CN105142853B - 用于加工蓝宝石的激光系统和方法 - Google Patents

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Abstract

使用在准连续波(QCW)模式下操作的连续波激光器(在下文"QCW激光器")以发出在约1060nm至1070nm的波长范围内的连贯的激光脉冲来执行对蓝宝石的激光加工。可以通过较低占空比(例如，在约1％和10％之间)并且在诸如氩或氦的惰性气体气氛中执行使用QCW激光器对蓝宝石的激光加工。使用QCW激光器对蓝宝石的激光加工可以进一步包括使用具有较短波长和/或脉冲持续时间的辅助激光器以改变蓝宝石衬底的特性以形成吸收中心，所述吸收中心便于将QCW激光器的激光脉冲耦接进入蓝宝石中。

Description

用于加工蓝宝石的激光系统和方法
交叉引用相关申请
本申请要求2013年2月28日提交的序列号61/1770,816的美国临时专利申请的权益，所述专利申请通过引用而被完全地纳入本文。本申请还与2014年2月28日提交的序列号61/1945,911的美国临时专利申请(代理人案号IPGM006P)相关，所述专利申请的名称为：使用具有独特波长和/或脉冲持续时间的多激光束的多光束激光加工(MULTIPLE-BEAM LASERPROCESSING USING MULTIPLE LASER BEAMS WITH DISTINCT WAVELENGTHS AND/OR PULSEDURATIONS)，所述专利申请与本案同时提交并且通过引用而被完全地纳入本文。
技术领域
本发明涉及使用在约1060-1070nm(纳米)的波长范围内的激光器以加工蓝宝石，并且更具体地，涉及利用在准连续波模式("QCW")下操作的调制单模("SM")光纤激光系统加工蓝宝石的激光器。
背景技术
诸如蓝宝石(A1203)的硬质材料用于许多工业应用中，诸如光学窗口、防止磨损的硬质材料和用于半导体发射装置的缓冲材料等。用于处理或加工蓝宝石衬底的常规机械方法包括金刚石划片和刀片切块。当使用这些方法时，例如，当制造LED时，划片的较低深度可以导致折断衬底，这降低了产品收得率。与刀片切块相关联的其它问题包括碎屑的形成(这可能要求切割后清洗)、引进衬底中的应力和被认为是截口的切口的相对较大宽度。
因为激光加工方法提供对于大量生产更高效的非接触式过程，因而已经在努力使用激光加工方法以增加效率。激光划片切割深度还可以被控制以在折断过程中减少晶片上的应力。并且，激光划片便于划片在数微米的有源特征中精确定位以及具有更少碎屑的狭窄划片宽度。因而，与传统的机械方法相比，激光加工具有增加的生产量、较低成本、容易使用和较高产量的整体优点。
然而，当使用激光器加工时，某些材料存在挑战。蓝宝石的带隙例如约为8eV，并且在通常较低强度的照度下，蓝宝石从5000nm到约300nm是光学透明的。因此，对蓝宝石的常规激光加工已经使用更易于在蓝宝石中被吸收的激光器，诸如在约157nm和约355nm之间的波长范围内操作的DUV和UV激光器。
用于蓝宝石的激光加工的一个技术涉及烧蚀，所述烧蚀是材料的由材料的整体加热和雪崩电离的组合所引起的汽化。具有纳秒脉冲宽度的(例如，皮秒和较短脉冲宽度的)超速激光器和/或Q开关激光脉冲器可以用于发出具有能够烧蚀蓝宝石的较高峰值功率的脉冲。较高强度驱动非线性、多光子吸收过程，所述非线性、多光子吸收过程激发材料中的电子并且直接地断开化学键。然而，因为来自激光束的吸收的热具有时间以扩散进入衬底中，因而较高峰值功率可能热损坏切口边缘。
另一激光加工技术涉及在蓝宝石内部沿着内部变形区域划片和折断。例如，皮秒激光器的输出可以被聚焦在蓝宝石衬底内侧以在没有影响顶部表面和底部表面的情况下在衬底中产生裂缝。一旦这些裂缝被产生，则单独的部件可以使用诸如带膨胀的机械方法从衬底被断开。然而，该两步过程可以是耗时的和成本效益差的。
用于激光加工具有较低吸收系数的材料的其它技术包括水射流式激光加工。水射流式激光加工涉及将激光束聚焦到极细的、低压水射流中，所述极细的、低压水射流然后将激光束引导到晶片上。诸如激光器系统的水射流式激光加工系统可以防止热损坏和污染，但是也涉及更复杂的和更昂贵的系统。。在1064nm下操作的Q开关掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)激光器和在532nm下操作的倍频掺钕钇铝石榴石激光器特别适于水射流引导切割技术。
上述用于蓝宝石的激光加工的现有技术遭受一些相同的缺陷。特别地，激光脉冲器的成本较高。并且，用于UV切割的波长要求晶体的使用，所述晶体可能具有较短的有效寿命并且可能存在维护这些激光器的问题。虽然，可以使用受激准分子激光器，但是这些激光器通常具有较大尺寸和较低效率。
因此，存在对于一种激光系统和方法的需要，所述激光系统和方法以有时效的和成本效益好的方式在减少切口边缘缺陷和增加速度的情况下以约1060-1070nm的波长切割蓝宝石衬底。
发明内容
与实施例一致，方法被提供用于对蓝宝石衬底行进激光加工。所述方法包括：周期性地启动电源以使连续波激光器产生脉冲，从而在准连续波("QCW")模式下操作激光器，以便发出波长在约1060nm和约1070nm之间的范围内的连贯的激光脉冲；将激光脉冲聚焦在蓝宝石衬底处；并且通过激光脉冲对蓝宝石衬底进行激光加工。
与另一实施例一致，激光加工系统被提供用于对蓝宝石衬底行进激光加工。激光加工系统包括光纤激光器和控制器，所述光纤激光器被构造成用于在准连续波("QCW")模式下操作以便以在约1060nm和约1070nm之间的波长发出连贯的激光脉冲，所述控制器耦接到光纤激光器，用于将电力周期性地切换到SM光纤激光器以使光纤激光器在QCW模式中以在约1％和约10％之间的范围内的占空比产生脉冲。激光加工系统还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜被构造成用于将激光聚焦在蓝宝石衬底上以加工蓝宝石衬底；激光头，所述激光头被构造成用于将聚焦后的激光引导到蓝宝石衬底并且包括用于将惰性气体与激光一起传输到蓝宝石衬底的喷嘴；和气体传输系统，所述气体传输系统被构造成用于将惰性气体传输到激光头中。
与另一个实施例一致，多光束激光加工系统被提供用于对蓝宝石衬底行进加工。多光束激光加工系统包括：辅助激光器，所述辅助激光器用于生成具有波长和脉冲持续时间的辅助激光束，使得蓝宝石衬底充分吸收辅助激光束以改变蓝宝石衬底的特性；准连续波(QCW)光纤激光器，所述准连续波光纤激光器用于生成具有在约1060nm和约1070nm之间的波长的加工激光束，其中辅助激光束的波长小于加工激光束的波长；和光束组合器，所述光束组合器用于将辅助激光束和加工激光束引导到工件上的目标位置处，使得辅助激光束在形成吸收中心的目标位置处改变蓝宝石衬底的特性，并且使得加工激光束在目标位置处耦接到形成在蓝宝石衬底中的吸收中心内，以在目标位置处完成对蓝宝石衬底的加工。
附图说明
通过研读下文详细的描述连同附图将更好理解这些和其它的特征以及优点，其中：
图1是与本发明的实施例一致的、使用准连续波(QCW)激光系统来切割蓝宝石材料的激光加工系统的示意图。
图2A和2B是与本发明的实施例一致的、图示具有使用QCW激光系统形成的划片线的蓝宝石衬底的图像。
图3是与本发明的另一实施例一致的、多光束激光加工系统的示意图。
具体实施方式
使用在准连续波(QCW)模式下操作的连续波激光器(在下文"QCW激光器")以发出波长在约1060nm至1070nm的范围内的连贯的激光脉冲来执行与本发明的实施例一致的对蓝宝石的激光加工。可以以较低占空比(例如，在约1％和10％之间)并且在诸如氩或氦的惰性气体气氛中执行使用QCW激光器对蓝宝石的激光加工。使用QCW激光器对蓝宝石的激光加工可以进一步包括使用具有较短波长和/或脉冲持续时间的辅助激光器以改变蓝宝石的特性以形成吸收中心，所述吸收中心便于将QCW激光器的激光脉冲耦接到蓝宝石中。
与本文中描述的实施例一致，使用QCW激光器的激光加工可以包括对蓝宝石衬底进行钻孔、切割和/或划片。蓝宝石是结晶形式的氧化铝(A1203)，氧化铝对于在约170nm和5300nm之间的光波长是透明的，比玻璃坚固五(5)倍，并且是九(9)个莫氏硬度。蓝宝石还是很好的电绝缘体并且具有高导热率。蓝宝石在蓝色和绿色发光二极管("LED")的制造方面可以是特别有利的。蓝宝石还具有更换覆盖可移动装置的屏幕的现有玻璃的可能性，所述可移动装置包括但是不受限于电话、照相机、计算机等。因而，本文中描述的激光加工系统和方法可以用于将蓝宝石衬底切割成需要的形状，以用于制造光子器件、屏幕和包含蓝宝石的其它产品。
如本文所用，"吸收中心"指非吸收性材料中的下述位置，在所述位置处，材料的性能已经被改变(例如，凹陷、粗加工、光学损坏、内部材料缺陷、色心、主体材料特性改变或增加的温度)，使得与材料的未改变区域相比光更易于被吸收。如本文所用，"波长"指激光器的近似发射波长并且可以包括在所述波长附近的波长的带或范围。如本文所用，"紫外线(UV)光谱范围"指10nm至380nm的光谱范围，"可见光谱范围"指380nm至700nm的光谱范围，并且"红外光谱范围"指700nm至10.6μm的光谱范围。
参见图1，描述了使用聚焦激光束用于加工工件102的激光加工系统100的实施例，工件102诸如为蓝宝石衬底。工件102还可以用其它较大带隙的和/或透明的材料制成，所述材料包括但是不限于，铝金刚石(aluminum diamond)、氮化镓、碳化硅、硒化锌、硅、氮化硅、氮化铝、蓝宝石上的氮化镓和玻璃(例如，熔融石英或硅石)。虽然本文中描述的示例性实施例主要涉及蓝宝石的激光处理或加工，这些其它较大带隙材料中的至少一些可以通过公开的激光加工系统被成功地处理。
在图示的实施例中，激光加工系统100包括QCW单模(SM)光纤激光器110，所述QCW单模光纤激光器110从加工无源光纤112的下游端部发射单模、发散的限制激光束111。QCW光纤激光器110可以在从500W至50kW的功率范围内变化，并且可以具有单片的、全固态光纤到光纤设计，所述设计不要求反光镜或光学器件以对准或调节。QCW光纤激光器110还可以是模块化的，由多个激光器单元构成，每一个激光器单元都生成数百瓦特的输出功率。这还允许激光系统包含预留模块和功率储备。QCW SM光纤激光器可以包括，例如，具有约1070nm的发射波长的QCW SM镱光纤激光器，诸如可从IPG光子公司购买的QCW系列。在其它的实施例中，激光器可以包括光纤圆盘状激光器或杆状激光器，诸如Nd：YAG激光器。。还可以使用多模激光器。
激光加工系统100还包括使光束111准直的准直仪130和将光束111引导到聚焦透镜140的光束弯曲器或反射器132。聚焦透镜140可以将光束111聚焦成相对较小的光斑尺寸，例如在约14-30μm的范围内的光斑尺寸。可选地或另外地，其它的光学器件也可以用于将激光改变和/或引导到需要的位置。该光学器件可以包括但是不限于，光束扩展器、光束准直仪、光束成形透镜、反射器、遮光板、分光器和扫描器(例如，检流计)。
激光加工系统100进一步地包括激光头，所述激光头包括耦接到气体传输系统162的喷嘴160。当加工工件102时，气体传输系统162可以向接近工作区域的喷嘴160提供惰性气体流，所述惰性气体诸如为氮、氩或氦。气体可以被以在约100至300psi的范围内的压力传送。惰性气氛的存在改进了激光加工的效率。
激光加工系统100进一步地包括平移台170，所述平移台被构造成用于在一个或多个轴线或尺寸上对工件102施加平移运动，从而允许工件102相对于聚焦激光束移动。平移台170可以手动地操作或可以从控制器172接收命令。可选地，激光器110可以相对于待加工的工件102移动和移位。控制器172包括处理电路，诸如中央处理器("CPU")，以与平移台170通信。
QWC SM光纤激光器110包括泵浦源(pump source)114，所述泵浦源可操作以被开启具有足够长的持续时间的时间间隔，使得尽可能接近激光器的稳态来操作激光器，即激光器光学地处于连续波操作的状态下，所述状态也称为准连续波(QCW)模式。控制器172可以用于控制泵浦源114。激光器被开启的时间的百分比，即占空比，被选择成减少加热和与热相关的问题。控制器172可以控制泵浦源114，例如，以具有在约1％至10％的范围内的占空比。因此，在QCW模式下操作的QCW SM光纤激光器110可以具有更高的输出峰值功率和更低的平均功率。
在一个示例中，使用下述过程和激光器参数以加工具有0.7mm的厚度的蓝宝石衬底：镱(Yb)单模激光器；1070nm波长；14μm光纤芯直径；60mm准直距离；123mm焦距；28.7μm光斑尺寸；900W峰值功率；87.5μs脉冲持续时间；400Hz脉冲频率；78.7mJ脉冲能量；250psi下的氩或氮辅助气体；0.5mm喷嘴余距；1.5mm喷嘴孔；和8.46mm/s的切割速度。
图2A和2B图示了使用图1的激光加工系统100用于以上述参数处理或加工蓝宝石衬底而获得的结果。如所示，边缘很清洁并且没有可见裂缝。对于未抛光的和抛光的样品获得了等同地令人满意的结果。
在另一示例中，利用使用了在不同占空比、脉冲频率和速度下的Yb掺杂的QCW SM光纤激光器进行不同的加工操作(例如，划片、切割和钻孔)来加工不同厚度(例如，0.015in.(英寸)和0.040in.)的样品蓝宝石衬底。下表I图示了用于这些加工操作的参数。
表I
在该示例中，利用285W的激光束对0.015"厚的蓝宝石样品进行划片以约420ipm的速度移除了约30％的样品厚度。切割0.015"厚的蓝宝石样品在285W功率和约40ipm的速度下也是有效的。在蓝宝石样品中钻圆形孔在相对较低速度下是成功的。相同的加工操作在0.040"厚的晶片上也被成功地执行。
这些示例说明，蓝宝石衬底可以被QCW SM光纤激光器以在约1060-1070nm的范围内的波长有效地加工。具有相对较小光斑的单模光束提供了能够折断材料的较高功率密度。更好的加工在较低占空比下，即较低平均功率下，是可以的。峰值功率和平均功率可能需要随着材料厚度增加而增高，但是较低的占空比似乎是比峰值功率更关键的因素。
在又一示例中，以20英寸/分钟的速度、在900W、500Hz和3％的占空比(即，27W的平均功率)下可以实现较高质量的切口。在该示例中，可以通过将脉冲频率增加到1000Hz来将切割速度加倍到40英寸/分钟。切口质量可以响应于按比例增加激光器功率而恶化。并且，可以以较短脉冲宽度(例如，50-100微秒)来改善质量，所述较短脉冲宽度可以导致高速加工。更长的脉冲也提供较高质量的切口，但是增加占空比导致完成加工的更长的时间周期。
在还一示例中，使用下述过程和激光器参数以加工具有在约0.4mm和0.7mm之间的厚度的蓝宝石衬底：镱(Yb)单模激光器；1070nm波长；14μm光纤芯直径；60mm准直距离；123mm焦距；28.7μm光斑尺寸；250psi下的氩或氮辅助气体；和1.5mm的喷嘴孔。下表II示出了在不同的峰值功率、频率、占空比、脉冲宽度和切割速度的情况下，使用上述参数的加工结果。
表II
基于上述，具有在1060-1070nm范围内的波长的QCW SM激光器可以在具有最小的裂缝和碎屑的情况下成功地用于切割蓝宝石衬底。在上述示例中，0.7mm厚的衬底具有更好的切口质量。0.4mm厚的衬底沿着切口的边缘展示芯片；然而，芯片大致小于40微米，这被认为是对技术人员而言已知的较高质量的切口。本文中公开的激光加工方法似乎还对高频率敏感，其中在较高频率下产生显著碎屑。切口质量还依赖于占空比的持续时间，其中较低的占空比将提高切口质量。具有达到10％的占空比的高于1600W的峰值功率可能不提供任何可见的优点，但是低于1％的占空比可以恶化切口质量。在这些示例中，在200和300psi之间的气体压力范围内也改进了过程效率。光斑尺寸大致在约14微米和30微米之间，并且使用低于14微米的光斑尺寸总体上基本不影响过程的质量和效率。
在又一示例中，使用具有以下参数的具有50微米光纤的多模QCW激光器成功地切割具有2.7mm厚度的蓝宝石衬底：15kW峰值功率；450W平均功率；0.6ms脉冲宽度；100微米光斑尺寸；50Hz重复率；3％占空比；10ipm速度；100psi下的氩气；1.5mm喷嘴直径；和相隔lmm。氩或氦用作辅助气体被认为改善切割效率，可能是由于在蓝宝石中发现了Ti的痕迹。
参见图3，多光束激光加工系统200也可以用于加工蓝宝石。可以使用具有不同特性(例如，波长和/或脉冲持续时间)的辅助激光束211和加工激光束221在蓝宝石衬底或工件202上执行多光束激光加工。辅助激光束211被引导在工件202上或在工件202中的目标位置208处，以改变蓝宝石的特性(例如，引起损坏或增加温度)，使得吸收中心形成在蓝宝石中。加工激光束221被引导在目标位置208处并且被耦接到形成在蓝宝石内的吸收中心中，以完成蓝宝石的加工。辅助激光束211和加工激光束221单独地不能够完全地加工蓝宝石工件，但是一起(同时地或顺序地)提供能进行加工的协同作用。
多光束激光加工系统200的图示的实施例包括用于生成辅助激光束211的辅助激光210(例如，约532nm的绿色激光器)和用于生成加工激光束221的加工激光器220(例如，约1060nm至1070nm的QCW SM光纤激光器)。辅助激光器210和加工激光器220光学地耦接到相应的光束传输系统212、222，用于在将光束组合之前分别地改变辅助激光束211和加工激光束221。多光束激光加工系统200进一步地包括光束组合器230、聚焦透镜240、激光加工头260和一个或多个反射器或反光镜252、254、256，用于将辅助激光束211和加工激光束221作为组合激光束231引导至在工件202上或在工件202中的同一目标位置208处。
虽然图示的实施例示出了被同时组合的辅助激光束211和加工激光束221，但是光束211、221还可以被组合，使得光束在不同时间被引导到同一目标位置208。同时地引导激光束211、221可以在激光束211、221的突发(burst)或脉冲之间包括任何数量的重叠，并且不一定要求激光束具有相同的突发或脉冲持续时间。辅助激光束211可以在加工激光束221之前或在加工激光束221过程中开启。激光束211、221还可以在不同时间被引导到工件202，例如，辅助激光束211在加工激光束221之前。
在图示的实施例中，辅助激光器210可以是稀土掺杂光纤激光器，诸如可从IPG光子公司获得的GLP系列脉冲绿色光纤激光器。在其它的实施例中，辅助激光器210可以包括二极管泵浦固态(DPSS)激光器、受激准分子激光器、气体激光器和本领域的技术人员已知的其它类型的激光器。加工激光器220还可以是稀土掺杂光纤激光器，诸如可从IPG光子公司获得的QCW系列单模镱光纤激光器。
辅助激光束传输系统212可以包括可变的望远镜以提供辅助激光束211的光束扩展和发散控制。特别地，辅助激光束211的发散可以被控制以具有优化的数值孔径(NA)以在激光束211、221被组合之后产生与加工激光束221大致相同的焦平面。加工激光束传输系统222可以包括准直仪，诸如，例如，具有100mm焦距的准直透镜。可选地或另外地，光束传输系统212、222还可以包括其它的光学器件，用于将激光改变和/或引导到需要的位置。这样的光学器件可以包括但是不限于，光束扩展器、光束准直仪、光束成形透镜、反射器、遮光板、分光器和扫描器(例如，检流计)。
在图示的实施例中，光束组合器230包括反射器或反光镜232、234，用于分别地选择性地反射辅助激光束211和加工激光束221的波长，使得光束211、221被沿着相同的光学轴线引导。第一反光镜232被涂覆以反射加工激光束221的波长，并且第二反光镜234被在一侧上涂覆以反射加工激光束221的波长并且在另一侧上未涂覆以允许至少一部分辅助激光束211穿过。因而，第二反光镜234组合两个光束211、221。例如，在具有绿色辅助激光束211和IR加工激光束221的一个实施例中，第一反光镜232可以被IR涂覆，并且第二反光镜234可以在一侧被IR涂覆并且在另一侧未被涂覆。第二反光镜234的未涂覆侧仍然可以将一部分辅助激光束211反射到光束收集器(beam bump)250。用于光束组合器230的其它实施例也在本发明的范围内。
反光镜252、254、256可以被涂覆以反射需要波长的激光束211、221。例如，在具有绿色辅助激光束211和IR加工激光束221的一个实施例中，反射绿色激光束的反光镜252、254可以是能够反射绿色辅助激光束211的532nm或绿色涂覆的反光镜，并且反光镜256可以是能够反射绿色辅助激光束211和IR加工激光束221的双IR绿色涂覆反光镜。在一个实施例中，多光束激光加工系统200的传输对于辅助激光束211可以是40％，并且对于加工激光束221可以是90％。
虽然图示的实施例示出了使用反光镜的自由空间传输，但是其它的光学构件也可以用于传输和/或结合激光。例如，一个或多个光纤可以用于将激光束传输到激光加工头260。在本实施例中，可以通过将激光聚焦到工件202上或工件202内的同一位置208来组合激光。
聚焦透镜240可以是单线态聚焦透镜，诸如，例如，具有88mm焦距的并且被涂覆用于IR的焦距。聚焦透镜240可以能够将激光束聚焦成具有在约30μm至40μm的范围内的直径或尺寸的光斑。在其它的实施例中，光束传输系统和聚焦透镜24可以能够将激光211、221聚焦成甚至更小的光斑，例如，小至15μm或更小的光斑。
在图示的实施例中，激光加工头260包括气体辅助喷嘴262，以便例如，将加压气态介质连同激光束引导到工件202，以在使用其中气体有助于排出熔融材料的热切割过程时便于激光加工。气态介质可以包括，例如，氧(O2)。在其它的实施例中，气态介质可以是惰性气体，诸如氮、氩或氦。
虽然图示的实施例示出了生成辅助激光束211和加工激光束221的多个激光器210、220，但是也可以使用相同的激光源以产生辅助激光束211和加工激光束221来执行多激光束加工方法。例如，可以通过一组参数(例如，较短的波长和或脉冲持续时间)从激光源生成辅助激光束，并且可以通过不同的一组参数(例如，更长的波长和/或脉冲持续时间)从相同的激光源生成加工激光束。由激光源生成的单个激光束还可以通过不同的光束传输系统被分开和改变以产生具有独特特性的辅助激光束和加工激光束。
因此，如本文中所述，激光加工系统和方法能够在具有减少的切割边缘缺陷、减少的热损坏和增加的速度的情况下，使用在约1060nm-1070nm波长范围内的QCW SM激光器来有效地加工蓝宝石。
尽管已经在本文中描述了本发明的原理，但是本领域的技术人员理解，该描述仅通过示例性进行并且不作为对本发明的范围的限制。除了本文中示出和描述的示例性实施例，其它的实施例预期位于本发明的范围内。本领域的技术人员进行的修改和代替被认为位于本发明的范围内，所述修改和代替除了被所附的权利要求限制之外不受限制。

Claims (22)

1.一种用于对蓝宝石衬底进行激光加工的方法，所述方法包括：
周期性地启动电源以使连续波激光器产生脉冲，从而在准连续波("QCW")模式下操作激光器，以便发出波长在1060nm和1070nm之间的范围内的连贯的激光脉冲；
将激光脉冲聚焦在蓝宝石衬底处；以及
利用激光脉冲对蓝宝石衬底进行激光加工。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在蓝宝石衬底附近供应惰性气体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述惰性气体从由氩和氦构成的组中选择。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对蓝宝石衬底进行激光加工从由切割、划片和钻孔构成的组中选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其中激光加工包括以在每分钟10英寸和40英寸之间的速度切割，并且其中蓝宝石衬底具有在0.1mm和1mm之间的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器是镱光纤激光器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器以在1％和10％之间的范围内的占空比操作。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光器以在50微秒和600微秒之间的范围内的脉冲宽度操作。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将辅助激光聚焦在蓝宝石衬底处，其中辅助激光改变蓝宝石的特性以形成吸收中心，并且其中来自激光器的激光脉冲耦接到吸收中心中以便于激光加工。
10.根据权利要求9所述的方法，其中辅助激光由绿色光纤激光器生成，所述绿色光纤激光器被构造成用于以约532nm的波长发出辅助激光。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述绿色光纤激光器被构造成用于以1ns的脉冲持续时间发出辅助激光。
12.根据权利要求9所述的方法，其中辅助激光与来自激光器的激光脉冲被同时地引导至蓝宝石衬底处。
13.一种用于对蓝宝石衬底进行激光加工的激光加工系统，所述激光加工系统包括：
光纤激光器，所述光纤激光器被构造成用于在准连续波("QCW")模式下操作，以便发出波长在1060nm和1070nm之间的连贯的激光脉冲；
控制器，所述控制器耦接到光纤激光器用于将电力周期性地切换到光纤激光器，以使光纤激光器在QCW模式下以在1％和10％之间的范围内的占空比产生脉冲；
聚焦透镜，所述聚焦透镜被构造成用于将激光聚焦在蓝宝石衬底上以加工蓝宝石衬底；
激光头，所述激光头被构造成用于将聚焦后的激光引导到蓝宝石衬底并且包括用于将惰性气体与激光一起传输到蓝宝石衬底的喷嘴；和
气体传输系统，所述气体传输系统被构造成用于将惰性气体传输到激光头中。
14.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述光纤激光器包括单模(SM)光纤激光器。
15.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述光纤激光器包括镱光纤激光器。
16.根据权利要求14所述的激光加工系统，其中所述控制器被构造成用于将电力周期性地切换到SM光纤激光器以发出脉冲，每个所述脉冲都具有在50微秒和600微秒之间的范围内的脉冲宽度。
17.根据权利要求13所述的激光加工系统，其中所述惰性气体从由氩和氦构成的组中选择。
18.一种用于对蓝宝石衬底进行加工的多光束激光加工系统，所述多光束激光加工系统包括：
辅助激光器，所述辅助激光器用于生成具有波长和脉冲持续时间的辅助激光束，使得蓝宝石衬底充分吸收辅助激光束以改变蓝宝石衬底的特性；
准连续波(QCW)光纤激光器，所述准连续波光纤激光器的电源周期性地启动以用于生成具有在1060nm和1070nm之间的波长的加工激光束，其中辅助激光束的波长小于加工激光束的波长；和
光束组合器，所述光束组合器用于将辅助激光束和加工激光束引导到工件上的目标位置处，使得辅助激光束在形成吸收中心的目标位置处修改蓝宝石衬底的特性，并且使得加工激光束在目标位置处耦接到形成在蓝宝石衬底中的吸收中心内，以在目标位置处完成对蓝宝石衬底的加工。
19.根据权利要求18所述的多光束激光加工系统，进一步包括聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将辅助激光束和加工激光束聚焦在目标位置处。
20.根据权利要求18所述的多光束激光加工系统，其中辅助激光器是绿色光纤激光器，所述绿色光纤激光器用于生成具有约532nm的波长的绿色辅助激光束。
21.根据权利要求18所述的多光束激光加工系统，其中所述QCW光纤激光器是QCW单模镱光纤激光器。
22.根据权利要求18所述的多光束激光加工系统，进一步包括：辅助激光束传输系统，所述辅助激光束传输系统用于控制辅助激光束的发散使得辅助激光束和加工激光束具有同一焦平面。
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