诸如圆锥或圆锥形状、抛物线、或其他相对于该激光脉冲324的轴420具有期望角度的形状。在其他实现中，该保护衬底可具有可选的形状诸如圆形、球形、管状或其他适当形状。此外或可选地，在一些实施例中该保护衬底可以动或旋转将激光脉冲的暴露分布在更大的区域和/或增加该保护衬底的冷却。例如，在某些情况下，该保护衬底可径向对称(例如，表面具有形成的孔的管状)。进一步地，该保护衬底可，在一些实施例中，旋转以改变该保护衬底被激光照射其上的表面区域。

该保护衬底312可由许多材料中的一种或多种配置。在一些实施例中，该保护衬底312是该流体导管314的延伸。例如，可在靠近终端处切割该流体导管314以形成该保护衬底312。进一步地，切下的保护衬底312可成形和/或弯曲成期望的角度412。但在其他实施例中，该保护衬底312以期望的角度切割或形成并安装或以其他方式与该流体导管314固定。该保护衬底312的尺寸可进一步配置为取决于该腔318的尺寸、该激光脉冲324的期望高度、宽度和/或直径424。类似地，该保护导管的尺寸或直径430可取决于该腔的尺寸、以及流体期望的输送量、该激光脉冲的尺寸、该保护衬底312的尺寸和/或其他此类因素。进一步地，在一些实施例中，该保护衬底312可配置为具有表面结构、不规则、不一致和/或变化，诸如但不限于凹陷、开口、突出、隆起、尖刺、锥体、凹槽、脊、缺口、突出、粗糙化和/或其他表面结构、不规则或此类表面结构和/或不规则的组合。

在一些测试中，该保护衬底312由材料薄片制造，切割成形，之后捆扎或粘合至该导管314的终端。在某些情况下形成除所钻孔进入该腔处外提供360度覆盖的保护衬底可能是期望的。如果那样，空气和水都能通过一可旋转环在连接该导管的适当放置的槽处进入。

图5描绘了根据一些实施例的保护衬底312的简化透视图。该保护衬底312可配置为具有多个开口512、凹处、或其他此类表面结构。在一些实施例中，该保护衬底312包括开口512的网格或矩阵，这些开口贯穿该保护衬底。该保护衬底312可由许多材料或材料组合构建。例如，在一些实施例中，该保护衬底可由该流体导管314同样的材料和/或从(该导管)上切割下的材料构建。此外或可选地，该保护衬底312可由铜、镍、钢、碳、陶瓷、银、难熔金属、碳化钨、或其他此类材料或此类材料组合制成。进一步地，在某些情况下所使用的材料被选择为至少部分反射、抛光以反射和/或该激光脉冲射至其上的表面可用反射材料涂层。

如上所述，该保护衬底312的尺寸可取决于该预期执行的激光制造加工、供应进入该正进行加工的物体320的腔118的流体量和/或类型、该激光脉冲的预想直径或尺寸424和/或其横剖面面积、该加工中应用的激光脉冲的类型、强度和/或功率、在该激光脉冲下的预计暴露时间、以及其他此类因素。

例如，到目前为止，通过至少部分地遵循四种设计原理，已获得一些成功的测试结果。第一，该保护衬底这样放置以使它尽可能远离激光焦点。例如，当激光加工于一燃料喷射器时该保护衬底312可因靠在正在钻的孔对面的腔壁放置而获益(例如，在一些测试中离正在钻的孔1-3mm远)。该设计概念可规定该保护衬底应适当地成形以便这样放置。在具有足够距离的情况下，在距该后壁一个特定距离后，将该保护衬底放得更远几乎不获得收益。

第二，使用一种内在强度非常高且在软化前需要达到高温的材料(例如，铬镍铁合金(Inconel))，对于至少一些实现已经获得了较好的结果。虽然造成这种好处的精确机制尚不清楚，但可能是强度高的材料更能抵抗来自该保护衬底和流体之间在激光脉冲作用下交互中的空穴化的侵蚀。

第三，当该保护衬底中的锥形孔网格512形成时，一些材料比其他(材料)更容易形成期望的穿孔图案。对于至少一些实现，该期望的穿孔图案是一种穿孔逐渐地而非迅速锥化的穿孔图案，且典型地这些穿孔尽可能地互相挤得很近。对于保护衬底上未强加孔的网格512的情况，这种考虑则没有价值。

第四，该保护衬底被选择为足够厚，这样则该保护衬底具有用于消融的边缘。在一些测试中，该保护衬底顶部的一百微米在喷射器内钻前几个孔期间被消融，并且随后展示出慢得多的消融速度。其精确的机制尚不清楚，但可能涉及“微调”进入的激光遇到该保护衬底时的入射角。在一些实施例中，选择300um的厚度。

其他设计概念可额外或可选地加以考虑。例如，一些实施例被配置为在该保护衬底处引导该流体，这样该流体进入该衬底的开口。此外，该流体可以这样的角度并具有足够的力引导至该衬底，以确保进入大部分开口的流体达到一个或多个预定的灌装面。

图6描绘了根据一些实施例的保护衬底312的简化局部剖视图。该保护衬底312可包括贯穿该保护衬底从第一表面612至第二表面614的厚度的多个开口512。在一些实施例中，这些开口512的壁在第一表面612和第二表面614之间锥化和/或通常成圆锥形。

这些开口512的包含以及锥形配置都为该激光脉冲入射处提供了更大的表面积。同样，该激光脉冲被分布在增加的表面积上，分散了激光能量的同时提供了提高的散热。除此之外该激光能量的分散，在一些实施例中，由该保护衬底312相对于该激光脉冲以角度416定位提供。此外，随着通过该流体导管314供应的流体接触该保护衬底312，该流体可部分和/或完全充满一些或所有开口512，在该激光脉冲射入处提供增加的流体量，可提供进一步的散热并且可额外辅助控制该保护衬底312的等离子体产生表面降解。该流体典型地限制了将伴随该保护衬底材料较长梯度，否则将存在的在表面形成的等离子体扩散，从而帮助减少局部激光吸收的增加。激光吸收的增加典型地造成该保护衬底的消融增加。进一步地，当激光脉冲射到该接触保护衬底312的流体上，这些穿过该保护衬底312的孔512的延伸为该液体和/或气体提供了额外的出口。

该开口512可以各种安排放置。在一些情况下，这些开口以六角形配置放置并靠得很近。在一些实施例中，这些开口可以其他配置放置和/或这些开口512的尺寸或直径可改变。进一步地，在某些情况下，这些开口512被激光钻孔进该保护衬底312以达到期望的密度、定位和/或孔形状或配置。在一些实施例中，诸如在开口之间、在保护衬底312各区域之间或其他此类配置中这些开口的形状可改变。在一些实施例中，该保护衬底被配置为开口512在激光将要射至其上的第一表面612具有大约20-50微米的直径620。这些开口沿大约200-400微米的深度624，在第二表面614锥化到大约为5至10微米的直径622。这些开口在激光将要射到的表面上互相间隔在几个um以内。一些执行的测试在钻孔之间使用具有大约18-27um的开口入口以及大约5-10um的出口的保护衬底。具有较大或较小尺寸的孔也是可能的。在使用中且当该保护衬底顶部的100um左右被激光消融，这些开口收缩到可能10-15um且间隔增加到大约10um左右，由于该表面相对于该衬底原始表面可成更大角度，该间隔很难定义。

图7描绘了根据一些实施例的保护系统710的简化透视图。该保护系统710包括与流体导管314、气体导管340、定位固定器712、定位臂714、流体供给线716以及气体供给线718协作的保护衬底312。该流体导管314和气体导管340与该定位固定器712协作以保持该保护衬底312、流体导管314和气体导管340的定位。

进一步地，该流体供给线716和气体供给线718与该定位固定器712协作以分别向该流体导管314和气体导管340供应流体和气体。该定位臂714与该定位固定器712用例如，螺纹、螺栓、焊接、别针、螺丝、诸如此类或其组合固定。该定位臂714，在一些实施例中，进一步与一个或多个齿轮、马达等等协作以定位相对于正进行激光制造加工的物体320的定位固定器712，以及固定在该物体320的腔318内和/或在该激光脉冲路径中的保护衬底312。在一些实施例中，该物体320可选地或额外地相对于该保护系统310移动。在一些实施例中，该定位固定器712进一步配置为与该正进行激光制造加工的物体320协作。例如，该定位固定器712可包括一个或多个校准开口722、肩、插槽等等，皆配置为协作和/或辅助将要进行激光制造加工的物体320相对于该保护系统310以及该保护衬底312的定位。例如，当该物体320是燃料喷射器时，该定位固定器712可配置为紧密配合该燃料喷射器以使该燃料喷射器或该燃料喷射器的一部分向下延伸进该校准开口722和/或向四周延伸并紧密配合该定位固定器712的外部。

该流体导管314以及气体导管340采取合适尺寸并与该定位固定器712协作以允许该保护衬底312、流体导管314以及气体导管340定位为至少部分在正在进行激光制造加工的物体320的腔318内，且在一期望位置以允许该保护衬底312在该激光路径内，且该气体导管340气流沿该腔318的一内表面引导，接近该激光制造加工孔330。因此，在某些情况下，该保护衬底312、流体导管314和/或气体导管340的尺寸至少部分由该将进行加工的物体320确定。

图8描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统810的简化方框图。该激光制造加工系统810包括激光系统812、与将进行激光制造加工的物体816协作的保护系统814、移动控制和/或定位系统818(下面称为定位系统)、以及控制器820。

该控制器820可作为单个设备或多个独立设备配置，诸如一个或多个控制器，其可包括一个或多个在该激光系统812、保护系统814、定位系统818和/或整体控制器内的控制器。在一些实施例中，该控制器820包括一个或多个用于控制该激光制造加工系统810的处理器和/或微处理器结合储存代码、指令和/或软件的存储器。在一些实施例中，该控制其820可至少部分通过计算机结合一个或多个激光系统812、保护系统814以及定位系统818执行。

该激光系统812产生该激光脉冲并将该激光脉冲引导至精确影响该将要进行激光制造加工的物体816上该物体816的期望位置。典型地，该激光系统812包括光学仪器、限幅器、选择器等等以聚焦并引导该激光脉冲射到该物体816上。在一些实施例中，该激光系统812包括额外的元件和/或特征，诸如延迟路径等等以产生一个或多个激光脉冲以射到该物体816上以实现期望的激光制造加工。

该保护系统814与该控制器820和该物体816协作以对该物体在该孔或其他正发生的加工对面的部分提供后壁保护。在一些实施例中，该保护系统814供给流体进入该物体816的腔内，这样该流体对该物体816在该物体正进行激光制造加工的部分对面的后壁提供保护。该保护系统814，在一些实施例中，进一步包括后壁保护设备(在图8中未示出)，其在该物体816正在进行激光制造加工的部分和该物体正进行激光制造加工部分对面的后壁之间插入该腔。例如，该后壁保护设备可包括图7的保护系统710。在其他实施例中，该后壁保护系统可包括网状结构(例如柱、管、立方结构等)、多孔结构或其他适当结构，能够放置在该物体816内正加工的孔和该后壁之间。该保护系统814可包括额外的或可选的组件，诸如但不限于气体源及配气设备、流体源结合流体导管314、用于该流体和/或气体的一个或多个流量计、调压器、和/或其他此类组件。

该定位系统818可与该激光系统812、该保护系统814和/或该物体816协作以定位该激光制造加工系统810的组件，以在提供后壁保护的同时精确激光制造加工该物体816。该定位系统可包括一个或多个马达、齿轮、泵浦、活塞、液压装置、电缆、末端执行器、钳子、和/或其他此类设备以定位组件相对于互相之间的位置。例如，在一些实现中，该定位系统818与该物体816协作以在激光制造加工期间控制和/或保持该物体的定位和/或重定位该物体以执行进一步的激光制造加工(例如，重定位该物体以激光钻孔多个孔进入该物体816)。在其他实施例中，该定位系统818可额外或可选地与该保护系统814协作以定位该保护系统的至少一部分以精确地将流体施加如该腔、在该腔内定位保护衬底312和/或相对于正进行激光制造加工的表面定位一个或多个气体源。类似地，在一些实施例中，该定位系统可对该激光系统812或该激光系统的一部分在某种程度上提供一些控制，以精确聚焦并引导该激光脉冲至该物体816上。

图9描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统910的简化方框图的表示。该激光制造加工系统910包括激光系统912、一个或多个脉冲限幅器914和/或脉冲选择器、光束传递系统916、光学系统918、保护系统920、控制器922、定位系统924、包括气体供给928的气体供给系统926、调压器930以及在某些情况下一个或多个流量计832、以及包括流体供给938的流体供给系统936以及一个或多个流量计940.该激光制造加工系统910可在一些情况下进一步包括一个或多个传感器944以及定时器以及信号处理器946。

该激光系统912包括一个或多个激光发生器，生成适当激光脉冲以执行该激光制造加工。该脉冲限幅器914与该激光系统912协作并根据期望的脉冲定时和/或没冲频率引导期望数量的脉冲至该物体950，其为典型的预定时间周期。该光束传递系统916引导该一个或多个脉冲向该物体950、且可包括光学器件，诸如但不限于快门、望远镜、钻头、镜等等。该光学系统918典型地包括一个或多个聚焦透镜以精确聚焦该激光脉冲至该物体950上。有可能，在至少一些实施例中，在此包括两个其他要考虑的装备相关的细节。第一，可使用过程控制快门，在一些实施例中，以调节整体的钻孔时间。第二，可使用脉冲限幅器降低这些激光的发射率，从大约每秒10000次至期望的大约每秒1000-2000次。不同的激光系统可实现该期望的发射率而不需要任何外部脉冲选择设备。

该保护系统920相对于该物体950放置和/或该物体相对于该保护系统放置(例如，通过定位系统924)，这样该保护系统920可至少输送进入该物体950的腔，并从该流体供给系统936获得合适的流体，并且当适当时将气体供给系统926供给的气体输送。在某些情况下，该保护系统920和/或该气体供给系统926在该腔内靠近激光制造加工位置处供应气体流(如，空气、氧气等)。此外或可选地，一些实施例在激光制造加工位置处沿该物体950的外部提供气流。进一步地，在某些情况下该保护系统920包括该放置在该腔内且在激光制造加工期间对准激光脉冲的保护衬底312。在许多实施例中，该沿着外部的气流通常与激光同轴，因此其更垂直于该正加工的物体表面而非平行。

该控制器922可通过一个或多个计算机和/或处理器结合该激光制造加工系统910的各种组件或作为它们的一部分执行。例如，该控制器922基于该流量计932提供的反馈信息控制该气体供给928和/或调压器930；基于从该流体流量计940收到的反馈控制该流体供给938。类似地，在一些实施例中，该控制器922可对该能控制该物体950、该保护系统920、该激光系统912、该脉冲限幅器914和/或该激光制造加工系统910的其他组件或子组件相对位置的定位系统924提供至少一些控制。例如，在某些情况下，该定位系统924可定位物体950以使穿过该物体950的第一孔可在后壁被保护时进行激光钻孔，而随着该第一孔的激光钻孔该物体950可重定位，诸如旋转到将该物体950的另一个部分对齐该激光系统以便第二孔可进行激光钻孔。取决于该物体950的预期激光制造加工，该激光系统912、物体950和/或保护系统920可被放置多次，同时在该物体950上激光钻孔多个孔或预形成其他激光制造加工。

此外，在一些实现中，该控制器922可对该气体供给系统926和/或流体供给系统936至少部分提供控制。例如，该控制器922可从该一个或多个流量计932、940获得流量数据并使用这些信息控制压力和/或输送到该保护系统920的气体和/或流体的流动。如上所介绍的，在某些情况下，该气体供给系统926可引导气体流在执行激光制造加工时横跨该物体950的腔的内表面，其可帮助限制液体在激光制造加工期间进入该孔或该物体950产生其他加工的区域。类似地，该气体流可被引导横跨该物体接近激光制造加工区域的外部，可从正加工的区域除去杂物和飞溅物，还帮助减少或消除水量或其他流体进入正在钻的孔。至少在一些测试中，该外部气体喷射已经与该激光束同轴地被部署。更进一步地，在某些情况下，该光学系统918可包括气体辅助喷射并因此可使用调压器930控制气体供给量。

该一个或多个传感器944可在某些情况下提供，以检测和/或监控各种参数。例如，在一些实现中，烧穿检测器可结合保护系统920和/或相对于该腔与该保护系统920分开放置。该烧穿检测器可检测到何时激光脉冲穿透该物体950的壁并进入该腔。该检测可用于控制该激光制造加工，诸如通过调整激光脉冲的持续时间、调整激光脉冲之间的持续时间、调整激光脉冲串之间的持续时间、调整激光脉冲的强度、调整激光波长、光束成形、开孔、气体辅助和/或其他此类调整或此类调整的组合。

例如，在某些情况下将烧穿检测器结合控制激光脉冲使用。一旦激光脉冲产生穿透该物体的壁的孔，继续激光钻孔或制造加工以实现期望的激光钻孔的质量通常是较佳的。因此，每个激光脉冲的至少一部分在孔生成后被引导到该物体950上穿过该孔并射到该保护系统920的保护衬底312上。进一步地，一些实施例减少了脉冲频率，提高了脉冲或脉冲脉冲串之间的持续时间。脉冲或脉冲串之间所增加的持续时间可减少对该保护衬底和/或后壁的不利影响。然而，直到在该物体950中生成孔，提高脉冲频率并因此提高加工频率是期望的。因此可使用烧穿检测器检测在该物体950内孔的初始生成。该传感器可通知信号处理器946或直接通知脉冲限幅器914和/或控制器922以控制脉冲频率，诸如减少引导到该物体950的脉冲频率。减少的频率可取决于许多因素，诸如但不限于正加工的物体950、正加工的物体的材料、使用的保护衬底312、液体流速、希望的空穴化率、激光强度、该腔尺寸，和/或其他此类因素或此类因素的组合。该烧穿检测器或传感器944可，在一些实施例中，通过一个或多个可放置在腔内或腔外的二极管实施。此外，一些实施例进一步包括与一个或多个二极管光学协作的光纤，其中该光纤的终端远离可放置在该物体950腔内的二极管，诸如与流体导管314或气体导管340协作。

此外或可选地，可使用定时器946来预计激光烧穿。典型地，已经大约知道达到期望的烧穿所需的时间。同样，可使用该定时器946预计烧穿以便调整脉冲频率以对该后壁提供进一步的保护，同时允许迅速的激光钻孔。

图10A描绘了一简化方框图，示出了根据一些实施例的图9的激光系统912和脉冲限幅器914的示例实现。该激光系统912可包括与激光器1014协作的定时发生器1012。该脉冲限幅器914可包括第二定时发生器1018和脉冲限幅器1020。一些实施例包括光学器件1024以引导该激光脉冲沿预期路径，从而可引导到该光束传递系统916。

图10B描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。激光脉冲1030-1032生成并被引导至该物体950。脉冲1030-1032由持续时间1036分开。例如，该持续时间1036可大约为0.5ms。此外，在一些实现中，每个激光脉冲具有的脉冲持续时间在大约10ps和100ns之间的范围。由本实施例提供的后壁保护，然而，并不限于这些激光脉冲和/或定时。此外，该后壁保护实质上可配合任何激光脉冲、激光脉冲持续时间和/或脉冲或脉冲脉冲串之间的持续时间使用。例如，一些实施例为具有5ps脉冲的双脉冲、或具有100fs激光脉冲的单脉冲加工提供后壁保护。在某些情况下，该持续时间1036可基于预定加工计划表随时间变化，诸如根据检测激光脉冲突破该正加工物体950的壁、预计的时间量或其他此类因素。

参考图10A-B，该定时发生器1012可部分地安排该脉冲，第二定时发生器1018提供定时以与脉冲限幅器1020协作以根据预定脉冲频率精确引导脉冲1030-1032以实现脉冲之间的相对时间。该光学器件1024可包括适当光学器件以瞄准该激光脉冲，并可包括但不限于一个或多个波片、偏光器等等。

图10C描绘了一简化方框图，示出了根据一些实施例的图9的激光系统912和脉冲限幅器914的示例实现。该激光系统912可包括与两个激光器1014-1015协作的第一定时发生器1012。该脉冲限幅器914可包括第二定时发生器1018以及第一和第二脉冲限幅器1020-1021。一些实施例包括光学器件1024以组合或以其他方式引导该激光脉冲沿一单个路径，其可引导至可包括光学器件等的光束传递系统916。

如上所描述以及下面进一步地，在一些实施例中，该激光脉冲可在脉冲串中生成。图10D描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。激光脉冲串1040-1042生成并被引导至该物体950。这些脉冲串1040-1042包括多个激光脉冲，其中在某些情况下可增强激光钻孔和/或激光制造加工。例如，这些激光脉冲串可类似于美国专利号6,664,498中所描述的那样形成和/或使用，该专利内容通过引用全部结合至此。生成这些脉冲串1040-1042的多个脉冲可使用其他方法，诸如但不限于脉冲选择高重复率行列并将其放大，造成皮秒再生放大器以在期望正确的失配状态运行，和/或其他此类方式。

脉冲串1040-1042的脉冲被第一持续时间分开，且连续脉冲串1040-1042被第二持续时间1046分开。在一个实施例中，第一持续时间1044为大约50-200ns，而第二持续时间1046为大约0.5ms。此外，在一些实现中，每个激光脉冲具有的脉冲持续时间在大约10ps至100ns之间的范围内。每个脉冲串的每个激光脉冲之间的时间可在大约5ns和5μs之间的范围内。进一步地，连续脉冲串之间的时间大于包含每个脉冲串的每个激光脉冲之间的时间，其中每个脉冲串的第一激光脉冲和/或第二激光脉冲的强度超过正在加工的物体的损伤阀值。这些脉冲串202之间的时间由该激光的脉冲重复率确定，可在几赫兹到大约100千赫之间变化；然而，脉冲串202之间的时间实质上大于每个脉冲串202内脉冲204、206之间的时间(例如，比脉冲204、206之间的持续时间大10倍、或大100倍、或大1000倍)。再一次地，本发明提供的后壁保护实质上可用于任何激光脉冲、脉冲持续时间、脉冲之间的持续时间和/或脉冲脉冲串之间的持续时间，同时考虑到气泡形成、崩解和/或色散。

在图10D中，这些脉冲串1040-1042均被单个第二持续时间1046分开。如上所描述的，然而，该第一持续时间1044和/或第二持续时间1046可随时间变化，诸如基于预定加工计划表、诸如基于检测激光脉冲已穿透正加工的物体950的壁、预计的时间量或其他此类因素。在其他实施例中，该激光制造加工被单脉冲执行，代替或与多脉冲脉冲串协作。

参考图10C-D，该第一定时发生器1012可部分地安排该脉冲串1040的脉冲，诸如使具有从第一和第二激光器1014-1015之一生成的每个脉冲的脉冲串翻倍。第二定时发生器1018提供定时以配合第一和第二脉冲限幅器1020-1021，以根据确定的脉冲频率精确引导两个激光脉冲的脉冲串1040-1042，以实现脉冲串之间的相对时间。该光学器件1024可包括适当光学器件以组合激光脉冲，诸如但不限于一个或多个波片、偏光器等。在其他实施例中，使用单激光器1014且激光束被分开以生成具有延迟的第二脉冲，并入该路径以实现期望的脉冲串脉冲之间的持续时间1034。

图11描绘了根据一些实施例，一激光制造加工过程1110的简化流程图，此时提供了后壁保护。在步骤1112中，流体被引导进入正进行激光制造加工的物体950的腔内。典型地，该引导入墙内的流体在激光脉冲的波长不具有激光吸收或色散特性。类似地，该流体典型地实质上没有激光阻隔性质。在步骤1114中，多个激光脉冲被引导至正在进行激光制造加工的物体950的壁上。这些激光脉冲被配置为穿过该物体950的壁形成孔，这样激光脉冲穿过该孔并进入该腔，同时该流体流体被引导进入该腔，这样该激光脉冲入射到该流体和表面上以抑制后壁损伤。

图12描绘了根据一些实施例，一激光制造加工过程1210的简化流程图，此时保护了进行激光制造加工的物体950的后壁表面。在步骤1212中，一保护衬底(例如，保护衬底312)被放置在该物体950的腔内，这样该保护衬底对准预计激光路径以及预期的孔或其他将在该物体950的壁上执行的激光制造加工。

在步骤1214中，一种流体流体被引导进该腔内并到该保护衬底312上。在许多实施例中，该流体不包括激光吸收性质，且进一步地，可简单的是水(例如，非蒸馏水、冷却水、过冷水等)、乙醇、液化气(例如，液氮)或其他适当流体，能够传输激光并至少在一些情况下沸腾，这样它们能将激光的能量带走。在一些情况下，该流体可包括表面活性剂以帮助更好地弄湿该保护衬底。此外，该流体典型地不会留下必须通过额外或复杂过程清除的残留。进一步地，该流体可被引导至直接接触该保护衬底312的表面，激光脉冲射到其上。在步骤1216中，控制激光制造加工以生成该孔或其他激光制造加工进入该物体950的壁。随着该保护衬底312的精确定位，这些穿透该物体950的壁并进入该腔的激光脉冲入射到该保护衬底312以及被引导到该保护衬底上的流体上，以使该保护衬底抑制该激光脉冲从正进行激光制造加工的孔横跨该腔，射到后壁表面上。

图13描绘了根据一些实施例的激光制造加工物体950的过程1310的简化流程图。例如，该过程1310可用于激光钻孔进入该燃料喷射器内接近该燃料喷射器的狭窄尖端的多个孔，当该燃料喷射器用于发动机中时燃料将从该尖端射出。在步骤1312中，保护衬底312根据预定尺寸和形状被配置和/或构造，取决于正进行激光制造加工的物体950(例如，一燃料喷射器)、该物体尺寸、该腔的尺寸、接入该腔的可用空间和其他此类相关因素。此外，在某些情况下，该保护衬底312的尺寸可取决于预期的激光制造加工、预期的激光脉冲强度、激光脉冲的持续时间、脉冲之间的持续时间、采用脉冲串时激光脉冲串之间的持续时间、当放置在该腔内时保护衬底312的支撑(例如，流体导管314)以及保护衬底和流体导管314的耦合，以及其他此类因素。例如，在一些实施例中，该保护衬底通过加工该流体导管314成形直接从该流体导管切断该保护衬底312。该保护衬底312，在某些情况下，可相对于该流体导管314的轴弯曲，以允许该保护衬底的表面以相对于该激光脉冲路径的期望角度放置在该腔内和/或这样以使该流体导管314释放的流体至少部分引导到该保护衬底312上。

在步骤1314中，在该保护衬底312中形成一个或多个表面结构，诸如开口、和/或不规则。例如，在一些实施例中，在该保护衬底中加工、激光钻孔或以其他方法形成开口512的网格或矩阵。例如，该开口和/或凹陷网格可以靠得很近的六角形配置，这些开口和/或凹陷的横截面为锥形。在步骤1316中，该保护衬底312由该流体导管314支撑，(该导管)与该定位固定器712协作，该流体导管314进一步与该流体供给系统936的一出口协作(例如，结合流量计940的出口)。在步骤1318中，该气体导管340与该定位固定器712组装，并连接到该气体供给系统926(例如，流量计932的出口)。

在步骤1320中，将要进行激光制造加工的物体950(例如，一燃料喷射器)被放置为使该将进行激光制造加工物体的一部分将接近激活时的激光的焦点。在一些实施例中，该定位系统924可将该物体950定位在期望位置。注意到将进行激光制造加工的物体950和/或该激光器不是必须这样放置使该激光焦点218正好在将要进行激光制造加工的孔或其他间隙中央。事实上，在某些情况下将焦点不放在正形成的孔中央可能是有意并期望的。例如，该激光焦点218可引导至孔的径向中心上形成，而非轴向。在其他情况下该焦点218可能放置在该物体950外。类似地，在某些情况下，诸如使用一钻头时，该激光可以移动，例如，以绕正在加工的孔或间隙圆周旋进。在步骤1322中，该保护系统310被放置在该物体950的腔内，这样该保护衬底312对准该激光脉冲的预期路径。

在步骤1324中，激光参数为该激光系统912而设置，诸如激光功率、脉冲定时(例如，双倍脉冲定时)及其他此类相关参数。在步骤1326中，该一个或多个脉冲限幅器914被配置为设置一选择率。在一些实施例中，步骤1324和1326根据加工计划而配置，其可包括在激光制造加工期间随时间改变一个或多个激光参数和/或选择率、诸如基于预期的烧穿定时和/或响应检测烧穿。在步骤1320中，该光束传递系统916被配置为，诸如在期望时设置一钻头。

在步骤1332中，该流体供给系统936和气体供给系统926被配置为设置气体和流体流速，并被激活以开始供给流体和气体至该物体950的腔的内部。在一些实施例中，当适当时一气体被进一步输送到气体辅助喷射，诸如一气体流被沿该物体950的外部引导。在步骤1334中，一个或多个快门被设置到期望的定时且激光钻孔被激活以在该物体950上钻第一个孔。

在一些实施例中，可能在该物体950上执行多个孔或其他激光制造加工。例如，当该物体是燃料喷射器时，典型地多个孔被激光钻孔进入该燃料喷射器。因此，一些实施例包括步骤1336，其中物体950被旋转或以其他方式移动到该物体950上新的目标点。在步骤1340中，该物体950相应该激光焦点被放置。在一些实现中，该物体950的旋转和定位由定位系统924执行。在步骤1342中，该一个或多个快门被设置为期望的钻孔时间且激光钻孔被执行。当将执行进一步的激光钻孔和/或加工时，过程1310可回到步骤1336以旋转或以其他方式重定位该物体950以进行后续的激光钻孔或加工。

当激光钻孔完成时该过程继续到步骤1344，此时该保护衬底310从该腔内移开。在步骤1346中，后续的物体950相对于该激光系统912被放置。在步骤1348中，该保护系统310被插入该腔。在步骤1350中，该后续物体950相对于该激光焦点被放置。该过程1310之后可回到步骤1334以设置快门时间并执行激光钻孔。

一些实施例提供后壁保护而不将该保护衬底插入该激光脉冲和该后壁之间。在某种程度上，该正实施的保护方案通过将流体供给进入该正进行激光制造加工的物体的腔内，同时在激光制造加工期间控制激光脉冲以及激光定时。

图14描绘了根据一些实施例，在对一物体进行激光制造加工期间保护该物体950(例如，涡轮叶片、燃料喷射器或实质上任何物体)后壁的过程1410的简化流程图。在步骤1412中，流体供给系统被激活以供给流体进入该物体950的腔。典型地，供应进入该腔的流体不具有激光吸收或色散性质，且在许多情况下简单地将水供应进入该物体950的腔内。该流体和正进行保护防止损伤的后壁接触，且在一些情况下填充或填充该物体的腔。在步骤1414中，多个激光脉冲和/或脉冲串生成。典型地，这些激光脉冲在脉冲串中提供，每个脉冲串包括多个激光脉冲(例如，两个脉冲)在时间上仅由小的持续时间分开，至少与脉冲串之间的持续时间有关。在激光制造加工中这些激光脉冲串的生成以及激光脉冲串的使用在Forsman等人的美国专利号6,664,498中描述，其内容通过引用全部结合至此。

在步骤1416中，在射到该物体950上激光脉冲和/或脉冲串之间的定时被精确控制，以使激光脉冲在该后壁上产生单个或多个气泡时，一般不射到该后壁上。因此，这些激光脉冲入射到该流体及后壁表面上，该流体以及该后壁表面一起抑制后壁损伤。在一些情况下，在激光脉冲和/或脉冲串之间的定时通过根据预定的定时选择激光脉冲串的子集并引导该激光脉冲串子集至该物体950上来控制，以在与该后壁接触的流体辅助下，限制和/或防止后壁损伤。预定定时取决于由激光脉冲造成的气泡的生成和/或流体内的气穴。

图15描绘了根据一些实施例的一物体1510在激光制造加工期间的横剖面简图。激光脉冲1512通过光学器件1514等等引导到该物体1510上以执行激光制造加工，诸如激光钻孔一个或多个孔1518进入该物体1510的壁1520。随着突破该壁1520，后续的激光脉冲继续引导到该物体以使该孔1518实现期望的质量和/或宽度。同样，该被引导到该物体1510的激光脉冲的至少一部分随着该突破穿过该孔进入该物体的腔1522，且可继续横跨该腔射到后壁1526的表面1524上(其中一些物体1510的后壁1526是在该腔1522对面侧正进行激光制造加工的壁1520的延长或相同的壁)，并可能损伤该后壁。该直接射到该后壁表面1524的激光脉冲可产生该后壁1526材料的等离子体，可在该点损伤该后壁和/或降低后壁完整性、产生热气、流且在某些情况下，对该后壁的损伤造成的后壁一部分溅出产生残留。

因此，一些实施例在执行激光制造加工时引导流体1530进入该腔1522。该流体典型地不包括激光吸收性质，且在一些情况下是水、乙醇或其他适当流体。在一些实现中该流体可能包括表面活性剂以帮助湿润该后壁表面。留在该后壁表面1524上的流体1530的量可取决于该激光脉中1512的强度和/或功率、后壁表面1524到激光焦点1532之间的距离、后壁材料、激光脉冲持续时间、脉冲之间的持续时间和/或其他此类因素。该进入该腔的流体流可取决于该腔的体积、脉冲频率、预期的气泡形成、崩解和/或色散，和/或其他此类因素。进一步地，该流速可控制以防止该流体进入正激光钻孔的孔。再一次地，还可使用内部和/或外部气体喷射保持流体远离该孔。

进一步地，该激光脉冲和/或激光脉冲脉冲串之间的持续时间被进一步控制为减少潜在的，不然可能发生后壁损伤。已认定当该流体，诸如水，接触该后壁表面1524时，在该后壁表面1524的反射率得到增强。伴随增强的反射率，该流体和后壁表面一起抑制后壁损伤，此时激光脉冲射到该后壁表面1524上容易地从该后壁表面反射，且因此当该反射保持时造成如果有的任何消融、等离子体形成和/或其他后壁表面处的损伤的最小化。该反射的激光脉冲继续传播，减少强度及对该腔1522的内表面导致进一步损伤的可能性。

进一步认定，然而，该激光脉冲1512可导致在流体1530内的空穴化或气泡的形成。后壁表面1524处或接近处气泡的形成可降低该后壁表面的反射率，例如当该后壁表面处形成气泡时在该后壁表面上缺少流体1530。伴随着降低的反射率，后续的激光脉冲可导致在该后壁表面1524处的损伤和/或增加的消融，例如，由于激光脉冲射到干燥或实质上干燥的后壁表面1524部分，该处形成了气泡。因此，一些实施例通过在流体被输送进该腔内时，控制该激光脉冲在该物体表面1510上的持续时间，减少和/或消除了潜在的后壁损伤，这样一个或多个在先激光脉冲所导致形成的气泡在后续脉冲被引导至该物体时实质上或完全崩溃了。其结果就是，该流体1530接触该后壁表面1524并提供增强的反射率，减少了后壁表面的等离子体形成和/或消融。

进一步地，一些实施例额外引导气体流1536(例如，空气、氮气、氩气、氦气或其他适当气体)进入该腔1522，典型地横跨将进行激光制造加工的区域。因此，气体流1536可限制或防止流体1530进入成形的该孔1518和/或接触该孔，在某些情况下其可潜在地在该孔1518表面造成扩口。此外，一些实施例引导一个或多个气体流1540进入该孔1518和/或横跨该物体1510的外表面，在激光制造加工期间可部分消除杂质和/或抑制流体从该腔内部进入该孔。

图16A描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。一系列激光脉冲1612-1613被引导到正进行激光制造加工的物体。已发现至少在一定的激光强度和距激光焦点的距离下，气泡由于该激光脉冲1612，在该物体的腔1522的后比表面1524处形成。可能接近或邻近该后壁1524形成的气泡可导致一个或多个后续激光脉冲射由于气泡到该后壁的干燥或实质上干燥部分，这些气泡可减少后壁的反射率和/或减少液体提供的冷却作用。

因此，该激光系统可控制为这样，第二激光脉冲1613不被引导至该物体1510，直至跟随第一脉冲1612的第二持续时间1622结束。因此，该激光系统被控制为这样，后续第二脉冲1613在预期持续时间或预期的时间量1624内不被引导至该物体1510，以使实质上所有或所有接近后壁表面1524的气泡崩解或消散。再一次地，该持续时间部分基于激光强度或功率、激光焦点1532和后壁表面1524之间的距离、流体1530、实质上所有在后壁表面1524由于第一激光脉冲1612形成的气泡的形成和崩解的预计时间、以及其他此类因素定义。例如，在后续脉冲1612-1613之间的持续时间1624可为大约0.5ms。在流体中由于初始激光脉冲而产生的气泡典型地在该后壁处相对快地崩解，特别是当在后壁的激光强度相对低时。

图16B描绘了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。如上所描述的，以及如在美国专利号6,664,498中描述的，激光脉冲的脉冲串1632-1635的使用可加强激光钻孔和/或激光制造加工。已发现至少在某些激光强度下由第一持续时间1640分开的两个激光脉冲中的第一脉冲串1632在该后壁表面1524处可不产生气泡。进一步地，在激光脉冲串1632-1633之间的第二持续时间1642被选为这样，气泡在第二脉冲串1633之前不形成。在一些情况下，当流体1530位于或接近该焦点时，气泡可能在位于或接近该激光焦点1532处形成；然而，由于第一脉冲串1632，气泡典型地不会接近该后壁形成，或至少不会在第二脉冲串1633射到该后壁表面1524之前形成。因此，在第二持续时间1642跟随第一脉冲串1632后，第二脉冲串1633可被引导至该物体1510。这些第二脉冲串1633穿过该孔1518的脉冲部分将射到该后壁表面1524上，此时流体1530与该后壁表面接触并先于气泡形成。

气泡有可能响应第一组脉冲串的第二脉冲串1633而形成。因此，后续的第二组脉冲串的第三脉冲串1634在第三持续时间1644，其典型地与分隔一个脉冲串内的脉冲的第一持续时间1640相比相对大(例如，大于脉冲之间的持续时间1640的几百倍，或几千倍)并且大于第一和第二脉冲串1632-1633之间的第二持续时间1642(例如，比第一组脉冲串内的脉冲串之间的持续时间1642大5、10或几百倍)，之后被引导至该物体1510。该第三持续时间1644基于激光强度或功率、激光焦点1532和后壁表面1524之间的距离、流体1530、流体的粘度、密度、及表面张力、到后壁的入射角、流速、第一和/或第二脉冲串1632-1633在后壁表面1524形成的实质上所有气泡的形成和崩解/或消散的预期时间、以及其他此类因素而确定。例如，脉冲串1632的脉冲之间的第一持续时间1640可在大约50-200ns内，且在第一和第二脉冲串1632-1633之间的第二持续时间1642可为大约0.1ms。由第三持续时间1644分隔的脉冲串组可为大约0.5ms。因此，由两个连续激光脉冲串造成的流体内产生的气泡典型地在后壁处崩解地相对快，特别是当在后壁处的激光强度相对低时。一些实施例考虑到各种尺寸的气泡由对于各种估计尺寸的气泡的表面张力造成的崩解的估计时间。定时的适应性通过在管内创造及避免后壁损伤的测试验证。再一次地，该流体流可辅助崩解气泡和/或移动气泡远离激光射到的后壁处。

在一些实施例中，根据一些测试，激光内的强度在激光焦点比在离激光焦点大约2-3mm的后壁位置强近似大约10X和100X(例如，在后壁的激光强度可至少在一些实现中在10⁷W/cm²至10⁹W/cm²之间)。因此，在该后壁表面的气泡形成少于在激光焦点将发生的。进一步地，一单个脉冲可能在后壁表面不形成气泡，允许使用脉冲串中的多个脉冲以改善加工，同时仍限制或避免后壁损伤。注意到引导进入该腔的流体可辅助驱散并去除气泡中的一些。高速流体流动可辅助扫除至少气泡中的一些。类似地，在一些情况下，该流体流动可从激光射到的后壁处驱散或扫除并非所有的气泡中的基本上所有的气泡，可允许该激光系统实质上的连续运作，诸如脉冲串之间具有短得多的持续时间的持续激光脉冲串。例如，取决于腔的尺寸，该流动可以是在5m/s的量级上。再一次地，然而，该流速在密封的几何体中可能难以保持，诸如一些燃料喷射器几何体。

然而，本实施例提供的后壁保护不限于这些激光脉冲和/或定时。可选地，该后壁保护可以伴随实质上任何激光脉冲、激光脉冲持续时间和/或脉冲或脉冲的脉冲串之间的持续时间使用，同时考虑到激光射到处的区域内的气泡形成和气泡崩解、消散和/或移除的时间。进一步地，该脉冲开关和/或控制可类似地结合后壁保护衬底(例如，衬底312)使用。因此，脉冲和/或脉冲串控制可被使用，同时该后壁保护衬底被放置在该正进行激光制造加工的物体的腔内。

在一些情况下，该流体1530可部分进入正在激光制造加工的孔1518，并且相应地接近该激光焦点1532。该可能在接近该激光焦点1532处发生的气泡形成可在某些情况下增强激光制造加工。例如，第一脉冲串1632造成的，接近该激光焦点的气泡的形成可允许第二脉冲串1633由于气泡形成射到相对干燥的表面，在接近激光焦点处提供了增加的等离子体形成和消融，可促进激光制造加工达到期望的激光制造加工(例如，孔1518的形成)，并且可进一步防止孔内夹带流体。

图17示出了一简化定时图，表示根据一些实施例的用于执行激光制造加工的激光脉冲定时。激光系统可生成一系列脉冲串1712-1723。这些脉冲串的一个子集可被选择并被引导至该物体以根据预定的定时执行激光脉冲。在一些情况下，可基于预定定时控制脉冲限幅器以选择那些期望的脉冲被引导至该物体。例如，第一和第二脉冲串1712-1713可被选择，此时第一和第二脉冲串由第一持续时间(例如，第一持续时间1732)分隔。如上所描述的，在某些情况下，随着第一和第二脉冲串被定时，在后壁表面不形成气泡，直到第二脉冲串1713之后。可跳过一系列后续脉冲串1714-1721，不引导至该物体1510。基于气泡在后壁表面1524崩解的预期时间，确定该第二持续时间1734并且该限幅器可选择脉冲串的第二子集以引导至该物体1510，例如，第十一和第十二脉冲串1722-1723，与脉冲串集之间预期的持续时间相一致。同样，根据预定定时选择脉冲串的第二子集，以使第十一和第十二脉冲串在实质上所有或所有由于脉冲串的第一子集形成的气泡崩解且流体1530接触该后壁表面1524后才射到该后壁表面1524上。在某些情况下，一对脉冲串可从预定数量的脉冲串中选出(例如，从每十个脉冲串的集合中选择两个脉冲串)。

图18描绘了根据一些实施例的激光制造加工系统1810的简化方框图。该激光制造加工系统1810包括激光系统1812、与将进行激光制造加工的物体1816协作的保护系统1814、移动控制和/或定位系统1818(下面称为定位系统)，以及控制器1820。

该控制器820可被配置为单个设备或分离的设备，诸如包括在激光系统1812、保护系统1814和/或定位系统1818中的控制器。在一些实施例中，该控制器1820包括一个或多个处理器和/或微处理器结合储存编码、指令和/或软件的存储器以控制该激光制造加工系统1810。在一些实现中，可通过计算机结合激光系统1812、保护系统1814和定位系统1818中的一个或多个部分执行该控制器1820。

该激光系统1812生成该激光脉冲并引导这些激光脉冲，以在该物体上的期望位置处精确影响正进行激光制造加工的物体1816。典型地，该激光系统1812包括光学器件、限幅器等以聚焦和引导该激光脉冲射到该物体1816上。在一些实施例中，该激光系统1812包括额外的元件和/或特征，诸如延迟路径等等以产生一个或多个激光脉冲射到该物体1816上以实现期望的激光制造加工。

该保护系统1814与该控制器1820以及物体1816协作，以对该孔或其他正发生的加工对面的物体部分提供后壁保护。在一些实施例中，该保护系统1814供给流体进入该腔，以使该流体为该物体1816在正激光制造加工的物体部分的对面的腔的后壁提供保护。该保护系统1814进一步包括限幅器控制器(例如，脉冲限幅器914和定时器和/或信号处理器946)，与该激光系统1810协作和/或作为该激光系统1810的一部分，控制从一系列脉冲和/或脉冲串中选择脉冲和/或脉冲脉冲串的子集。因此，限幅器914、控制器1820以及信号处理器946可，在一些实现中，引导一系列脉冲或脉冲脉冲串的一个子集至该物体1816，同时防止这些脉冲或脉冲脉冲串中的一些被引导至该物体，以在保护后壁表面时控制在后壁表面1524处的气泡形成和/或气泡的崩解。在一些实现中，该保护系统1814可包括额外或可选的组件，诸如但不限于，可供给一道或多道相对于该物体1816的内部或外部气流的气体供给系统926(例如，外部同轴气体辅助喷射器、一个或多个沿外表面喷射器、和/或其他此类辅助喷射器)、供给流体进入该腔的流体供给系统936、一个或多个流量计932、940、调压器930、烧穿检测器944和/或其他此类组件。

该定位系统1818可与该激光系统1812、保护系统1814和/或物体1816协作以定位该激光制造加工系统1810的组件，以精确激光制造加工该物体1816，同时提供后壁保护。该定位系统可包括一个或多个马达、齿轮、泵浦、活塞、液压装置、电缆、终端执行器、钳子、和/或其他此类设备以互相定位组件。例如，在某些情况下，该定位系统1818与该物体1816协作以在激光制造加工期间对该物体定位和/或维持定位，和/或重定位该物体以执行进一步的激光制造加工(例如，激光钻孔多个孔进入该物体1816)。此外或可选地，该定位系统1818可与该保护系统1814协作以定位至少该保护系统的一部分以将流体精确施加进入该腔。类似地，在一些实施例中，该定位系统可对激光系统1812的定位或激光系统的部分在某种程度上提供控制，以精确聚焦并引导该激光脉冲到该物体1816上。

图19描绘了根据一些实施例，在激光制造加工期间提供后壁保护的过程1910的简化流程图。在步骤1912中，激光源被相对于将进行激光制造加工的物体(例如，物体1510)而配置。这可包括设置激光功率及其他此类参数。进一步地，这可包括该激光源、将进行激光制造加工的物体和/或该保护系统和/或衬底的定位。在一些实施例中，该保护系统被固定且该将进行激光制造加工的物体被移动到这样的位置，以使该保护衬底位于期望位置。在其他实施例中，该物体被定位在固定位置且该保护系统相对于该将进行保护的物体表面被移动到位。进一步地，该定位可基于配准器、传感器和/或将该保护系统的一个或多个部分与该将进行激光制造加工的物体的一个或多个部分接触。

在步骤1914中，流体被供给进入该进行激光制造加工的物体1510的腔内，以至少保持一层流体在后壁表面1524上。在步骤1916中，该激光源被激活。在步骤1920中，一激光脉冲的子集的选择被引导至该物体1510，其中被引导至该物体的激光脉冲之间的定时被根据激光强度、从焦点到该后壁表面1524的距离、被供给进入该腔的流体、在所供给流体中的预期气泡崩解速度、以及其他此类因素而控制。如上所描述的，在某些情况下，可使用包括多个激光脉冲的激光脉冲串，且在一些情况下脉冲串集合被引导至该物体1510，根据在该后壁表面1524形成的气泡崩解的预期时间，预定脉冲串集合之间的持续时间。

图20描绘了根据一些实施例的激光制造加工物体1816的过程2010的简化流程图。例如，该过程2010可用于激光钻孔多个孔进入一飞机或引擎部件(涡轮叶片)、燃料喷射器或其他将在一腔的至少一侧执行激光制造加工的物体，其可能将该腔的对面一侧暴露在潜在损伤下。在步骤2012中，流体输送设备(例如，喷嘴或喷射器)与固定器(例如，定位固定器712)协作并连接一流体供给设备936的出口(例如，流量计940的出口)。在一些实施例中，该过程包括步骤2014，其中气体输送设备(例如，喷嘴或喷射器)组装在该固定器(例如，定位固定器712)上，并连接该气体供给系统926的出口(例如，流量计932的出口)。

在步骤2016中，将要进行激光制造加工的物体1816(例如，一燃料喷射器)被这样定位，以使该将进行激光制造加工的物体的一部分将在该激光激活后的焦点处。在一些实施例中，该定位系统1818可定位该物体1816于期望位置。在步骤2020中，该流体输送系统被相对于该物体1816的腔定位，以在该腔内保持期望的水位。在某些情况下，该腔实质上充满流体是期望的。在一些实施例中，该气体输送设备类似地被相对于该腔内部放置，以引导气流跨过该表面将执行激光制造加工的一部分(例如，将钻孔处)。在其他实施例中，该流体和/或气体输送设备被定位，且之后该物体被实质上相对于该流体和/或气体输送设备定位。

在步骤2022中，针对该激光系统1810而设置激光参数，诸如激光功率、脉冲定时(例如，两倍脉冲定时)和其他此类相关参数。在步骤2024中，该一个或多个脉冲限幅器914被配置为设置一选择率，其可包括选择激光脉冲串的一个子集引导至该物体1816，同时引导剩余激光脉冲串离开该物体。在一些实施例中，步骤2022和2024根据预定加工计划被配置，其可包括在激光制造加工期间随时间改变一个或多个激光参数和/或选择率，诸如基于预定烧穿定时和/或响应检测到的烧穿。在步骤2026中，该光束输送系统916被配置为，诸如当期望时设置一钻头。

在步骤2030中，该流体供给系统936和气体供给系统926被配置为设置该流体和气体流速，并被激活以开始供给流体和气体进入该物体1816的腔内部。在一些实施例中，气体在合适时被进一步输送至气体辅助喷射器。在步骤2032中，该一个或多个快门被设置为期望的定时且激光钻孔被激活以在该物体1816中钻第一个孔。

在一些实施例中，在该物体1816上可执行多个钻孔或其他激光制造加工。例如，当该物体是燃料喷射器，典型地有多个孔被激光钻孔进入该燃料喷射器。因此，一些实施例包括步骤2034，其中该物体1816被旋转或以其他方式移动到该物体1816上新的目标点。在步骤2036中，该物体被放置在该激光焦点。在一些实现中，该物体1816的旋转和定位由该定位系统1818执行。在步骤1840中，该一个或多个快门被设置为期望的钻孔时间且激光钻孔被执行。当进一步的激光钻孔和/或加工将被执行时，该过程2010可返回步骤2034，以为后续的激光钻孔或加工旋转或以其他方式重定位该物体1816。

当激光钻孔完成，该过程继续到步骤2042，其中该流体输送设备和/或气体传输设备如果被放置在该腔内，可从该腔内移开。在步骤2044中，后续物体1816被相对于该激光系统1810放置。在步骤2048中，该流体输送设备被相对于该腔放置，且合适时气体输送设备可相对于该腔被放置。在步骤2048中，该后续物体1816被相对于该激光焦点放置。该过程2010之后可回到步骤2032以设置快门定时，并实施该后续物体的激光钻孔。

因此，本实施例对正进行激光制造加工的物体部分对面的表面提供保护。该保护允许对物体高度精确和精密的激光制造加工，同时保护该物体防止可能降解该物体或实质上使该物体无法使用的外围损伤。进一步地，当在制造业应用中使用时，本实施例提供的后壁保护可大幅改善生产能力，同时明显降低，如果还未消除，由于超过阀值水平的外围损伤而不得不丢弃的物体数量。此外，可实现这种保护，而不必要引入将需要有效清除的物质，且不会产生危险的废品。

图21示出了一没有后壁保护的物体2110被激光钻孔的示例横剖面图。该激光钻孔产生两个孔2112-2113或贯穿该物体2110的壁的通道。如可以看到的，在激光钻孔期间，该激光脉冲射到激光脉冲形成的孔2112-2113对面的腔2118的后壁表面2116，并且对该后壁表面2116造成明显的损伤。在某些情况下，这种损伤包括对壁和对物体结构(例如，热影响区(HAZ))的损伤，且在某些情况下该损伤可贯穿该壁至该壁2120的外部和/或穿过该壁形成一个或多个孔。取决于该损伤的程度，该进行激光制造加工的物体2110可能不能用于其预期目的或具有大幅降低的预期使用寿命。例如，激光制造加工喷射器引擎和/或燃料喷射器部分可能对损伤具有零或非常有限的容忍程度。

然而，图22示出了一物体2210被激光钻孔的示例横剖面图，此时根据一些实施例应用了后壁保护。通过提供后壁保护，一个或多个孔2212-2213，通道或其他激光制造加工可在该物体2210中被精确生成，而不损伤该孔2212-2213对面的腔2218的后壁表面2216。因此，使用后壁保护可大幅提高生产的物体的质量，提高可用于它们的预期目的的物体的生产数量，提高激光制造加工物体的使用寿命以及其他此类益处。

进一步地，一些实施例提供的后壁保护可允许该激光制造加工非常精确且高度精密。例如，在一些实施例中，可形成激光孔2212-2213，这些孔具有大约为50微米的直径2230，这些孔贯穿具有钢壁的物体，其厚度2232为大约1.4mm或更大(例如，1.0mm的壁厚度以及在45度角形成的孔)，同时没有HAZ效应。进一步地，该激光制造加工可产生多个靠得很近的孔，同时仍限制或防止后壁损伤。例如，两个孔2212-2213可形成在彼此的150μm或更小之内。此外，该后壁保护防止内部残骸接触后壁表面、防止热飞溅并限制或防止在后壁表面处暴露在热等离子体下。一些实施例进一步地，不管进行激光制造加工的材料提供后壁保护，而不需要在腔内和/或后壁表面上夹带保护材料，可能需要大量的和/或成本高的清洁来去除此类保护材料。

相对于不使用保护衬底312的实施例，那些使用保护衬底312和/或嵌入腔和/或在预期激光及后壁表面之间的保护系统310的实施例可典型地用于承受较高的激光强度和/或功率。进一步地，当保护衬底312被放置在该腔内时，执行激光制造加工时脉冲定时可配置为这样，在脉冲和/或脉冲串之间的定时相对于没有该保护衬底312时的定时可减少，且替代对脉冲串定时的控制以允许在先脉冲或脉冲串形成的气泡崩解。

图23描绘了根据一些实施例的激光制造加工保护系统2310的横剖面简图。该保护系统2310包括牺牲性的插入物或保护衬底2312、提供流体2316的流体源2314、以及一个或多个气体源2318、2320。该保护衬底2312被放置成接近或接触进行激光制造加工的物体2324的后壁表面。该流体源2314被相对于该物体的腔2326放置以便流体2316层保持在该腔内。该流体源2314，诸如导管、喷嘴等是控制流体流进入该腔的流体供给系统936的一部分。类似地，在一些实施例中，该气体源2318可为导管、喷嘴等等，是提供气体(例如，空气)进入该腔及沿该腔表面以限制或防止流体2316进入该孔2330的气体供给系统926的一部分。一些实施例可包括第二气体源2320，其为气体供给系统926的一部分或是独立气体供给系统，引导气体(例如，空气)与该激光2332同轴(注意到可能包括一个或多个额外或可选气体源，诸如供给气体横跨该物体2324外表面的喷嘴)。

流体2316典型地不具有激光吸收或色散性质并提供该保护衬底2312的冷却。激光脉冲2332随着孔继续形成穿过该孔2330射到该保护衬底2312上。同样，该保护衬底2312和流体2316在激光制造加工期间为该物体2324的后壁提供保护。在某些情况下，该流体2316被引导流过该保护衬底2312，其可从被激光射到的区域移除流体中可能形成的气泡，这样该流体仍然接触该保护衬底表面并在该表面增强反射率。该保护衬底2312可由实质上任何可承受重复暴露于激光制造加工该物体2324中所使用的激光脉冲的适合材料构成，诸如但不限于铜、镍、钢、碳、陶瓷、或其他此类材料或此类材料组合。在某些情况下，该保护衬底2312可由高反射材料构成和/或具有反射材料涂层。该保护材料2312可包括表面结构和/或不规则，诸如那些上面所描述的。在一些实施例中，该保护衬底2312可由多孔材料构成。

图24示出了根据一些实施例的可选激光制造加工保护系统2410的横剖面简图。该保护系统2410包括中空保护衬底2412以及流体源2414。该保护衬底2412相对于该进行激光制造加工的物体2432的后壁2428以腔2426被放置。该流体源2414将流体2416供给进入该保护衬底的中空部2418。该保护衬底2412由多孔材料构成，诸如多孔铜、碳等等。典型地，保护衬底中这些孔的尺寸足够小，这样流体不会轻易流出该保护衬底。当激光脉冲2420射到该保护衬底2412上，该保护衬底受热导致邻近外表面、在保护衬底的孔内和/或内部的流体沸腾产生蒸汽2422，至少通过该保护衬底的孔部分释放并且，诸如通过气流、真空等等，离开该物体2432的腔2430。在一些实现中，这些孔被配置成这样，流体被迫以期望的速度通过这些气孔(或孔，取决于该保护衬底的配置)，以保持在该激光射到其上的保护衬底2412表面上的流体。当激光射到，可能汽化的流体被通过该气孔和/或孔释放的进一步的流体代替。

该保护衬底2412，在某些情况下，被接近该后壁2428放置，且经常被尽可能靠近改后比放置，这增加了该保护衬底和激光焦点之间的距离，且考虑到该腔的结构、该流体流以及其他相关因素。在一些实现中，该保护衬底2412可被配置为旋转对称。该旋转对称保护衬底在加工中可旋转，以在加工时暴露该表面的不同部分。在某些情况下，该保护衬底可连续旋转。

在此描述的这些方法、技术、控制、系统、设备等等可用于、实施于和/或运行于与一个或多个激光源协作的许多不同类型的设备和/或系统。参考图25，示出了一种系统2510，根据一些实施例，可用于任何此类实现。该系统2510的一个或多个组件可用于执行上述或下述的任何设备、系统或装置，或此类系统、装置或设备的部分，诸如例如上述或下述的任何控制器820、922、946、1820，定位系统818、924、1818，等等。然而，该系统2510或其任何部分的使用当然不是必须的。

通过示例的方式，该系统2510可包括控制器或处理器模块2512、存储器2514、用户界面2516、以及一个或多个通信连接、路径、总线等等2520。能量源或能量供应(未示出)被包括在或结合在该系统2510。该控制器2512可通过一个或多个处理器、微处理器、中央处理单元、逻辑电路、本地数字存储器、固件和/或其他控制硬件和/或软件执行，且可被用于执行或辅助执行在此描述的方法和技术中的步骤，并控制各种激活、定位、选择、速度、持续时间、流速、压力、定时、检测、移动等。该用户界面2516可允许用户与该系统2510互动，设置参数、调整运作条件及通过该系统接收信息。在某些情况下，该用户界面2516包括显示器2522和/或一个或多个用户输入2524、诸如键盘、鼠标、轨迹球、按钮、触摸屏、远程控制等等，可以是该系统2510的一部分，或以有线或无线结合该系统。

在一些实施例中，该系统2510可进一步包括一个或多个通信接口、端口、收发器2518等等，允许该系统2510与激光制造加工系统的其他组件和/或控制器通信，在分布式网络、局域网、因特网、通信连接2520、连接其他设备的其他网络或通信渠道中和其他设备通信和/或其他此类通信。进一步地该收发器2518可配置为有线、无线、光学、光纤电缆或其他此类通信配置或此类通信的组合。

该系统2510包括基于控制和/或处理器的具有控制器2512的系统的示例。再一次地，该控制器2512可通过一个或多个处理器、控制器、中央处理单元、逻辑单元、软件等等执行。进一步地，在一些实现中该控制器2512可提供多处理器功能。

该存储器2514，可通过控制器2512存取，典型地包括一个或多个处理器可读和/或计算机可读介质，由至少该控制器2512访问，且可包括易失性和/或非易失性介质，诸如RAM、ROM、EEPROM、闪存和/或其他存储技术。进一步地，该存储器2514被示为在该系统2510内部；然而，该存储器2514可以是内部的、外部的或内部及外部存储器的组合。该外部存储器可实质上为任何合适存储器，诸如但不限于，一个或多个闪存安全数字(SD)卡、通用串行总线(USB)记忆棒或驱动器、其他存储卡、硬盘驱动器及其他此类存储器或此类存储器组合。该存储器2514可存储编码、软件、可执行文件、脚本、参数、设置、限制和/或阀值、日志或历史数据、用户信息等等。

图26示出了根据一些实施例，具有可类似于图4中的保护衬底312的保护衬底2612的保护系统2610的图。该保护衬底2612与实质上直接靠近该保护衬底的流体导管2614协作。进一步地，该保护衬底2612与该流体导管2614的中心轴以一角度放置。进一步地，该角度经常被选择为这样，该激光2620也以一斜角射到该保护衬底上。在这种配置中，流体2640(由虚线表示)从该导管终端2642排出，以该保护衬底和该流体导管2614之间的角度直接影响该保护衬底的第一表面2616。因此，该流体接触该保护衬底时改变了方向。进一步地，在一些实施例中，当存在于该保护衬底2612时，流体2640被迫进入该网格(见图5)的开口512。该导管2614可为实质上任何合适尺寸或直径2622，适合于该进行激光制造加工的物体的腔内，且允许相对于该将被保护的物体的表面精确布局该保护衬底2612。

图27示出了根据一些实施例，具有与流体导管2714协作的保护衬底2712的保护系统2710的图。在该实施例中，该流体导管2714具有相对于图26中的流体导管2614的直径2622减小的直径2722。这种缩小的实施例允许该保护系统2710用于和/或插入较小的空间和/或进入较小的将进行激光制造加工的物体。保护衬底2712从该导管2714延伸出，且典型地相对于该导管接近该导管2714的终端2742处的中心轴以一角度伸出。在使用时，该保护衬底2712被这样放置，以使该激光2620入射到该保护衬底2722上，其在一些实施例中包括多个开口512或凹处。在一些配置中，该流体导管2714还额外不同于图26的流体导管2614，在于该流体导管可包括弯曲2736，接近但隔开该流体导管2714的终端2742一段距离。该弯曲2736可进一步结合基于该进行激光制造加工的物体并且允许该保护系统2710相对于该将被保护的物体的表面而放置。因此，该弯曲2736重定向该流体，导致至少大部分流体实质上平行于该保护衬底2712表面离开该导管2714。典型地，该通过该导管2714的流体流少于通过图26中的保护系统2610的导管2614的流体流。进一步地，该流体的平行路径限制了进入开口512，如果存在，的流体量。

图28示出了根据一些实施例的，用于保护进行激光制造加工的物体表面的保护系统2812的透视图。图29示出了根据一些实施例，沿图28的保护系统2812的长度的一部分的横剖面视角简图。图30示出了根据一些实施例，图28的保护系统2812的透视图，涉及安装标杆或装置3010，用于在一将进行激光制造加工的物体中定位该保护系统2812的保护衬底2822。参考图28-30，该保护系统2812包括第一或流体输送导管2814、第二或流体去除导管2816、流体重定向元件2820、以及保护衬底2822。在一些实施例中，该保护系统2812包括一个或多个定位间隔器或配准器2830-2832。

该重定向元件2820被接近该输送导管2814而放置，且在一些实施例中由该输送导管的终端固定和/或延伸出。典型地，该重定向元件2820进一步从该输送导管延伸出，相对于该输送导管的轴成一角度，以延伸至少部分超出该输送导管的终端。该保护衬底2822接近该去除导管2816的终端被放置，且在一些实施例中由该去除导管的终端固定和/或延伸出。类似于重定向元件2820，该保护衬底2822也典型地相对于该去除导管的轴成一角度从该去除导管延伸出，以延伸至少部分超出该去除导管2816的终端。

该输送导管2814及去除导管2816被这样定位，该重定向元件2820及该保护衬底2822互相并列放置。此外，在一些实施例中，该重定向元件2820及该保护衬底2822被放置成彼此相对，这样该重定向元件2820及该保护衬底2822成一角度朝向对方。该流体2824被引入该保护系统2812且被迫通过该输送导管2814流向该重定向元件2820。至少一部分实施例且在一些实施例中，大部分流体被该重定向元件2820重定向从而朝着该保护衬底2822。在一些实施例中，该保护衬底包括开口512的网格或在此描述的其他特征。典型地，该重定向元件2820不包括开口网格。在一些实施例中，至少一定百分比的流体2824通常被该重定向元件2820相对于该保护衬底2822的表面以一斜角重定向，且具有足够力量和体积，这样一些流体被迫以一速度进入该网格的开口512，以限制或防止对该保护衬底的损伤，类似于在上面通过其他实施例所描述的保护。进一步地，通过该输送导管2814输送的流体的一些典型地通过该去除导管2816回流。例如，在一些实施例中，大约10％的流体沿该去除导管返回。可能通过该去除导管回流的流体的多少取决于该去除导管的尺寸、流体输送量、流体重定向的量以及其他此类因素。在一些实施例中国，该去除导管可替换为棒、梁或其他结构以定位该保护衬底。

该保护系统2812实质上可为任何尺寸且典型地被相对于该进行加工的物体配置。例如，在一些实施例中，横跨由配准器保证定位恰当的输送和去除导管2814、2816这两者的距离2914可在1mm至2mm的范围内(例如，1.5mm)。类似地，在一些实施例中，该输送导管和/或去除导管的直径2916可为大约100-1000微米。该输送和去除导管的直径，然而，不必要一定相同，且实质上可为任何尺寸，取决于许多因素，诸如但不限于该保护衬底2822将要放置进入的区域尺寸、期望的流体量、激光强度和/或脉冲频率、和/或其他此类因素。因此，该横跨两个导管的距离2914也取决于实现而变化，且实质上可为任何适合该进行激光制造加工的物体的腔，且同时输送足够的流体2824且对该腔的内表面(例如，后壁)提供保护的合适尺寸。

该保护系统2812被放置在一将进行激光制造加工的物体内，保护衬底2822被这样放置，以使该激光2912在穿过该物体的加工表面后，射到该保护衬底2822上。在许多实现中，该激光2912可进一步射到并烧穿该重定向元件2820。然而，由该激光造成的重定向元件2820的损伤典型地相对于其功能被最小化了，且不会有害地干扰该重定向元件2820重定向该流体2824流向该保护衬底2822的能力。

这些配准器2830-2832沿至少该保护系统2812的长度的一部分分隔开。在一些实施例中，这些配准器沿导管2814、2816被安全定位，例如，通过环氧树脂2840、焊接、粘合剂、夹钳、或其他此类材料或结构。这些配准器被配置为，至少在一些实施例中，具有的尺寸允许至少一些配准器被插入该将进行激光制造加工的物体，并相对于该将被保护物体的表面帮助定位和保持该保护衬底2822的一部分。此外，在一些实施例中，这些配准器2830-2832进一步保持该输送导管2814相对于该去除导管2816的定位。

图31示出了根据一些实施例，放置在一进行激光制造加工的示范物体3110(例如，燃料喷射器)内的图28的保护系统2812的一部分的局部横剖面视角简图。图32示出了根据一些实施例，图31的保护系统2812在轴A-A的横剖面视角简图。该保护衬底2822的定位在许多实施例中是关键的，部分由于该保护衬底相对小的尺寸、用于执行加工的激光器的小尺寸、以及在许多情况下该进行激光制造加工的物体、和/或该保护系统和保护衬底可以放入的区域或腔的小尺寸。因此，这些配准器2830-2832可配置为该保护衬底2822提供相对于该进行激光制造加工的物体3110的额外定位。这些配准器可实质上为任何配置和/或形状，取决于将进行激光制造加工的物体以及该保护将插入的腔。

该保护系统2812被放置成这样，在图31-32的示例中，该重定向元件2820以及保护衬底2822邻近该物体3110且在某些情况下接触该物体3110的内表面。进一步地，在一些实现中，该保护系统2812被配置为这样，该保护衬底2822和/或该重定向元件2820的终端打算接触该物体3110(例如，在封闭端3112)以帮助在该物体的腔内配准和/或定位该保护系统2822。此外，当插入一些物体3110时，该物体放置该保护衬底处的形状和/或配置可造成该重定向元件2820和/或该保护衬底2822弯折或互相靠近。因此，在一些实施例中，在该物体3110的内表面以及该重定向元件2820和/或该保护衬底2822的外表面之间可能仅有极小的或没有空间。

进一步地，这些配准器2830-2832额外辅助定位该保护系统2812以及保护衬底2822在相对于该进行激光制造加工的物体3110的期望位置。在一些实施例中，一额外的配准器可被放置以确保该保护衬底2822仅以期望深度插入该腔。其他此类配准器、结构或其他测量设备可用于定位该保护系统2812和保护衬底2822。

如图31-32的示例所示，该物体3110具有圆柱形配置，具有圆截面且向封闭端3112的点锥化。该激光制造加工，在该实现中，将接近该封闭端发生。在该配置中，这些配准器2830-2832可具有普通的圆形配置以对应普通的圆截面。如图32所示，该配准器2830具有普通的圆形外圆周长3214且包围该输送和去除导管2814、2816。再一次地，在一些实施例中，这些配准器2830-2832的形状可由保护系统2812将要插入的腔的形状决定。例如，当该腔的尺寸相对小时，该间隙3124可非常小(例如，200微米或更小)。在一些实现中，在导管和物体3110的内表面之间可能没有配准器的部分。

此外，在一些实施例中，一个或多个配准器2830-2832可包括一个或多个切口3216、开口或其他此类结构，或由网格或其他多孔材料构成。这些切口3216(或其他此类结构)允许流体2640通过这些配准器离开进行激光制造加工的物体3110。注意到图32示出了实质上位于配准器2830圆形直径中心的输送和去除导管2814、2816。在其他实施例中，然而，该输送和/或去除导管可相对于该配准器2830偏离中心。例如，该输送和去除导管可定位为偏离中心且靠近该配准器2830的外圆周长3214或甚至位于该外圆周长上。这种配置，在一些实施例中，可允许该保护衬底2822被放置地距该激光2912焦点更远，减少激光在该保护衬底上的强度。

这些配准器2830-2832实质上可由任何相关的材料构成，该材料可按期望的形状来形成和/或进行加工，可与导管协作，且可承受流体及其导致的温度。例如，在一些实现中，这些配准器可由金属或金属合金、塑料、陶瓷、玻璃、硅、或其他此类材料或材料组合组成。

返回参考图30，该保护系统2812穿过该安装装置3010的通道或钻孔3012并被引导进入该物体3110的腔内。在一些实施例中，该安装装置3010进一步包括夹钳3014或其他此类设备以确保该保护系统2812在以期望位置和/或深度插入该物体3110时，进入固定位置。如上所描述的，该输送导管2814可包括流体接头3016以结合流体源供应流体2824进入该保护系统2812，并相应进入该进行激光制造加工的物体3110的腔。还可包括一安装结构3020，以相对于固定该将进行激光制造加工的物体3110的固定器定位该安装装置3010。在一些实施例中，当该物体将在多个位置进行激光制造加工或钻孔时，一旦该保护系统2812被放置进入该物体3110并相对于该激光2912对准，该物体3110可被绕该保护系统2812旋转。因此，该激光系统和保护系统不需要进行复位。

进一步地，该保护系统2812可重复用于许多激光制造加工(例如，单个物体中的多个激光钻孔)且典型地用于许多不同物体(例如，多个物体，每个物体具有多个激光钻孔)。有许多因素影响保护衬底2822和/或保护系统2818的可使用次数，诸如但不限于激光2912的强度、该保护衬底2822距离该激光2912焦点的距离、该激光的脉冲类型、检测激光穿透该物体的加工表面的精确度以及其他此类因素。

在执行激光制造加工时，在某些情况下其可按照上面描述的一个或多个过程、方法和/或控制系统的使用执行，该激光2912可被引导至该物体3110的一个或多个期望位置(例如，接近该物体的封闭端3112)。一旦该物体3110的壁上形成孔3114，该激光进入该物体的腔且可射到对面或后壁3116上。该保护系统2812被放置在该腔内，具有保护衬底2822，这样该激光2912入射到该保护衬底上。如上所描述的，该流体2824被该重定向元件2820重定向以影响该保护衬底2822被激光射到的表面上。该流体可增强该保护衬底的反射率、驱散激光2912造成的热、限制在该保护衬底表面形成的等离子体扩散从而帮助减少局部激光吸收的增加、并提供其他益处。

一些实施例可进一步包括外部气体辅助喷射源3120，在一些实现中其与该激光2912同轴。该气体源3120可引导气体(例如，空气)流向进行激光钻孔的孔3114，部分去除在激光制造加工器件的杂物和/或抑制腔内的流体2824进入已经钻孔的孔。在一些实施例中，该保护系统310进一步包括气体导管340，其也被配置为放置在该腔318内。进一步地，该气体流导管可被相对于该腔正进行钻孔的孔330处的部分放置。气体，诸如空气、氧气或其他合适的气体可被引导进入该腔以限制，并在某些情况下，防止输送导管2814提供的液体进入激光制造加工已经形成的孔3114。在一些实施例中，该重定向元件2820针对该气体流(例如，来自外部气体辅助喷射源3120和/或来自内部气体辅助喷射源，如果其存在)提供额外的保护。

图33A示出了根据一些实施例，一激光保护系统3312一部分的横剖面视角简图。图33B示出了根据一些实施例，放置在一进行激光制造加工的示范物体3110内的图33A的激光保护系统3312的一部分的局部横剖面视角简图。该保护系统3312包括图28-32的保护系统2812并进一步包括同轴对齐的内部气体辅助喷射源3314。在一些实施例中，该内部气体辅助喷射源3314包括导管或保护系统2812放置于其中的管。气体3316(例如，空气、氮气等)被引导围绕该保护系统2812以从接近该重定向元件2820和保护衬底2822的该内部气体辅助喷射源3314的终端3320排出。气体供给量和/或气体供给压力可变化，取决于该实现。典型地，然而，该压力被维持在某一水平以避免将流体2824吹离该保护衬底2822，同时辅助防止该流体进入正进行激光钻孔的孔3114(诸如此类)。在一些实施例中，例如，该气体可以小于15磅/平方英寸的压力供给。在一些实施例中，该保护系统3312可伴随图30的安装装置3010、图7的定位固定器712、和/或其他此类安装或定位系统使用。

在一些实施例中，该保护系统3312可包括类似于图28和31中的第一组配准器2830-2831以相对于该内部气体辅助喷射源3314的管定位该输送和去除导管。一些实施例额外包括第二组配准器3330-3331，被配置为，至少部分，相对于该进行激光制造加工的物体3110定位该保护系统3312。再一次地，该第二组配准器3330-3331允许气体3316穿过或围绕这些配准器。例如，在一些实施例中，该第二组配准器3330-3331可包括一个或多个切口、孔或其他此类结构以允许气体穿过。

再一次地，在激光制造加工期间，该激光2912生成穿过该物体3110的壁的孔3114，该保护衬底2822被这样放置，以使该激光射到该保护衬底上。如上所描述的，该激光可进一步在该重定向元件2820中造成孔，但该保护衬底2822为该物体的对侧表面提供保护。该重定向元件2820继续重定向流体，同时提供一些保护，来自于气体驱散来自该保护衬底2822的表面的逆流流体量。

图34A示出了根据一些实施例，一激光保护系统3412一部分的横剖面视角简图。图34B示出了根据一些实施例，放置在一进行激光制造加工的示范物体内的图34A的激光保护系统3412的一部分的局部横剖面视角简图。该保护系统3412包括延伸到封闭端3416的流体导管3414。还进一步包括保护衬底3422，且典型地被接近该封闭端3416定位。在一些实施例中，该保护衬底3422包括开口512的网格、为多孔的和/或以其他方式允许流体2824穿过该保护衬底的外部。进一步地，在一些实施例中，该保护衬底可相对于该导管3414安排为成一斜角和/或可取决于该激光2912的期望角度。该流体2824被供给至该导管3414的内部，具有足够压力导致该流体通过开口312的网格流出该保护衬底3422。

在一些实施例中，该保护衬底3422在形成该形成进入其中的孔的网格的封闭端的帽3424内形成。该保护衬底实质上可形成为以实质上任何角度相对于该导管3414，且典型地取决于将进行激光制造加工的预期物体以及激光进入该腔的角度而形成。此外，在一些实现中，因为该帽3424的厚度，该保护衬底3422的厚度相对于该道观尺寸可增加。在一些实施例中，凹处或腔3426可在该帽3424内形成，以形成该保护衬底3422的厚度。类似地，在一些实施例中，该凹处3426相对于该导管3414的角度可相当于该保护衬底的外表面的角度。在其他实施例中，该凹处3426的角度可偏离该保护衬底的角度，造成该保护衬底厚度变化。该帽和/或保护衬底实质上可由任何合适材料构成，诸如上面所描述的。例如，在一些实施例中，该帽3424和保护衬底3422可由构成。

该保护系统3412被放置在将进行激光制造加工的物体内，所放位置这样，以使该激光2912射到该保护衬底3422以及排出经过该保护衬底的流体2824上。在一些实施例中，该保护衬底3422被放置在距该激光焦点最大距离，但仍适合于为该物体对侧表面提供保护处。进一步地，在许多实施例中，该导管3414以及该帽3424的直径可能小于一些其他保护系统。例如，在一些实施例中，该导管3414的直径可能小于100微米，且在一些实施例中小于50微米。这可允许该保护衬底3422放置在，至少在一些配置中，进一步远离该激光2912的焦点。一些实施例进一步包括一个或多个间隔器或配准器2830-2831。再一次地，这些配准器2830-2831可为该保护衬底3422相对于该将进行激光制造加工的物体3110的壁提供精确的定位。进一步地，这些配准器可配置为具有切口、开口或其他结构以允许流体2824离开该物体3110。

图35示出了由于没有后壁保护执行激光制造加工，一物体3110被激光损伤3512的图。图36示出了根据一些实施例，在使用后壁保护时执行激光制造加工后，没有后壁损伤的物体3110的图。因此，本实施例的保护系统为进行激光制造加工的物体提供了明显的保护。

上面或下面描述的这些实施例、方法、过程、途径、和/或技术中的一个或多个可在一个或多个计算机程序中执行，可通过基于处理器的系统执行。通过示例的方式，这样的基于处理器的系统可包括基于处理器的系统2510、计算机等等。这样的计算机程序可用于执行上面或下面描述的方法、过程和/或技术的各种步骤和/或特征。也就是说，该计算机程序可调整为造成或配置一基于处理器的系统以执行并实现上面或下面所描述的功能。例如，这样的计算机程序可用于执行上面或下面描述的步骤、过程或技术中的任何实施例，以在激光制造加工时保护物体的后壁表面。作为另一个示例，这样的计算机程序可用于执行使用上面或下面描述的实施例、方法、过程、途径，和/或技术中的任何一个或多个的，任何类型的机械或类似功用。在一些实施例中，该计算机程序中的程序代码模块、循环、子程序等等可用于执行上面或下面所描述的方法、过程和/或技术中的各种步骤和/或特征。在一些实施例中，该计算机程序可存储或嵌入计算机可读存储器或记录媒体或媒质，诸如任何再次描述的计算机可读存储器或记录媒体或媒质。

在本说明书中描述的许多功能单元已被称为系统、设备或模块，是为了更特别地强调它们执行的独立性。例如，系统可能作为硬件电路执行，包括常说的VLSI电路或门阵列、现成的半导体诸如逻辑芯片、晶体管，或其他分立元器件。系统还可以在可编程硬件设备中执行，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等等。

系统还可以在软件中执行，通过各种类型处理器执行。被认同的可执行系统可，例如，包括一个或多个计算机指令的物理或逻辑块，可，例如，组织为一目标、程序、或功能。然而，被认同的系同的可执行档不需要物理上位于一起，而可包括存储在不同位置的不同指令，当逻辑上结合时，则包括了该系统并实现该系统的预定目标。

的确，一可执行编码的系统可为单个指令、或许多指令，且甚至可分布在多个不同代码段、不同程序中，并跨过多个存储设备。类似地，运行数据在此可在系统中标识并示出，且可以任何合适的形式嵌入并以任何合适的数据结构类型组织。这些运行数据可作为单数据集收集，或分布在不同位置，包括分布在不同存储设备，并可能，至少部分，仅以系统或网络上的电子信号存在。

一些提供激光制造加工的方法的实施例包括：将保护衬底定位于将进行激光制造加工的物体的腔内，以使执行激光制造加工的激光脉冲入射到该保护衬底的第一表面上，此时该激光脉冲穿过物体中的孔并进入该腔，并且抑制该激光脉冲射到该物体从该孔横跨该腔的表面；引导流体到该保护衬底的第一表面上，此时该激光脉冲射到该第一表面上；并在定位该保护衬底于该物体的腔内后，引导激光脉冲至该物体的第一表面。在一些实现中，该流体被流体源输送进入该腔时，在该激光脉冲的波长实质上没有激光阻碍性质。

其他实施例提供系统，在激光制造加工期间保护物体的后壁或其他表面。这些系统可包括：激光系统，配置为对物体执行激光制造加工；控制系统，与该激光系统协作；以及流体源，被配置为相对于将进行激光制造加工的物体的腔定位，并且引导流体进入该物体的腔内；其中该控制系统被配置为这样控制该激光系统，使该激光系统生成一系列激光脉冲并控制这些激光脉冲系列中的哪些被引导至该物体将产生孔的部分，以使少于所有的激光脉冲被引导至该物体，其中被引导至该物体的脉冲之间的定时为该物体后壁提供保护免受损伤，否则(此类损伤)将由被引导至该物体的激光脉冲中的一个或多个造成。

虽然通过特定实施例、示例及其应用的方法，描述了在此公开的本发明，对于那些本领域的技术人员可进行许多修改和变更，而不离开本发明权利要求中提出的范围。

Claims (13)

1.一种在激光制造加工期间保护一表面的方法，包括：

将流体引导至正进行激光制造加工的物体的腔中，其中，所述流体不具有激光吸收性质；

将多个激光脉冲引导至正进行激光制造加工的物体的壁，其中，所述激光脉冲被配置为形成穿透所述壁的孔，以使至少一个激光脉冲在所述流体被引导至所述腔中的同时穿过所述孔并进入所述腔，以使所述激光脉冲同时入射到所述流体和一保护衬底的表面上，以抑制后壁损伤；以及

将具有所述表面的所述保护衬底放置在所述腔内，以使穿过所述孔并进入所述腔的所述至少一个激光脉冲入射到所述保护衬底的所述表面上，其中，所述保护衬底包括延伸穿过所述保护衬底的厚度的孔的网格；

其中，引导所述流体进入所述腔包括引导所述流体与所述保护衬底的所述表面相接触。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，放置所述保护衬底包括：

将流体重定向元件与所述保护衬底并列放置；

将所述流体引导至与所述保护衬底的所述表面相接触包括引导所述流体接触到所述流体重定向元件，其中，所述流体的至少一部分被所述重定向元件重定向，以一斜角接触到所述保护衬底的所述表面。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

使所述保护衬底相对于所述激光脉冲的方向旋转，以使所述激光脉冲分布在所述保护衬底上。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，引导多个激光脉冲至所述物体的壁包括：

产生一系列激光脉冲；并且

控制哪些激光脉冲被引导至所述物体，这样少于所述一系列激光脉冲中所有的激光脉冲被引导至所述物体。

5.一种用于在激光制造加工期间保护表面的系统，所述系统包括：

保护衬底，被配置为放置在将进行激光制造加工的物体的腔内，这样执行激光制造加工的至少一个激光脉冲在穿过所述物体通过激光制造加工而形成的孔并进入所述腔内时入射到所述保护衬底之上，其中，所述至少一个激光脉冲被抑制不从所述孔横穿所述腔射到所述物体的后表面上；

相对于所述保护衬底而放置的流体源，其中，所述流体源被配置为引导流体至所述保护衬底上；以及

其中，所述保护衬底包括一表面，以使穿过所述孔并进入所述腔的所述至少一个激光脉冲入射到所述保护衬底的所述表面上，其中，所述保护衬底包括形成于所述保护衬底的所述表面中且延伸穿过所述保护衬底的厚度的孔的网格；

其中，在引导所述流体至所述保护衬底上的过程中所述流体源引导所述流体与所述保护衬底的所述表面相接触。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述激光脉冲的波长处，由所述流体源输送至所述腔内时，所述流体实质上没有激光阻隔性质。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述流体包括水、乙醇、以及液氮中的一种或多种。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述保护衬底的所述表面被配置为相对于所述激光脉冲的方向以一斜角放置。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，邻近所述流体源的出口孔而放置所述保护衬底，以使所述流体直接撞击所述保护衬底的所述表面。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述网格的孔各自沿每一个孔的轴逐渐锥化。

11.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流体源包括流体输送管和相对于所述流体输送管的一端而放置的重定向元件，其中，所述重定向元件与所述保护衬底并列放置，并被配置为重定向所述流体的至少一部分以接触所述保护衬底的所述表面。

12.如权利要求11所述的系统，进一步包括：

一个或多个配准器，至少放置在所述流体输送管附近，其中，所述一个或多个配准器被配置为相对于所述物体的后表面放置所述保护衬底，以使所述激光射到所述保护衬底上。

13.如权利要求11所述的系统，进一步包括：

内部气体辅助喷射源，放置在邻近所述重定向元件的一段流体输送管的至少一部分附近并与其同轴对齐，其中，所述内部气体辅助喷射源被配置为相对于所述物体通过激光制造加工所形成的孔释放气流。