CN107243690A - 一种激光多焦点动态加工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光多焦点动态加工方法及系统，属于激光加工应用技术领域，其方法为：将入射到待加工对象的多个同光轴聚焦点沿光轴方向以设定的频率往返运动，以使每个激光焦点沿待加工对象厚度方向线性往返移动，从而将静止的点加热方式转变为线性动态加热方式。本发明还提供了实现如上方法的装置。采用多焦点衍生系统或者多聚焦镜片组实现使激光在待加工透明材料中形成多个激光焦点。本发明方法可实现更厚的透明脆性材料的高质量和高效率切割分离。其装置结构相对简单，容易控制。

Description

一种激光多焦点动态加工方法及系统

技术领域

本发明属于激光加工应用技术领域，具体涉及一种激光多焦点动态加工方法及系统。

背景技术

激光在切割分离透射性脆性材料时，通常采用激光热裂纹控制方法。其切割分离原理为：利用透明材料对某激光束较高的吸收率形成表面吸收激光光能，使透明脆性材料表面加热，或利用透明脆性材料对某激光束吸收率较低的特性，让激光束贯穿整个透明脆性材料，形成体吸收激光光能，使透明脆性材料整体加热。材料被加热的部分因膨胀而形成较大的压应力。随着激光束的移动，被加热处在外界冷却介质或空气的对流下快速冷却，引起被加热膨胀部分急速收缩，诱导出超过了材料的断裂强度的拉应力，在透明脆性材料表面或内部形成微裂纹，并会沿着激光扫描方向产生裂纹而自动分离或在机械外力作用下分离，达到激光切割分离目的。

与机械切割方法相比，激光裂纹控制法具有切缝平直、无碎屑、无显微裂纹等优点。但这种激光裂纹控制法最大缺陷是只有一个激光聚焦点。无论是面吸收还体吸收形式都会使透明脆性材料沿分离垂直的厚度上对激光能量的吸收极不均匀，从而导致沿厚度方向产生的应力差别较大。随着材料厚度的增加，激光能量吸收的不均匀性越严重。其结果是，很难控制热应力产生裂纹的走向，透明脆性材料沿厚度方向极易产生任意方向的裂纹而导致材料的整体炸裂。即使对较薄的透明脆性材料而言，厚度上对激光能量的不均匀吸收也会导致沿所需分离走向失控，尤其是在切割分离曲率较小的曲线轨迹的情况下，这种现象更为严重。

为了解决激光能量沿透明脆性材料厚度吸收不均问题，中国发明专利(ZL201210118371.0)给出了“一种激光多点聚焦加工系统”。该系统由两个球面或非球面全反射镜组合成多焦点衍生系统，将激光入射到待加工透明脆性材料的单聚焦点转换成同光轴多个静止不动的聚焦点，改善了透明脆性材料沿厚度方向上对激光能量吸收的均匀性，使透明材料沿厚度方向上受热的均匀性增强，可急剧减小沿厚度方向产生的应力差别，实现了激光对透明脆性材料高质量、高效率、高成功率地切割分离。

但是，这种方法随着材料的厚度增加，要求静态激光焦点的数量也要增加，必然会导致激光束在透明脆性材料中的来回反射次数增加。而激光束每次穿过透明脆性材料后都会因材料的吸收而引起激光能量损耗，使得激光焦点的能量密度随着反射次数增加而急剧下降，以至于随后生成的激光焦点能量密度失去对材料加热的作用。结果该部分材料因加热不够而无法诱导出所需的拉应力，形成微裂纹，仍然会导致沿厚度方向分离裂纹走向失控。

然而，如果为了使随后生成的激光焦点有足够的能量密度，进一步提高输入激光功率，将会引起第一个激光焦点的能量密度过高，导致该区域材料因过度膨胀，产生大于材料承受的挤压力而破碎。因此，这种“激光多点聚焦加工系统”虽然可以改善透明脆性材料沿厚度方向上对激光能量吸收的均匀性，但由于激光能量在材料中的多次反射传输引起能量损耗问题，依然受到加工材料厚度的限制，同时输入激光功率也受到限制。

发明专利(CN106271111A)公布了“一种多焦点激光分离夹层玻璃方法及装置”。该方法是采用多聚焦镜片组，在夹层玻璃每层玻璃和胶合材料层中至少产生一个激光聚焦点；玻璃层和胶合材料层在激光多聚焦点同时作用下，沿切割分离方向移动，使整个夹层玻璃同时被切割分离，无需后续人工掰片，极大的提高了切割速度，具有分离流程简单、分离速度快、分离质量好、可异形分离、易于实现机械化等优点，同样也可用于较厚的透射脆性材料的切割分离。

但是，这种方法随着材料的厚度增加，同样要求静态激光焦点的数量也要增加，导致多聚焦镜片组中的聚焦镜片数量增加，其结果是：一方面增加聚焦镜片数量会因聚焦镜片的吸收而引起激光能量损失增加，另一方面随着聚焦镜片的数量增加，不但增加了设计和制作困难，成本急剧上升，而且制作每片镜片的误差也会导致多聚焦镜片组的积累误差增大，加大了各焦点位置的误差和每个聚焦片同光轴调试难度。

因此，需要开发一种新型的激光多焦点动态加工方法及系统，以能克服现有技术中对较厚的透明脆性材料的切割分离难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光多焦点动态加工方法及系统，其目的在于，其将入射到待加工透明材料的同光轴多个聚焦点沿光轴方向以一定的频率往返运动，使每个激光焦点沿透明材料厚度方向由静止的点加热方式转变为线性动态加热方式，本发明方法可实现更厚的透明脆性材料的高质量和高效率切割分离。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种激光多焦点动态加工方法，其将激光入射到待加工透明脆性材料的同光轴多个聚焦点沿光轴方向以一定的频率往返运动，使每个激光焦点沿透明材料厚度方向由静止的点加热方式转变为线性动态加热方式，从而获得采用较少的聚焦点起到较多的聚焦点相同的加热效果，还能减少激光能量损失，提高激光能量的利用率以及改善透明脆性材料沿厚度方向上受热的均匀性，实现更厚的透明脆性材料的高质量和高效率切割分离。

按照本发明的另一方面，提供了一种可实现激光多焦点动态加工方法的系统之一，该系统包括激光器、扩束镜、动态聚焦镜、第一全反射镜、第二全反射镜、工控机和xy两维工作台。

激光器、扩束镜、动态聚焦镜、第一全反射镜和第二全反射镜依次位于同一光路上，组成激光多焦点动态加工光学系统；待切割分离材料位于第一全反射镜和第二全反射镜之间，并固定在xy两维工作台上。

激光动态聚焦镜是由一个可直线移动负聚焦镜片和一组可直线移动的正负聚焦镜组组成，相互之间相隔一定距离，分别安装在各自的直线移动机构上，同步进行相对往返直线运动。

负聚焦镜片的功能是将经扩束镜扩束准直的激光束变为发散激光束后再投影到正负聚焦镜组上，正负聚焦镜组的功能是将投影的激光束进行改善和聚焦。

其工作原理是：由工控机向负聚焦镜片和正负聚焦镜组的直线移动机构发出指令，使负聚焦镜片和正负聚焦镜组以同步进行相对往返直线运动，改变负聚焦镜片和正负聚焦镜组之间距离。由于负聚焦镜片输出的激光束为发散激光束，因此，负聚焦镜片和正负聚焦镜组之间距离的变化会改变了投影到正负聚焦镜组上的光斑直径大小，从而改变激光聚焦焦点在光轴的位置，使得激光焦点沿加工件厚度(即光轴方向上，光轴方向和加工件的厚度方向一致)方向上前后直线移动。

负聚焦镜片和正负聚焦镜组以同步进行相对往返直线运动的优点是：可提高激光焦点在光轴上往返运动的频率或往返运动的距离。第一全反射镜和第二全反射镜组成多焦点衍生系统，其多焦点衍生工作原理可参考已经授权的中国发明专利(ZL201210118371.0)。

当工控机启动激光器，激光器输出激光束通过扩束镜和动态聚焦镜后，射入由第一全反射镜和第二全反射镜组成的多焦点衍生系统，在透明脆性材料中形成多个焦点；同时工控机控制动态聚焦镜中的负聚焦镜片和正负聚焦镜组以一定的频率同步进行相对往返直线运动，使得在透明脆性材料中形成多个焦点以同样的频率沿着光轴往返直线运动，达到由多聚焦点静态加热转为多聚焦点动态线性加热效果，实现激光多点聚焦动态加工方法。

按照本发明的第三个方面，还提供一种可实现激光多焦点动态加工方法的系统之二，其包括激光器、扩束镜、动态聚焦镜、多聚焦镜片组、工控机和xy两维工作台。其中，激光器、扩束镜、动态聚焦镜、多聚焦镜片组依次位于同一光路上，组成激光多焦点动态加工光学系统主体结构；待切割分离材料位于多聚焦镜片组聚焦一边，并固定在xy两维工作台上。多聚焦镜片组工作原理可参考发明专利(CN106271111A)。当工控机启动激光器，激光器输出激光束通过扩束镜和动态聚焦镜后，射入多聚焦镜片组，由多聚焦镜片组在透明脆性材料中产生多个焦点；同时工控机控制动态聚焦镜中的负聚焦镜片和正负聚焦镜组以一定的频率同步进行相对往返直线运动，使得在透明脆性材料中形成多个焦点以同样的频率沿着光轴往返运动，达到由多聚焦点静态加热转为多聚焦点动态线性加热效果，实现激光多点聚焦动态加工方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明中，由于在透明脆性材料(也即待加工透明材料)内的激光焦点数量较少，减少因在透明材料内多次反射或聚焦镜片组中引起的激光能量损失，提高了激光能量利用率；

此外，每个激光聚焦点沿透明脆性材料厚度方向以动态线性方式加热，在不改变透明脆性材料沿厚度方向上对激光能量吸收的均匀性的条件下，可增加每个激光聚焦点之间的距离，从而可增加被分离材料的厚度；

而且，由于每个激光聚焦点是以一定频率沿材料厚度的光轴方向往返动态运动，因而提高激光输入功率不会使材料过热膨胀而导致破碎，从而可提高被分离材料的厚度；

总的来说，每个激光聚焦点沿透明脆性材料厚度方向以动态线性方式加热，使材料沿厚度方向加热面积增加，进一步提高了透明脆性材料沿厚度方向上对激光能量吸收的均匀性，从而增强透明材料沿厚度方向上受热的均匀性，急剧减小沿厚度方向产生的应力差别，实现激光对更厚的透明脆性材料高质量、高效率、高成功率地切割分离。

附图说明

图1为本发明实施例提供的第一种激光多焦点动态加工系统结构示意图；

图2为图1中的第一种激光多焦点动态加工装置的工作原理示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种激光多焦点动态加工系统结构示意图；

图4为图3中的第二种激光多焦点动态加工方法工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1所示是本发明实施例提供的激光多焦点动态加工系统之一，其采用第一全反射镜8和第二全反射镜10形成多个激光焦点。

具体的，其包括激光器1、扩束镜2、动态聚焦镜14、多焦点衍生系统78、xy两维工作台11和工控机12。动态聚焦镜14是由负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4组成；负聚焦镜片3固定在第一直线移动机构6上，正负聚焦镜组4固定在第二直线移动机构7上。多焦点衍生系统78是由第二全反射镜10和中心开有小孔9的第一全反射镜8组成。

更具体的，激光器1、扩束镜2、负聚焦镜片3、正负聚焦镜组4、第一全反射镜8和第二全反射镜10依次设置在同一光路上，组成激光多焦点动态加工系统主体结构。第一全反射镜8为球面或非球面全反射镜，其曲率半径小于第一全反射镜8和第二全反射镜10相隔距离的一半。小孔9的直径大小根据动态聚焦镜14的焦距而定，原则上是要让从动态聚焦镜14发出的激光束全部进入多焦点衍生系统78，因此，小孔9的直径应大于入射至第一全反射镜8上最大光斑直径的1.1倍。第二全反射镜10为球面或非球面反射镜。待加工透明材料13位于第一全反射镜8和第二全反射镜10之间，并固定在xy两维工作台11上，由xy两维工作台11带动待加工透明材料13进行x方向、y方向的两维移动。工控机12控制激光器1、动态聚焦镜14和xy两维工作台11。

图2为本发明实施例提供的第一种激光多焦点动态加工装置的工作原理图，由图2所示，工作时，工控机12启动激光器1，输出的激光经扩束镜2扩束准直后，由动态聚焦镜聚焦。此时，动态聚焦镜中的负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4分别位于与光轴平行坐标线50的第一位置15和第二位置17处。聚焦后的激光束通过多焦点衍生系统78中第一全反射镜8的小孔9射入待加工透明材料13内，形成第一激光焦点30，该第一激光焦点30位于光轴平行坐标线50的第三位置40处。由于待加工透明材料13对该波长激光束的吸收率较低，仅在激光焦点区域吸收一定的激光能量，因而未被吸收的大部分激光能量通过焦点后以发散形式透过该材料，并被全反射镜10反射回待加工透明材料13中以形成第二激光焦点31，第二激光焦点31位于光轴平行坐标线50的第四位置41处。

如此往复，使激光束在第一全反射镜8、待加工透明材料13和第二全反射镜10之间往返折转，从而可在透明材料13沿光轴方向形成四个有效激光焦点，即为第一、第二、第三以及第四激光焦点30、31、32、33，该四个激光焦点分别位于光轴平行坐标线50的第三、第四、第五以及第六位置40、41、42和43处。剩余的激光束能量由于在待加工透明材料13经多次往返，被材料吸收后，已不能形成对材料产生有效加热的能量密度而不再考虑。

工控机12同时启动动态聚焦镜14和xy两维工作台11，使得动态聚焦镜中的第一、第二直线移动机构6和7分别带动负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4同步相对运动到光轴平行坐标线50的第七、第八位置16和18处，减小了负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4之间距离，使得投影在正负聚焦镜组4上的激光光斑直径减小，引起在待加工透明材料13中的第一激光焦点30沿材料厚度光轴方向移动了一段距离，移动至位于光轴平行坐标线50的第九位置44处。

由于第一激光焦点30沿材料厚度光轴方向的移动，将会引起多焦点衍生系统14衍生出的第二、第三、第四激光焦点31、32、33也同时沿材料厚度光轴方向移动了一段距离，分别位于与光轴平行坐标线50的第十、第十一、第十二位置45、46、47处。当第一、第二直线移动机构6和7分别带动负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4以一定的频率同步相对往返直线运动时，在待加工透明材料13中的第一、第二、第三以及第四激光焦点30、31、32、33也将会沿材料厚度光轴方向以相同的频率往返直线运动，使每个激光焦点沿透明材料厚度方向由静止的点加热方式转变为动态线性加热方式，从而实现激光多焦点动态加工方法。当xy两维工作台11带动脆性的待加工透明材料13移动时，可实现激光多点聚焦动态切割分离透明脆性材料功能。

图3所示是本发明实施例提供的激光多焦点动态加工系统之二：其包括激光器1、扩束镜2、动态聚焦镜14、多聚焦镜片组54、xy两维工作台11和工控机12。动态聚焦镜14是由负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4组成；负聚焦镜片3固定在第一直线移动机构6上，正负聚焦镜组4固定在第二直线移动机构7上。多聚焦镜片组54由三片中心带小孔的聚焦镜片组成，三片中心带小孔的聚焦镜片分别为第一、第二以及第三聚焦镜片51、52和53组成。第一聚焦镜片51上的小孔直径大于第二、第三聚焦镜片52和53上的小孔直径，第二聚焦镜片52上的小孔直径大于第三聚焦镜片53上的小孔直径。

激光器1、扩束镜2、负聚焦镜片3、正负聚焦镜组4、多聚焦镜片组54依次位于同一光路上，组成激光多焦点动态加工系统主体结构。待加工透明材料13位于多聚焦镜片组54右侧(也即多聚焦镜片组54的光线出射端)，并固定在xy两维工作台11上，由xy两维工作台11带动待加工透明脆性材料13进行两维移动。工控机12控制激光器1、动态聚焦镜14和xy两维工作台11。

图4为图3中的第二种激光多焦点动态加工方法工作原理示意图，由图可知，其工作原理如图4所示，工控机12启动激光器1，输出的激光经扩束镜2扩束准直后，经动态聚焦镜14聚焦。此时，动态聚焦镜14中的负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4分别位于与光轴平行坐标线50的15和17位置。聚焦后的激光束通过多聚焦镜片组54后，激光束被划分为四部分，第一部分激光束通过多聚焦镜片组54中的51、52和53三片聚焦镜片，被聚焦在透明脆性材料13的光轴上形成焦点60，位于与光轴平行坐标线50的70位置上；第二部分激光束通过多聚焦镜片组54中的51聚焦镜片小孔和52、53两片聚焦镜片，被聚焦在透明脆性材料13的光轴上形成焦点61，位于与光轴平行坐标线50的71位置上；第三部分激光束通过多聚焦镜片组54中的51和52聚焦镜片上的小孔以及53聚焦镜片，被聚焦在透明脆性材料13的光轴上形成焦点62，位于与光轴平行坐标线50的72位置上；第四部分激光束通过多聚焦镜片组54中的51、52和53三个聚焦镜片的小孔，被聚焦在透明脆性材料13的光轴上形成焦点63，位于与光轴平行坐标线50的73位置上。

由于通过多聚焦镜片组54的每部分激光光束经过聚焦镜片数量不同，被折射角度也不同，因而产生的聚焦点位置也不同。通过聚焦镜片数量越多，被折射角度就越大，在透明脆性材料13光轴上形成焦点位置越靠近激光在待加工透明材料13的入射面，从而在光轴上形成多个激光聚焦点。

工控机12同时启动动态聚焦镜14和xy两维工作台11，使得动态聚焦镜14中的第一、第二直线移动机构6和7分别带动负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4同步相对运动到与光轴平行坐标线50的16和18位置，减小了负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4之间距离，引起投影在正负聚焦镜组4上的激光光斑直径减小，使得在待加工透明材料13中的聚焦焦点60沿材料厚度光轴方向移动了一段距离，位于与光轴平行坐标线50的74位置。同理，在待加工透明材料13中的其它三个焦点61、62和63也沿材料厚度光轴方向移动了一段距离，分别位于与光轴平行坐标线50的75、76和77位置。当第一、第二直线移动机构6和7分别带动负聚焦镜片3和正负聚焦镜组4以一定的频率同步相对直线运动时，在待加工透明材料13中的聚焦焦点60、61、62、63将会沿材料厚度光轴方向以相同的频率往返直线运动，使每个激光焦点沿透明材料厚度方向由静止的点加热方式转变为动态线性加热方式，从而实现激光多焦点动态加工方法。当xy两维工作台11带动透明脆性材料13移动时，可实现激光多点聚焦动态切割分离透明脆性材料功能。

为了进一步详细说明本发明方法和装置，下面结合具体的实施例说明如下：

实例1：

本实施例采用本发明激光多焦点动态加工系统之一对厚度为100mm的KDP晶体切割分离。

激光多焦点动态加工系统中的激光源为光纤连续激光器，波长为1064nm，输出功率为100W，输出光斑直径为0.8mm，动态聚焦透镜焦距为150mm。多焦点衍生系统中的第一全反射镜为直径为60mm，镜焦距为35mm，小孔直径为1mm的球面反射镜；第二全反射镜为镜焦距为48.5mm的非球面反射镜。待加工透明材料为KDP晶体(中文全称为：磷酸二氢钾晶体)，厚度为100mm，对1064nm波长的吸收率为5％。第一全反射镜到待加工透明材料表面距离为40mm，第二全反射镜到材料表面距离为20mm。动态聚焦透镜的往返运动频率为30Hz，幅值为±1mm，工作台移动速度为0.5mm/s。

实验结果：输入聚焦激光束在材料内部多个激光焦点，第一个激光焦点距离激光束入射表面(该激光束入射表面也即材料输入表面)20mm，在距离材料输入表面40mm处产生第二个激光焦点，在距离材料输入表面70mm处产生第三个激光焦点，以及在距离材料输入表面90mm产生第四个激光焦点。在动态聚焦透镜的往返运动频率为30Hz条件下，透明材料内部形成四个激光焦点，该四个激光焦点以相同频率沿材料厚度方向(也即光轴方向)线性往返运动，运动振幅为±10mm，成功将厚度为100mm的KDP晶体切割分离，切口平整陡峭，无崩边及微裂纹现象。

实例2：

本实施例采用本发明激光多焦点动态加工系统之二对厚度为40mm的钠钙玻璃进行切割分离。

该系统采用输出波长为1070nm掺镱光纤激光器，输出波长为1070nm，峰值功率为1000W，对尺寸为100mm×100mm、厚度为40mm的钠钙玻璃进行切割分离。

实验方法：采用三片聚焦镜组成多聚焦镜片组，调节各激光聚焦镜片位置和参数，在钠钙玻璃内产生四个焦点，该四个焦点沿钠钙玻璃厚度方向均匀分布。产生的第一个激光焦点位于钠钙玻璃内，离材料入射表面5mm处，四个激光焦点的能量分配分别为20％、30％、30％，20％，各焦点间距为10mm。动态聚焦透镜焦距为100mm，往返运动频率为50Hz，幅值为±0.5mm，调节激光器功率为1000W，激光扫描速度为1mm/s，沿直线扫描。

实验结果：在动态聚焦透镜的往返运动频率为50Hz，振幅为±0.5mm条件下，透明材料内部形成四个激光焦点，该四个激光焦点以相同频率沿材料厚度方向(材料厚度方向也即光轴方向)线性往返运动，运动振幅为±5mm，成功将厚度为40mm的钠钙玻璃整体沿激光扫描速度方向分离，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹和崩边产生。该方法可以直接在工程实际中得到应用，还能用于切割一定曲率的弧线。

实例3：

采用本发明激光多焦点动态加工系统之二对厚度为200mm的KDP晶体切割分离。

激光光源为波长为532nm的全固态绿光激光器，输出峰值功率为500W，对尺寸为500mm×500mm、厚度为200mm KDP晶体试样进行切割分离。

实验方法：采用由三片聚焦镜组成多聚焦镜片组，调节激光聚焦镜位置和参数，使得聚焦激光束在KDP晶体内产生四个激光焦点，且焦点间距为40mm。产生的第一个激光焦点距离KDP晶体入射面40mm处，四个激光焦点的能量分配分别为20％、30％、25％，25％，调节激光器功率为500W，激光扫描速度为0.2mm/s，沿直线轨迹扫描。

实验结果：在动态聚焦透镜的往返运动频率为20Hz、振幅±3mm条件下，透明材料内部形成四个激光焦点，该四个激光焦点以相同频率沿晶体厚度的光轴线性往返运动，运动振幅为±15mm，成功将厚度为200mm的KDP晶体切割分离，且分离面无偏离激光切割轨迹现象，分离端面无崩边及微裂纹，切口平整陡峭。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光多焦点动态加工方法，其特征在于，将入射到待加工对象的多个同光轴聚焦点沿光轴方向以设定的频率往返运动，以使每个激光焦点沿待加工对象厚度方向线性往返移动，从而将静止的点加热方式转变为线性动态加热方式。

2.如权利要求1所述的一种激光多焦点动态加工方法，其特征在于，其用于对待加工透明材料沿厚度方法实现切割分离。

3.实现如权利要求1-2之一所述的方法的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，其包括激光器(1)、扩束镜(2)、动态聚焦镜(14)、多焦点衍生系统(78)、xy两维工作台(11)、工控机(12)、第一直线移动机构(6)以及第二直线移动机构(7)，其中，

动态聚焦镜(14)包括正负聚焦镜组(4)和一片负聚焦镜片(3)，

xy两维工作台(11)用于承载待加工透明材料(13)，负聚焦镜片(3)设置在第一直线移动机构(6)上，正负聚焦镜组(4)设置在第二直线移动机构(7)上，负聚焦镜片(3)和正负聚焦镜组(4)均能沿直线往返移动，

工控机(12)同时与激光器(1)、第一直线移动机构(6)、第二直线移动机构(7)以及xy两维工作台(11)相连接，以能分别控制激光器(1)的开关、第一直线移动机构(6)、第二直线移动机构(7)的移动和xy二维工作台(11)的移动，

扩束镜(2)、负聚焦镜片(3)、正负聚焦镜组(4)、多焦点衍生系统(78)沿着激光器(1)发射激光的光轴方向依次设置，

多焦点衍生系统(78)用于使激光在待加工透明材料(13)中形成多个激光焦点。

4.如权利要求3所述的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，多焦点衍生系统(78)包括第二全反射镜(10)和中心开有小孔(9)的第一全反射镜(8)，第一全反射镜(8)和第二全反射镜(10)分别位于待加工透明材料(13)两侧，第一全反射镜(8)靠近正负聚焦镜组(4)。

5.如权利要求4所述的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，第一全反射镜(8)为球面或非球面全反射镜，其曲率半径小于第一全反射镜(8)和第二全反射镜(10)相隔距离的一半。

6.如权利要求5所述的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，小孔(9)的直径大小根据动态聚焦镜(4)的焦距而定，小孔(9)的直径大小满足如下关系：从动态聚焦镜(4)发出的激光束全部进入多焦点衍生系统(78)，

优选的，小孔(9)的直径应大于入射至第一全反射镜(8)上最大光斑直径的1.1倍。

7.实现如权利要求1-2之一所述的方法的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，其包括激光器(1)、扩束镜(2)、动态聚焦镜(14)、多聚焦镜片组(54)、xy两维工作台(11)、工控机(12)、第一直线移动机构(6)以及第二直线移动机构(7)，其中，

动态聚焦镜(14)包括正负聚焦镜组(4)和一片负聚焦镜片(3)，

xy二维工作台(11)用于承载待加工透明材料(13)，负聚焦镜片(3)设置在第一直线移动机构(6)上，正负聚焦镜组(4)设置在第二直线移动机构(7)上，负聚焦镜片(3)和正负聚焦镜组(4)均能沿直线往返移动，

工控机(12)同时与激光器(1)、第一直线移动机构(6)、第二直线移动机构(7)以及xy两维工作台(11)相连接，以能分别控制激光器(1)的开关、第一直线移动机构(6)、第二直线移动机构(7)的移动和xy二维工作台(11)的移动，

扩束镜(2)、负聚焦镜片(3)、正负聚焦镜组(4)、多聚焦镜片组(54)以及待加工透明材料(13)沿着激光器(1)发射激光的光轴方向依次设置，

多聚焦镜片组(54)用于使激光在待加工透明材料(13)中形成多个激光焦点。

8.如权利要求7所述的激光多焦点动态加工装置，其特征在于，多聚焦镜片组(54)包括三片中心带小孔的聚焦镜片，分别为第一、第二以及第三聚焦镜片(51)、(52)和(53)，

第一聚焦镜片(51)上的小孔直径大于第二、第三聚焦镜片(52)和(53)上的小孔直径，

第二聚焦镜片(52)上的小孔直径大于第三聚焦镜片(53)上的小孔直径。

9.如权利要求4或7所述的激光焦点动态加工装置，其特征在于，正负聚焦镜组(4)至少包括一片负聚焦镜片和一片正聚焦镜片。