CN109693034A - 一种红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皮秒红外与紫外激光的出光方法以及皮秒激光加工系统，该方法包括以下步骤：皮秒激光器发生红外激光脉冲信号；在红外激光工作时隙，第一外光路传递该红外激光脉冲信号至第一振镜模块以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；或在紫外激光工作时隙，倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，以及第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至第二振镜模块以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。本发明的方法和系统利用光路切换兼容红外与紫外出光，可分时实现红外激光加工和紫外激光加工，降低成本、节省空间和提高生产效率。

Description

一种红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统

技术领域

本发明涉及激光精密加工制造技术领域，特别涉及一种红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统。

背景技术

激光加工是激光应用最广泛的技术，主要实现对各种材料的切割、焊接、熔覆、打孔、雕刻和热处理等。激光加工作为多学科交叉应用技术，是在计算机技术、材料科学、激光技术、数控技术以及检测技术充分发展的基础上，发展的材料加工技术。

近年来，全球激光产业迎来快速发展时期。与此同时，随着消费电子、新型显示等新应用的发展，对于激光加工精细度要求越来越高，超快激光成为行业关注的重要方向。目前皮秒激光技术取得的令人瞩目的进展，皮秒脉冲宽度可以和电光弛豫的时间相比较，短到足以对材料进行“冷”烧蚀。使得激光微加工技术正逐渐成为各种微细尺度材料加工应用的首选技术，这些加工在此前是用其它方法无法完成的，而且皮秒激光几乎可对所有材料进行微米尺度的加工，如金属、半导体、蓝宝石、陶瓷、玻璃、复合材料和树脂等。

但是，相对于纳秒激光器，目前皮秒激光器一方面价格比较昂贵，另一方面自身体积大，质量大，需占用较大的空间，安装精度要求高，因此在一定程度上限制了应用的普及。

目前市面上的皮秒激光器的波长范围通常包括红外激光和紫外激光。一般来说，紫外皮秒激光器在高精度和最小热影响区方面有着最佳的表现。这是因为它们基本都是光化学烧蚀，而且还可以通过衍射聚焦到最小的光斑尺寸。而红外皮秒激光器通常会提供更大的输出功率，从而带来更高的处理速度，两者相互补充，为不同加工对象的需求提供了更灵活的选择。

但是，现有的红外激光加工设备和紫外激光加工设备一般都单独设置，若要同时使用红外激光加工设备和紫外激光加工设备则需花费较高成本，并且两套设备会占据很大的物理空间，如果在同一个加工对象上做红外激光加工和紫外激光加工的话，则需要再两套激光加工设备之间移动，降低了高工艺要求产品的生产效率。

因此，现有的皮秒激光加工技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种利用光路切换兼容红外与紫外出光，可分时实现红外激光加工和紫外激光加工，降低成本、节省空间和提高生产效率的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施方式提供的技术方案是：提供一种红外与紫外皮秒激光的出光方法，包括以下步骤：

皮秒激光器发生红外激光脉冲信号；

在红外激光工作时隙，第一外光路传递该红外激光脉冲信号至第一振镜模块以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；

或在紫外激光工作时隙，倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，以及第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至第二振镜模块以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

具体地，该第一外光路包括红外扩束模块、红外折光模块以及红外红光预览模块，该红外红光预览模块与该第一振镜模块相连。

具体地，该第二外光路包括紫外扩束模块、紫外折光模块以及紫外红光预览模块，该紫外红光预览模块与该第二振镜模块相连。

其中，在分时加工过程中，

在该红外激光工作时隙，启动该红外红光预览模块；

在该紫外激光工作时隙，切换至该紫外红光预览模块。

第二方面，本发明实施方式提供的技术方案是：提供一种一种皮秒激光加工系统，包括控制器、皮秒激光器、光路切换装置、第一外光路、第一振镜模块、第二外光路、倍频模块以及第二振镜模块，

该皮秒激光器用于发生红外激光脉冲信号；

该控制器用于分配红外激光工作时隙，该第一外光路传递该红外激光脉冲信号至该第一振镜模块以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；

或者该控制器还用于分配紫外激光工作时隙，该倍频模块倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，该第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至该第二振镜模块以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

具体实施时，该光路切换装置包括密封的切换腔体，设置在该切换腔体内的可转动的红外全反镜片、镜片安装座、电机安装座、第一磁性开关、第二磁性开关以及磁性件，该红外全反镜片与磁性件安装在该镜片安装座上，通过该电机安装座在该切换腔体外部安装连接至该控制器的电机，该电机驱动该红外全反镜片转动，该第一磁性开关以及第二磁性开关由该磁性件触发检测该红外全反镜的工作状态。

优选地，该第一外光路包括红外扩束模块、红外折光模块以及红外红光预览模块，该红外红光预览模块与该第一振镜模块相连；该第二外光路包括紫外扩束模块、紫外折光模块以及紫外红光预览模块；该紫外红光预览模块与该第二振镜模块相连，该红外折光模块与该红外红光预览模块之间设置第一转接光路；该紫外折光模块与该紫外红光预览模块之间设置第二转接光路，该第一转接光路包括红外平行镜组，该第二转接光路包括紫外平行镜组，该红外平行镜组包括红外上反射镜以及红外下反射镜，该紫外平行镜组包括紫外上反射镜以及紫外下反射镜。

该皮秒激光加工系统还包括连接至控制器的调焦装置，该调焦装置包括升降轴以及滑轨，该调焦装置一侧安装该红外下反射镜、红外红光预览模块与该第一振镜模块；该调焦装置另一侧安装该紫外下反射镜、紫外红光预览模块以及该第二振镜模块。

该皮秒激光加工系统还包括连接至控制器的视觉定位装置，该视觉定位装置设置在该调焦装置的滑轨上并位于该第一振镜模块和第二振镜模块之间。

该皮秒激光加工系统还包括加工平台，该加工平台安装在该第一振镜模块和第二振镜模块下方，该加工平台固定支撑在在二维调节机构上。

本发明实施方式的有益效果是：本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统涉及利用皮秒激光进行精细加工的技术领域，使用一台皮秒激光器，利用光路切换和倍频技术兼容红外与紫外出光，同时光路切换基于切换软件自动控制，激光加工操作方便，同时通过分时控制可同时实现红外激光加工和紫外激光加工，降低成本、节省空间和提高生产效率。本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统采用了两组外光路，一组传递红外皮秒激光，一组传递紫外皮秒激光，两组光路共用一台皮秒激光器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法的主要流程示意图；

图2为本发明实施例的种皮秒激光加工系统的整体结构示意图；

图3为本发明实施例的种皮秒激光加工系统的机柜内部结构示意图；

图4为本发明实施例的皮秒激光加工系统的激光主梁模块示意图；

图5为本发明实施例的皮秒激光加工系统的红外和紫外光路示意图；

图6为本发明实施例的皮秒激光加工系统的光路切换装置立体图；

图7为本发明实施例的皮秒激光加工系统的光路切换装置立体分解图；

图8为本发明实施例的皮秒激光加工系统的光路切换示意图；

图9为本发明实施例的皮秒激光加工系统的扩束模块结构示意图；

图10为本发明实施例的皮秒激光加工系统的调焦装置示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明涉及一种红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统。

如图1所示，该皮秒红外与紫外激光的出光方法，主要包括以下步骤：皮秒激光器11发生红外激光脉冲信号；在红外激光工作时隙，第一外光路传递该红外激光脉冲信号至第一振镜模块19以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；或在紫外激光工作时隙，倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，以及第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至第二振镜模块16以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

如图4所示，该皮秒激光加工系统主要包括控制器、皮秒激光器11、光路切换装置12、第一外光路、第一振镜模块19、第二外光路、倍频模块13以及第二振镜模块16，该皮秒激光器11用于发生红外激光脉冲信号；该控制器用于分配红外激光工作时隙，该第一外光路传递该红外激光脉冲信号至该第一振镜模块19以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；或者，该控制器还用于分配紫外激光工作时隙，该倍频模块13倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，该第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至该第二振镜模块16以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统利用红外和紫外皮秒激光进行精细加工，使用一台皮秒激光器，利用光路切换和倍频技术兼容红外与紫外出光，同时基于光路切换装置12和控制器的分时控制可自动控制激光加工，操作方便、降低成本、节省空间和提高加工精细产品的生产效率。

实施例1

请一并参考图2至图4，本实施例的皮秒激光加工系统，在整体上包括外壳5、机柜1、显示器2、输入设备3、控制按钮面板4、冷水机6以及除尘器7。

请参考图2，所示皮秒激光加工系统的整机外部结构示意图，该机柜1主要用于装载主机设备，比如激光控制器和控制电路。该显示器2用作加工人员的操作界面。该输入设备3为键盘或者鼠标，用于与皮秒激光加工系统完成控制参数的交互。该控制按钮面板4上设置若干控制按钮，用于控制整机的启停、照明等操控的开关。该外壳5上设置观察窗51，通过该观察窗51可以观察到皮秒激光加工系统的内部空间，且该观察窗51为透明窗并具有防此外辐射的功能。该冷水机6为激光器和激光主梁的散热提供冷水源。该工业除尘器7一方面为设备除烟提供动力，另一方面为真空吸附治具抽真空提供动力。

请参考图3，所示为该为皮秒激光加工系统的内部结构示意图。该外壳5内设置大理石基座52、激光主梁53、二维调节机构54、抽烟组件55、吹气组件56、以及真空吸附腔57。

该激光主梁53支撑所有元器件，具有很好的减震、抗震作用，且精度高，不易变形。该激光主梁53上支撑皮秒激光器11和第一外光路的一整套光路结构。该二维调节机构54为直线二维平台，由两个直线电机组成的，为带动待加工对象作二维直线移动的部件。该抽烟组件55用来清除加工过程中产生的烟尘。该吹气组件56用来吹气以防止烟尘污染产品。该真空吸附腔57为通用治具，用来放置或者固定产品。

请参考图4和图8，该机柜1中安装控制器(未标示)、皮秒激光器11、光路切换装置12、第一外光路、第一振镜模块19、第二外光路、倍频模块13以及第二振镜模块16。该皮秒激光器11用于发生红外激光脉冲信号；该控制器用于分配红外激光工作时隙，在红外激光工作时隙时，该第一外光路传递该红外激光脉冲信号至该第一振镜模块19以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；或者该控制器还用于分配紫外激光工作时隙，在紫外激光工作时隙时，该倍频模块13倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，该第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至该第二振镜模块16以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

该第一外光路包括红外扩束模块17、红外折光模块18以及红外红光预览模块25，该红外红光预览模块25与该第一振镜模块19相连。

请进一步参考图8，该第二外光路包括紫外扩束模块14、紫外折光模块15以及紫外红光预览模块26；该紫外红光预览模块与该第二振镜模块16相连，该红外折光模块18与该红外红光预览模块25之间设置第一转接光路221。该紫外折光模块15与该紫外红光预览模块26之间设置第二转接光路225。该第一转接光路包括红外平行镜组，该第二转接光路包括紫外平行镜组。该红外平行镜组包括红外上反射镜181以及红外下反射镜222，该紫外平行镜组包括紫外上反射镜151以及紫外下反射镜223。

本实施例的皮秒激光加工系统设置旁轴视觉定位装置21和二维直线运动的二维调节机构54来保证待加工对象与各个振镜模块的定位精度。本实施例皮秒激光加工系统可在同一台设备上进行红外皮秒激光加工和紫外皮秒激光加工，满足了不同的加工需求，减少产品装夹次数，提高了加工效率。

请一并参考图4与图8，所示为本发明皮秒激光加工系统的激光主梁模块示意图。

该皮秒激光器11用于产生激光光源。该光路切换装置12用于在红外光路和紫外光路之间切换。该倍频模块13用于将波长为1064纳米的红外激光倍频为波长为355纳米的紫外激光。该紫外扩束模块14用于扩大紫外激光束的直径并减小激光束的发散角。该紫外折光模块15用于改变紫外光路的方向。该第二振镜模块16包括一对振镜电机，用来控紫外激光焦点的水平方向。该红外扩束模块17用于扩大红外激光束的直径并减小激光束的发散角。该红外折光模块18用于改变红外光路的方向。该第一振镜模块19包含一对振镜电机，用来控红外激光焦点的水平方向。该升降轴201为电动Z轴，Z向运动改变焦距。该视觉定位装置21为CCD图像采集装置，用于相机拍照定位；该第一转接光路221上设置光路保护罩，防止灰尘进入。该第二振镜模块16采用紫外F-theta镜，对紫外激光光束进行聚焦形成焦点。该第一振镜模块19采用红外F-theta镜，对红外激光光束进行聚焦形成焦点。

请参考图5至图8，为本发明皮秒激光加工系统的光路示意图。该激光光路包括红外皮秒光路A和紫外皮秒光路B。

在该紫外皮秒光路B中，请参考虚线所示的紫外皮秒光路示意路线。该皮秒激光器11出来的是波长为1064纳米的红外皮秒光。经过光路切换装置12，该光路切换装置12内部的红外全反镜片130切换到不工作状态，光直接进入倍频模块13，经过倍频后变成波长为355纳米的紫外皮秒激光，再经过紫外扩束模块14，扩大紫外激光束的直径并减小激光束的发散角，后经过紫外折光模块15以改变光路方向，最后进入第二振镜模块16，通过紫外F-theta镜进行聚焦后工作。

在该红外皮秒光路A中，请参考虚线所示的红外皮秒光路示意路线。从图5中皮秒激光器11出来的是波长为1064纳米的红外皮秒光，经过光路切换装置12，该光路切换装置12内部的红外全反镜片130切换到工作状态，光进入红外扩束模块17以扩大红外激光束的直径并减小激光束的发散角，然后经过红外折光模块18以改变光路方向，最后进入第一振镜模块19，通过红外F-theta镜进行聚焦后工作。

请一并参考图6和图7，具体实施时，该光路切换装置包括密封的切换腔体121，设置在该切换腔体121内的可转动的红外全反镜片130、镜片安装座128、电机安装座123、第一磁性开关126、第二磁性开关127以及磁性件129。

光路切换腔体121用于装载切换模块零部件，为密封设计。该电机122用于带动红外45度全反镜片转动。该电机安装座123用于固定电机122。该安装座密封圈124用于电机安装座123的密封。该电机轴密封圈125用于电机轴的密封。该第一磁性开关126用于感应红外45度全反镜片工作状态时的位置。该第二磁性开关127用于感应红外45度全反镜片不工作状态时的位置。该镜片安装座128用于固定红外45度全反镜片该磁性件129用于触发该第一磁性开关126和该第二磁性开关127。该红外全反镜片130用于反射传递光路，固定在该镜片安装座128上。该腔体盖板131用于密封切换腔体121，该腔体盖板131与该切换腔体121之间装有密封圈。

该红外全反镜片130与磁性件129安装在该镜片安装座128上，通过该电机安装座123在该切换腔体121外部安装连接至该控制器的电机122，该电机122驱动该红外全反镜片130转动，该第一磁性开关126以及第二磁性开关127由该磁性件129触发检测该红外全反镜片130的工作状态。

本实施例皮秒激光加工系统利用电机122带动45度安装的红外全反镜片130的频繁转动完成光路切换，并且该光路切换装置将切换结机构密封在切换腔体121内，能有效的防止灰尘和油污的进入，运行稳定可靠。

请一并参考图8，所示为本发明皮秒激光加工系统的光路切换工作原理示意图。

在状态1中，45度安装的红外全反镜片130处于工作状态，其工作动作流程如下：光束经过光路切换装置中的切换腔体121，此时步进电机122带动镜片安装座128顺时钟转动90度，当到达目标位置时镜片安装座128上的磁性件129感应到第一磁性开关126，该第一磁性开关126工作给出信号，在磁性件129的作用下红外全反镜片130处于工作状态，光束经过反射改变方向进入第一外光路。

在状态2中，45度安装的红外全反镜片130处于不工作状态，其工作动作流程如下：光束经过光路切换装置中的切换腔体121，此时步进电机122带动镜片安装座128逆时钟转动90度，当到达目标位置时镜片安装座128上的磁性件129感应到第二磁性开关127，该第二磁性开关127工作给出信号，此时红外全反镜片130处于不工作状态，激光经过直射出去，进入第二外光路。

本实施例中，该红外全反镜片130本身在45度方向运动，其精度不是电机决定，而是直接由机加件保证，这样能很容易达到高的精度，且成本低；整个光路切换装置12全密封设计，能有效的防止灰尘和油污的进入，运行稳定可靠。

图9是本发明扩束镜模块示意图，该紫外扩束模块14与红外扩束模块17结构相同，在此以紫外扩束模块14为例加以介绍。该紫外扩束模块14包括扩束镜密封腔体141、45度安装的第一反射镜142、45度安装的第二反射镜143、扩束镜安装座144以及扩束镜145。该紫外扩束模块14用于装载扩束镜，为密封设计。该第一反射镜142安装在反射镜座上。该第二反射镜143安装在反射镜座上，同45度安装的第一反射镜142组成一对平行镜组。其中，该第一反射镜142与该第二反射镜143均是三个方向可微调。该扩束镜安装座144用于固定扩束镜145。光束先经过该第一反射镜142与该第二反射镜143的调节后垂直进入扩束镜145的中心。

请参考图10，该皮秒激光加工系统还包括连接至控制器的调焦装置20，该调焦装置20包括升降轴201以及滑轨202，该调焦装置20一侧安装该红外下反射镜222、红外红光预览模块25与该第一振镜模块19；该调焦装置20另一侧安装该紫外下反射镜223、紫外红光预览模块26以及该第二振镜模块16。

该皮秒激光加工系统还包括连接至控制器的视觉定位装置21，该视觉定位装置21设置在该调焦装置20的滑轨202上并位于该第一振镜模块19和第二振镜模块16之间。

如图3所示，该皮秒激光加工系统还包括加工平台57，该加工平台57安装在该第一振镜模块19和第二振镜模块16下方，该加工平台57固定支撑在在二维调节机构54上。该二维调节机构54可在X轴和Y轴方向实现平面运动。

图10是该调焦装置20的电动Z轴调焦示意图。该升降轴201用于Z轴升降。紫外上45度反射镜座用于固定该紫外上反射镜151，同紫外下反射镜223组成一对紫外平行镜组。该紫外红光预览模块26用于紫外出光前的预览，与第二振镜模块16相连。红外上45度反射镜座用于固定红外上反射镜181，与红外下反射镜222组成一对红外平行镜组。该红外红光预览模块25用于红外出光前的预览，与该第一振镜模块19相连。

该调焦装置的调焦原理为：以紫外皮秒激光工作为例，该紫外下反射镜223、紫外红光预览模块26以及该第二振镜模块16三者一起固定在电动Z轴(升降轴201)上。当滑轨202在升降轴201作升降运动时，紫外激光光束在紫外上反射镜151以及紫外下反射镜223之间平行传递，距离的变化基本对光束无影响，这样通过改变对平行镜组的距离来调节焦距，改变工作距离。

本实施例皮秒激光加工系统采用一套电动调焦装置20，调整振镜模块在系统Z轴(亦即升降轴201)的位移以带动该升降轴201两侧的两个振镜模块实现调焦，当红外皮秒出光时对应第一振镜模块19工作，当紫外皮秒出光时对应第二振镜模块16工作，降低了设备成本。调焦时，保持皮秒激光器11本体不动，因皮秒激光器11本身体积大，质量大，且安装精度高，不宜作为运动部件，本实施例以局部调焦方式解决大型设备的调焦问题。并且紫外皮秒光路调焦和红外皮秒光路调焦共用一套调焦装置20，从而降低了使用成本。

实施例2

请再次参考图1，本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法，主要包括以下步骤：

步骤101：皮秒激光器11发生红外激光脉冲信号；

步骤102：在红外激光工作时隙，第一外光路传递该红外激光脉冲信号至第一振镜模块19以聚焦该红外激光脉冲信号至第一待加工对象；

步骤103：或在紫外激光工作时隙，倍频该红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，以及第二外光路传递该紫外激光脉冲信号至第二振镜模块16以聚焦该紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

具体地，该第一外光路包括红外扩束模块17、红外折光模块以及红外红光预览模块25，该红外红光预览模块25与该第一振镜模块19相连。

具体地，该第二外光路包括紫外扩束模块14、紫外折光模块15以及紫外红光预览模块26，该紫外红光预览模块26与该第二振镜模块16相连。

其中，在分时加工过程中，该控制器通过继电器在红外皮秒光路A与紫外皮秒光路B之间完成光路切换，具体还包括以下步骤：

在该红外激光工作时隙，启动该红外红光预览模块；

在该紫外激光工作时隙，切换至该紫外红光预览模块。

本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统涉及利用皮秒激光进行精细加工的技术领域，使用一台皮秒激光器11，利用光路切换和倍频技术兼容红外与紫外出光，同时光路切换基于切换软件自动控制，激光加工操作方便，同时通过分时控制可同时实现红外激光加工和紫外激光加工，降低成本、节省空间和提高生产效率。本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统采用了两组外光路，一组传递红外皮秒激光，一组传递紫外皮秒激光，两组光路共用一台皮秒激光器11，紫外出光通过倍频模块13倍频该皮秒激光器11输出的激光脉冲信号，即红外皮秒激光通过倍频后得到紫外皮秒激光。

本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统利用电机122带动45度安装的红外全反镜片130的频繁转动完成光路切换，并且该光路切换装置将切换结机构密封在切换腔体121内，能有效的防止灰尘和油污的进入，运行稳定可靠。

本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统采用一套电动调焦装置20，调整振镜模块在系统Z轴(亦即升降轴201)的位移以带动该升降轴201两侧的两个振镜模块实现调焦，当红外皮秒出光时对应第一振镜模块19工作，当紫外皮秒出光时对应第二振镜模块16工作，降低了设备成本。调焦时，保持皮秒激光器11本体不动，因皮秒激光器11本身体积大，质量大，且安装精度高，不宜作为运动部件，本实施例以局部调焦方式解决大型设备的调焦问题。

本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统设置旁轴视觉定位装置和二维直线运动的二维调节机构来保证待加工对象与各个振镜模块的定位精度。本实施例的红外与紫外皮秒激光的出光方法以及皮秒激光加工系统可在同一台设备上进行红外皮秒激光加工和紫外皮秒激光加工，满足了不同的加工需求，减少产品装夹次数，提高了加工效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间隔运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种红外与紫外皮秒激光的出光方法，其特征在于，包括以下步骤：

皮秒激光器发生红外激光脉冲信号；

在红外激光工作时隙，第一外光路传递所述红外激光脉冲信号至第一振镜模块以聚焦所述红外激光脉冲信号至第一待加工对象；

或者在紫外激光工作时隙，倍频所述红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，以及第二外光路传递所述紫外激光脉冲信号至第二振镜模块以聚焦所述紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

2.根据权利要求1所述的红外与紫外皮秒激光的出光方法，其特征在于，所述第一外光路包括红外扩束模块、红外折光模块以及红外红光预览模块，所述红外红光预览模块与所述第一振镜模块相连。

3.根据权利要求1所述的红外与紫外皮秒激光的出光方法，其特征在于，所述第二外光路包括紫外扩束模块、紫外折光模块以及紫外红光预览模块，所述紫外红光预览模块与所述第二振镜模块相连。

4.根据权利要求2或3所述的红外与紫外皮秒激光的出光方法，其特征在于，

在所述红外激光工作时隙，启动所述红外红光预览模块；

在所述紫外激光工作时隙，切换至所述紫外红光预览模块。

5.一种皮秒激光加工系统，其特征在于，包括控制器、皮秒激光器、光路切换装置、第一外光路、第一振镜模块、第二外光路、倍频模块以及第二振镜模块，

所述皮秒激光器用于发生红外激光脉冲信号；

所述控制器用于分配红外激光工作时隙，所述第一外光路传递所述红外激光脉冲信号至所述第一振镜模块以聚焦所述红外激光脉冲信号至第一待加工对象；

或者所述控制器还用于分配紫外激光工作时隙，所述倍频模块倍频所述红外激光脉冲信号得到紫外激光脉冲信号，所述第二外光路传递所述紫外激光脉冲信号至所述第二振镜模块以聚焦所述紫外激光脉冲信号至第二待加工对象。

6.根据权利要求5所述的皮秒激光加工系统，其特征在于，所述光路切换装置包括密封的切换腔体，设置在所述切换腔体内的可转动的红外全反镜片、镜片安装座、电机安装座、第一磁性开关、第二磁性开关以及磁性件，所述红外全反镜片与磁性件安装在所述镜片安装座上，通过所述电机安装座在所述切换腔体外部安装连接至所述控制器的电机，所述电机驱动所述红外全反镜片转动，所述第一磁性开关以及第二磁性开关由所述磁性件触发检测所述红外全反镜的工作状态。

7.根据权利要求5所述的皮秒激光加工系统，其特征在于，所述第一外光路包括红外扩束模块、红外折光模块以及红外红光预览模块，所述红外红光预览模块与所述第一振镜模块相连；所述第二外光路包括紫外扩束模块、紫外折光模块以及紫外红光预览模块；所述紫外红光预览模块与所述第二振镜模块相连，所述红外折光模块与所述红外红光预览模块之间设置第一转接光路；所述紫外折光模块与所述紫外红光预览模块之间设置第二转接光路，所述第一转接光路包括红外平行镜组，所述第二转接光路包括紫外平行镜组，所述红外平行镜组包括红外上反射镜以及红外下反射镜，所述紫外平行镜组包括紫外上反射镜以及紫外下反射镜。

8.根据权利要求7所述的皮秒激光加工系统，其特征在于，还包括连接至控制器的调焦装置，所述调焦装置包括升降轴以及滑轨，所述调焦装置一侧安装所述红外下反射镜、红外红光预览模块与所述第一振镜模块；所述调焦装置另一侧安装所述紫外下反射镜、紫外红光预览模块以及所述第二振镜模块。

9.根据权利要求8所述的皮秒激光加工系统，其特征在于，还包括连接至控制器的视觉定位装置，所述视觉定位装置设置在所述调焦装置的滑轨上并位于所述第一振镜模块和第二振镜模块之间。

10.根据权利要求5-9任意一项所述的皮秒激光加工系统，其特征在于，还包括加工平台，所述加工平台安装在所述第一振镜模块和第二振镜模块下方，所述加工平台固定支撑在在二维调节机构上。