CN109996640A - 用于处理材料的激光系统和方法 - Google Patents

用于处理材料的激光系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109996640A
CN109996640A CN201780071352.8A CN201780071352A CN109996640A CN 109996640 A CN109996640 A CN 109996640A CN 201780071352 A CN201780071352 A CN 201780071352A CN 109996640 A CN109996640 A CN 109996640A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light beam
wavelength
laser
workpiece
laser processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780071352.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109996640B (zh
Inventor
阿列克谢·阿夫多欣
潘乔·察内科夫
安德瑞·巴布什金
乔纳森·埃尔曼
杰弗里·克迈蒂克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IPG Photonics Corp
Original Assignee
IPG Photonics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IPG Photonics Corp filed Critical IPG Photonics Corp
Publication of CN109996640A publication Critical patent/CN109996640A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109996640B publication Critical patent/CN109996640B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0613—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis
    • B23K26/0617—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis and with spots spaced along the common axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0652—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/54—Glass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

多波长激光处理系统配置有多波长激光源，用于产生多波长的同轴激光处理光束。激光处理系统还包括多波长光学系统，以将同轴激光处理光束递送到工件表面上的激光‑材料相互作用区，使得处理光束中的第一激光波长和第二激光波长中的每个激光波长作为相应的第一同心激光斑和第二同心激光斑至少照射相互作用区的一部分。多波长光学系统包括多波长光束准直器、可配置的彩色光学器件和激光处理聚焦透镜，其中可配置的彩色光学器件提供对第一激光波长和第二激光波长的相对焦距的调整。

Description

用于处理材料的激光系统和方法
技术领域
本公开涉及一种成本高效的光纤激光系统和方法，用于在基波波长和谐波波长的光束同轴地通过透镜系统传播的情况下处理材料。更具体地，本公开涉及独立地控制基波和谐波光束参数。
背景技术
激光处理与各种材料相关联，包括聚合物、金属、玻璃和陶瓷。选择用于每种材料的激光类型以匹配材料的光学吸收特性。然而，这对于许多材料来说并不简单，因为它们具有显著不同的性质。一些材料具有反射某些波长的表面，但是在某些热条件下，允许以其他方式反射的光束传播通过。其他材料还选择性地吸收某些波长。然而，其他材料根本不能通过一组波长有效地处理，而另一组波长对于处理这些材料非常有效。
许多产品由表征为在紫外(UV)到红外(IR)波长范围内具有高反射率的材料制成。该组材料包括硅(Si)、铜(Cu)、青铜、黄铜、铝(A1)、具有镜面抛光的不锈钢、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)和上述材料的合金。这些材料在室温下可以反射高达92％的可见光和高达98％的红外辐射。不用说，上述材料以及其他类似材料在许多工业应用中是至关重要的。
US 2013/0134139公布申请(US′139)是一种认识到上述问题的公布。它公开了一种光纤激光系统，用于通过激光产生的700-1200nm波长范围内的光处理高反射材料。该参考文献公开了一种概念上的简单过程，包括用相应的基频和双频处的两个光束同时照射感兴趣的材料。处于倍频处的绿色光束熔化被照射的表面，导致在基频处更高效地吸收IR光。在感兴趣的材料的两个不同频率处的这种照射例如根据US 5083007在本领域中是公知的，。
US′139中公开的解决方案包括通过在每个脉冲的短的初始时段内抑制IR光强度来控制时间脉冲形状，这导致IR光束进入绿色光束的更高的波长转换效率。所产生的绿色光束将被照射材料的温度升高到熔化温度，这增加了红光的吸收。通过最小化IR光的峰值功率到每个脉冲的结束来控制初始峰值功率尖峰之后的每个脉冲的功率分布。
考虑到US′139公开的方法和设备的操作，对于评估其成本效率是有帮助的。在大的工业规模上，能够有效运转的相对低成本的设备转化为更高的利润。在对感兴趣的材料进行激光处理过程的背景下，低成本且有效运转的激光系统包括挑战设计者的过多考虑因素。例如，与US 5083007的钕YAG激光器相比，光纤激光器由于其低成本、低维护和提高的效率而对工业制造市场产生显著影响。US′139教导准连续光纤激光器可能有一些缺点，这会抬升其成本效率。为了在短时间内实现高转换效率，该参考文献教导了一种与期望的高转换效率相关联的相干窄带激光器。然而，光谱宽度小于2nm的窄带光纤激光器可能具有高成本，并且峰值功率较低。控制脉冲功率分布需要复杂的控制电路，这可能仅增加所公开设备的成本。总之，所公开的设备对于大规模材料激光处理业务可能在经济上不具吸引力。
因此需要一种简单、成本高效的材料处理激光系统。
还需要一种简单、成本高效的材料处理光纤激光系统，以高效地处理金属、电介质或复合材料，这些材料不能很好地处理或在光纤激光器的基频处以过大的平均功率处理。
还需要一种简单、成本高效的模块化材料处理光纤激光系统，其可操作为限制耦合到材料中并通常以热量形式消散的平均激光功率或脉冲能量。
还需要上述的光纤激光系统，其配置有光束引导光学器件，其可操作为提供用于能量高效处理的必要条件。
发明内容
在其基本配置中，所公开的激光处理系统配置有激光源，该激光源输出基波波长的第一光束，光谱宽度至少2nm。利用高谐波波长发生器，第一光束被转换一次或多次，以产生至少一个谐波波长的至少一个第二光束。光束通过光学系统同轴传播，将它们传输到激光辐射和材料的界面，其中一个光束，通常是谐波波长的第二光束至少部分被吸收，以引起材料状态的改变，其中对基波波长的光束的吸收增加。应当注意，在有限的情况下，对材料状态改变的诱因是由基波波长的第一光束引起的。
材料状态改变可以在宏观水平上诱导，包括温度改变和辐照材料的固/液/气/等离子体相之间的转变。备选地，材料状态可以在微观水平上发生，将材料从地面或激发态切换到另一激发或电离或过渡状态，从而导致化学上改性的改变。
通常，第二光束的焦点位于材料的表面上。然而，根据材料和/或谐波波长，第二光束的焦点可以在轴向方向上与表面紧密间隔开。一旦达到材料改变其状态的阈值，第一光束的吸收就显著增加，从而提高了手头任务的效率。在一些应用中，第一光束引起材料状态改变，而第二光束完成手头的任务。
所公开的系统的一方面是产生色差，这在通常公开消色差透镜或透镜系统的激光材料加工领域中并不是典型的。因此，所公开的光束传递系统配置有彩色的透镜或透镜系统。
彩色透镜被配置为收集多个不同波长的光并将它们聚焦在相对于表面的不同焦点高度处。色差通常是轴向的，即沿着光束传播路径。在彩色系统中可以校正或可以保持校正横向色差。
所公开的系统的另一方面补偿了色差，并且有利地将当前公开的结构与已知现有技术的结构区分开。简要地修订了US′139，它教导了通过控制每个脉冲的功率分布来优化能量平衡。脉冲形状控制被设计为：起初增加IR峰值功率以高效地产生绿光，以便达到熔化温度，然后逐渐减小峰值功率到每个脉冲结束。换句话说，通过在每个脉冲期间改变波长转换效率来控制处理系统处理材料的效率。
因此，包括上述特征的本公开的另一方面强调控制在相应的基波波长和谐波波长处的两个或更多个同轴光束。在至少一个实施例中，所公开的系统配置有处理器，用于控制光束之间的通量比，以至少等于第二光束提供材料状态改变所处的吸收系数比的倒数。在所公开系统的上述优点的简单说明中，现有技术系统典型的10kW光纤激光源被功率明显较小的激光器替换，例如1kW光纤激光器，其一小部分功率被转换为不同的谐波波长。
实际上，可以通过利用设置的彩色光学器件来设置或调整第一光束和第二光束的相对焦距来实现该控制。通过这样做，与表面处的相应第一光束和第二光束相关联的第一激光光斑和第二激光光斑的直径比适于改变通量比。可以将彩色光学器件从同轴光束的路径移除，并且随后由另一个配置为提供不同的焦距、不同的直径比的器件替换，从而提供不同的通量比。
在所公开的系统的又一方面，光束递送系统包括所提供的具有一个或多个反射表面的消色差准直器。已经发现该特征在所公开的具有基波波长的光束和多个谐波光束的系统中特别有用，例如绿色和紫外(UV)或绿色、UV和深UV(DUV)。保持光束的平行度在提供期望的通量比的彩色透镜系统和期望的焦距差方面起着特别重要的作用。由于横向彩色效应的极高公差，所以准直器有利地没有配置折射元件。
所公开的系统的又一方面提供了对每个入射光束的材料状态改变的能量阈值比的分析确定。能量阈值的确定是由J.M Liu在论文“Simple technique for measurementof pulsed Gaussian-beam spot size”Optics Letters，Vol.7，1982年5月中研究出的，其通过引用完全并入本文。特别地，递送到待加工工件的多个光束中的每个光束的能量被确定为：
Eth(λ)/Ethall(λ)＞1，
其中，Eth(λ)是在没有其他波长的帮助下独自处理工件所需的每个单独光束的能量阈值，Ethall(λ)是本公开的复合光束中相同激光光束的能量阈值，即当所有波长同时存在时。
在本公开的所有方面中实现的波长转换器不限于非线性晶体(NLC)。它也可以是从光纤激光源接收基波波长的光束的拉曼晶体或甚至是拉曼光纤放大器和振荡器。备选地，也可以使用光学参量放大器或振荡器。结合参数和拉曼转换方案允许产生光谱可调波长，其在改变一些处理材料的表面状态方面比在基波波长的光束的固定谐波波长处的有限数量的谐波更高效。
当激光光束照射在材料上时，能量耦合由吸收确定。由于吸收的功率，材料的温度升高。对于强激光，温度可以升高超过熔化和蒸发温度，并且材料变成电离等离子体。在这种情况下，随后的激光吸收由等离子体性质(例如，密度和温度)确定。在许多材料处理应用中，创建等离子体有助于吸收激光能量。这是本公开的另一方面的主题，其可以帮助在上面讨论的每个方面中公开的系统的操作。
以上讨论的方面包括所公开的激光系统的具体特征，该激光系统实现所公开方法的各个步骤。因此，以下在附图的具体描述中公开的所有上述方面和一些附加特征直接涉及所公开的方法。以上公开的方面中的每个方面包括可以利用所有方面的任何组合特征来实践的一个或多个特征。
附图说明
根据具体实施方式和权利要求以及附图，本公开的上述以及其他特征和优点将变得更容易显而易见，在附图中：
图1是示例性公开的系统。
图2是依赖于波长的多种材料的吸收。
图3是示出多种材料的基波波长和谐波波长的光束的已知吸收比的表。
图4A-4D CW示出了IR、绿色、UV和DUV波长的光转换效率。
图5A-5D示出了具有低波长转换效率的光束形状依赖性。
图6A-6C示出了依赖于波长转换效率的脉冲形状。
图7是未调整的色差的示意图。
图8A和图8B是经调整的色差的示意图。
图9至图11示出了基于非线性晶体且用于图1中所公开的激光系统中的各个波长转换示意图。
图12和图13示出了相应拉曼和参数波长转换示意图。
具体实施方式
本公开的基本概念包括用两种或更多种不同波长的激光光束对工件进行激光处理，所述激光光束被待处理材料不同地吸收。波长的光束中的一个波束的能量耦合到引起材料状态改变的材料中，其比另一个光束的能量更有效地被吸收。随着材料发生改变，工件有效地吸收相应波长的该另一个光束。所公开的处理的优化允许所公开的方法和系统成功地处理实际中的任何材料。例如，它可以是玻璃、蓝宝石、陶瓷、铜、腐蚀金属、薄金属、生物组织、PCB和硅晶片。
图1示出了所公开的材料处理系统10的通常布局。所示出的配置包括激光源12，其输出基波波长的宽带非偏振光束18，光谱线范围在2nm和数百nm之间。虽然激光源12可以具有各种配置，但优选地，它是可以在所有以下三种方式下操作的光纤激光器：连续波(CW)、准CW(QCW)和脉冲。在QCW或脉冲方式中，激光源12输出一系列脉冲，每个脉冲具有μJ至J范围内的脉冲能量，在秒至飞秒范围内的脉冲持续时间，以及在个位数瓦特和数百千瓦之间的平均功率。虽然许多工业应用要求输出光束18具有为1的最高质量因子M2，但是所公开的方法和系统也可以利用具有高达100的M2的多模光束高效地操作。
通过谐波频率转换器14实现与光束18的波长不同的相应波长的谐波光束的产生。后者可以基于不同的物理机制操作，但最终不管配置如何，转换器14都可操作为将具有波长的光束18部分地转换为光谱线宽度超过0.5nm的不同波长的光束20。在本公开的范围内，频率谐波转换器14可操作为使用各种转换过程，包括非线性晶体中的倍频、和频和差频产生，非线性晶体材料中的参数振荡和放大，以及块状晶体或光纤中的拉曼转换。下面详细讨论具体光学示意图的示例。
以同轴方式向下传播光路，光束18和20照射在配置有一个或多个透镜的彩色调整器16上，如下所述。彩色透镜系统16在第一光束和第二光束之间产生轴向色差，其同时进一步照射由材料22制成的工件。当使用彩色系统16时，较长波长光束处的光束18将具有从较短波长的光束20的焦点轴向移位的焦点，光束20的焦点位于材料22表面上或附近。由于轴向移位，在光束20的焦点处，光束18形成了直径大于光束20的光斑直径的光斑。因此，在光束20的焦点处的较长波长的光束18的强度显著低于在其自身焦点处的强度。因为工件处的光斑直径和波长转换效率的差异，光束20和18之间的通量比通常是现有技术彩色透镜系统的情况的2至10倍高，这取决于彩色透镜系统16的配置，其中，通量是在QCW和脉冲激光器的情况下每个光束区域的脉冲能量，以及针对CW激光器的每个光束区域的功率。
通量比对于所公开的系统10是重要的，该系统10被配置为控制提供引起光束18的吸收增加的期望的材料状态改变所需的光束20的最小量，从而更高效地使用整个系统。注意，利用高功率激光源12，在许多情况下，诸如IR光束的光束18可以激光处理许多材料，但是仅使用一个IR光束18将导致不可接受的低效过程。这同样涉及原则上可以单独处理材料22但可能使激光处理过程低效的任何其他单波长光。使用多个光束而不是用一个光束处理相同的材料可以被分析地表示为：
Eth(λ)/Ethall(λ)＞1，
其中，Eth(λ)是在没有其他波长的帮助下独自处理工件所需的每个单独光束的能量阈值，Ethall(λ)是本公开的多光束中相同激光光束的能量阈值，即当所有波长同时存在时。当满足上述要求时，在一些应用中可以增强利用所公开的系统的处理的效率达数个数量级。具有多个光束的应用中的典型脉冲能量是单脉冲阈值能量Eth的4-5倍。
基于在环境温度下根据针对各种材料的波长的充分记录的吸收依赖性获得系统10中的光束20和18之间的通量比，如图2所示。发明人发现，为了引起期望的材料状态改变，通量比应该至少等于或大于材料22中相同光束的吸收比的倒数。在图3中示出了一些吸光度比，其中IR是红外线，GR是绿色，UV是紫外线，DUV是深UV。用于测量和控制通量的许多技术对于本领域普通技术人员来说是已知的，本文不再详细公开。应注意，在所公开的系统中，相应光束的通量是分开测量的。
可以通过若干种技术调整通量比。其中一种技术包括通过用不同的透镜组替换当前安装的透镜组来操纵彩色调整器16的色差，该不同的透镜组可以由不同材料制成，例如熔融石英(FS)、氟化镁(MGF2)、氟化钙(CAF2)或其他材料。还提供另一种技术用于调整转换效率。可以通过包括自动镜头递送机构的任何机械方法实现对适合于手头任务的彩色调整器16的选择。用于调整波长转换参数的技术对于激光领域的普通技术人员来说也是公知的，并且可以包括可控制地改变NL晶体的几何形状和温度或拉曼光纤的长度以及许多其它参数。虽然转换被可控地调整，但如图4A-4D所示，脉冲的功率分布实际上保持不变。
通常，激光材料处理中使用的激光器被配置为窄带并被偏振以提供良好的谐波转换效率。然而，高转换效率伴随着基波光束分布的显著劣化，如图6A-6C所示，其示出了通过随后的二次和三次谐波转换将高斯分布逐渐变换为环形分布。除了极少数应用之外，环形分布通常是有害的。大多数情况下，使用高斯分布光束。低转换效率和宽光谱线两者降低了效率，这导致相对未修改的高斯分布，如图5A-5C所示。因此，如这里所公开的，低转换效率有利于从单个激光器产生多个光束，并且为所有光束提供良好的光束质量。出于本公开的目的，绿色光束20的低转换效率小于20％，而高效率可以大于50％；对于UV光，只要低于10％就被认为是低的，而高于30％的转换效率是高的。
图7示出了具有未调整的色差的光学示意图。在消色差系统中，照射工件的两个光束都聚焦在其表面上。然而，未调整的系统可以具有一定量的未校正的色差。
图8A和图8B示出了添加了彩色调整器16的相应光学配置。如上所述，第一波长的光束18在谐波转换器14中被转换，以便在准直光学器件26中对相应较长波长和较短波长的至少两个同轴光束18、20进行准直。经准直的光束由彩色调整器16接收。
利用宽带激光源12和多个激光波长，单色处理透镜设计通常会表现出所谓的色差。这些偏差是材料分散、折射率随波长变化的结果。对于不同的折射率，透镜的焦距取决于波长，并且导致轴向色差，其中不同的波长聚焦在不同的焦距处。
彩色调整器可以具有各种配置。例如，合适的光学材料的空气间隔的彩色双重透镜可以用作彩色校正器，以调整一个波长相对于另一个波长的光束准直，作为处理透镜的输入，以校正处理透镜的轴向色差或有意添加用于多个波长处的焦距分离的色差。
彩色双重透镜可以在一个波长处具有长焦距或无限焦距(即无焦点)以维持光束准直。双重透镜可以是空气间隔的并利用耐用的光学玻璃和结晶激光材料的组合。特别是对于高功率激光器和紫外波长，可以使用FS、MGF2和CAF2的组合。结合处理镜头的材料，两种材料可以在两个波长处校正或分离焦距，三种材料可以在三个波长处校正或分离焦距。例如，为了在相对于较短波长在1064nm处增加焦距，双重透镜可以包括具有相对高色散的正元件和具有相对低色散的负元件。例如，双重透镜可以包括具有几乎相等焦距的正FS元件和负CAF2元件。应理解，可能需要具有多于2个光学元件的更复杂的彩色校正器光学设计来校正其他光学偏差，例如球面偏差。
此后，光束18、20通过聚焦光学器件24进行聚焦，以具有各自期望的光束光斑直径。递送到工件22表面上的激光-材料相互作用区，光束18、20作为相应的第一同心激光光斑和第二同心激光光斑照射表面。在图8A中，彩色调整器16被配置成使得第一光束的第二光束20的焦点28位于工件22的表面的上游，而在图8B中，焦点30位于表面下方。在两种配置中，经转换的光束20的焦点28在工件22的表面上。
通过配置彩色调整器16来调整光束18和20之间的激光光斑直径比，使得较小的同心光斑小于较大的同心光斑的直径的1/2。彩色调整器可以配置有可互换的多组彩色光学器件16，每组光学器件16限定彼此不同的相应焦距。
图9至图13公开了谐波转换器14的各种配置。所示出的转换器14的架构可以包括如图9至图11中所示出的单程通过方案或如图12至图14中所示的折叠通过转换方案。
具体参考图9至图10，转换器16可操作为通过利用非线性I型晶体32和34(例如三硼酸锂(LBO))来产生二次谐波频率和三次谐波频率。在操作中，从激光器12发射的光束18入射在准直透镜36上，然后由半波长板旋转并聚焦在晶体32的主体内，使得光束18和20此后以同轴方式传播。容易理解，如果图9的方案只具有晶体32，则转换器14将只输出两个光束，如图12所示。但是因为结合了第二晶体34，所示的示意图也可操作为产生三次谐波，而晶体之间的透镜是为了方便而示出的，尽管实际上它是一个或多个球面镜。
所有光束都是同心的，外侧光束是光束18，最内光束是三次谐波光束。准直光学器件26沿着晶体34下游的光路放置，并且可以配置为一个或多个球面镜。彩色调整器16位于准直器26的下游。图10具有与图9的结构相同的结构，但除了二次谐波和三次谐波之外，其可操作为通过第三晶体40产生四次谐波。
图11至图13示出了折叠通过转换系统。在图11中，该示意图可操作为利用准直光学器件产生二次谐波，该准直光学器件被配置为消色差全反射准直器26。图12示出了通过利用光学参量放大器(OPA)44来替代谐波产生。通过改变系统的一个或多个参数而使其具有0.2-2μm的光谱可调性，举例而言，例如温度和/或晶体旋转和/或时间延迟。其通常在串联的多个非线性晶体中或在用作光学参量振荡器(OPO)的空腔中实现。图14示出了拉曼放大器，其可以被配置为拉曼光纤或拉曼晶体46或拉曼流体。与OPO类似，其可以在空腔中实现以用作拉曼振荡器。
参考附图描述了本发明的实施例，应理解本发明不限于这些精确的实施例。例如，系统10可以配置有长脉冲IR源，其具有同轴的、在时间上超前于IR/绿色/UV/DUV的高强度(ns/ps)脉冲的MM IR光束，MM IR光束具有同轴单模IR以在焦距和其他方面创建材料状态改变。因此，应理解，在不脱离所附权利要求中所限定的本发明的范围或精神的情况下，本领域技术人员可以在其中进行各种改变、修改和适应。

Claims (37)

1.一种工件的激光加工方法，包括：
将基波波长的第一宽带非偏振光纤激光光束部分地转换为至少一个谐波波长的第二光束；
沿着路径引导第一光束和一个第二光束，所述第一光束和所述第二光束同轴且在时间上重叠；
将所述第一光束和所述一个第二光束照射在所述工件的表面上，所述工件在基波波长和谐波波长处分别具有不同的吸收系数；
控制所述第一光束和所述一个第二光束之间的通量比以至少等于吸收系数比的倒数以增加所述工件对所述第一光束的吸收系数，所述第二光束在所述吸收系数比的倒数处提供材料状态改变所且具有比所述第一光束的焦平面更靠近所述表面的焦平面。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：在所述第一光束和所述第二光束之间产生轴向色差，使得所述第一光束的焦点在所述工件内距所述表面一定距离处，以及所述第二光束的第二焦点在第一焦点的上游与第一焦点间隔开。
3.根据权利要求2所述的激光加工方法，其中，控制所述通量比包括：
移位沿着所述路径产生消色差的非消色差光学器件，或
将所述非消色差光学器件替换为另一非消色差光学器件，所述另一非消色差光学器件配置有不同的折射曲率或由不同的光学材料制成，所述光学材料例如是熔融石英、CaF2或MgF2，或能够改变所述第一光束和所述第二光束的相应焦距的其它材料。
4.根据权利要求2所述的激光加工方法，其中，进行倒数的比是分别在基波波长和谐波波长处的吸收系数的比。
5.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，还包括：控制所述第一光束到所述第二光束的谐波转换效率，从而将所述工件表面上的通量比调整到比吸收系数比的倒数高，其中，所述加工方法以比在没有所述第二光束的情况下将会所需的激光功率更小的所有波长处的总激光功率来实现。
6.根据权利要求1所述的激光加工方法，其中，所述第二光束的谐波波长包括二次谐波波长、三次谐波波长和/或四次谐波波长或者通过使用光学参量和/或拉曼过程处于能够独立调谐的波长，注意，这些波长处的所有光束或多个光束可以在相同的时间和相同的位置处照射在工件表面上。
7.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：创建等离子体以增加所述工件对所述第一光束的吸收系数。
8.根据权利要求1所述的激光加工方法，还包括：在产生所述第二光束之后通过仅使用一个或多个反射镜，对同轴的第一光束和第二光束进行消色差准直。
9.一种工件的激光加工方法，包括：
将基波波长的第一宽带非偏振光纤激光光束的一部分转换为至少一个谐波波长的第二宽带光束，其中，第一光束的未转换部分和第二光束同轴且在时间上重叠；
沿着通过非消色差光学器件的路径引导所述第一光束和所述第二光束，从而在所述光束之间产生色差，使得当所述光束同时照射到工件的表面上时，焦点在所述表面处的所述第二光束提供材料状态改变，所述材料状态改变增加所述工件对焦点在所述工件之内或之外与表面间隔开的所述第一光束的吸收系数，所述工件由在基波波长和谐波波长处分别具有不同吸收系数的材料制成。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：调整分别在基波波长和谐波波长处的所述第一光束和所述第二光束的通量比，以提供材料状态改变，所述通量比至少等于基波波长和谐波波长处的吸收系数比的倒数。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：控制所述第一光束到所述第二光束的谐波转换效率，其中，如果所述转换效率大于基波波长和谐波波长中的每个波长处的吸收比的倒数，则提供材料状态改变。
12.根据权利要求11所述的激光加工方法，其中，控制所述波长转换效率以防止在转换期间所述第一光束的高斯强度分布劣化为环形强度分布，所述第一光束为单模光束或多模光束。
13.根据权利要求11所述的激光加工方法，其中，控制所述波长转换效率以提供所述第一光束的环形强度分布。
14.根据权利要求11所述的激光加工方法，其中，如果入射在所述工件上的第一光束和第二光束中的每个光束的能量如下式所示，则提供材料状态改变，
Eth(λ)/Ethall(λ)＞1，
其中，Eth(λ)是在每个单独的基波波长或谐波波长处，由单个光束完成所述工件的激光加工独自所需的耦合到所述工件中的所述激光光束的能量阈值，Ethall(λ)是当同轴的第一光束和第二光束同时照射在工件上时，在单独波长处的激光光束的能量阈值。
15.根据权利要求9所述的激光加工方法，其中，所述第二光束具有选自所述基波波长的二次谐波波长、三次谐波波长和四次谐波以及这些波长的组合中的谐波波长，和/或具有通过光学参量或拉曼过程而产生的能够独立调谐的波长。
16.根据权利要求9所述的激光加工方法，还包括：在照射所述工件的表面时，由所述第二光束产生电子等离子体，所述工件由在所述第二光束波长处的吸收系数高于在基波波长处的吸收系数的材料制成。
17.根据权利要求9所述的激光加工方法，还包括：加热所述工件的表面，所述工件由基波波长在较高波长处显著增加吸收的材料制成。
18.根据权利要求9所述的激光加工方法，其中，所述基波波长的光束包括多个在0.9-2.1μm波长范围内发射的单模和/或多模激光，且所述单模和/或多模激光具有如下参数：
在秒至飞秒范围内的脉冲持续时间，
在1和100之间M2因子，
在2nm到数百nm之间的宽光谱线，
在μJ至J范围内的脉冲能量，以及
在个位数瓦特和数百千瓦之间的平均功率；
超过0.5nm的所述第二光束光谱线宽。
19.根据权利要求9所述的激光加工方法，还包括：在产生所述第二光束之后通过仅使用一个或多个反射镜，对同轴的第一光束和第二光束进行消色差准直。
20.根据权利要求9所述的激光加工方法，其中，所述第一光束是由以脉冲、连续波CW或准连续波QCW模式操作的光纤激光器产生的单模光束或多模光束。
21.一种工件的模块化激光加工装置，包括：
可调谐谐波发生器，被操作为将基波波长的第一宽带非偏振光纤激光光束部分地转换为至少一个谐波波长的第二宽带光束，所述第一光束和所述第二光束同轴且在时间上重叠并同时照射在工件的表面上，所述工件在基波波长和谐波波长处分别具有不同的吸收系数；
系统，被操作为将所述第一光束和所述第二光束之间的通量比调整为至少等于所述第二光束在所述表面上或附近提供材料状态改变的阈值，以增加所述第一光束的吸收系数。
22.根据权利要求21所述的激光加工装置，还包括：非消色差光学器件，位于所述可调谐谐波发生器和所述工件之间，并且被操作为在未转换的第一光束和第二光束之间产生轴向色差，使得所述第一光束的焦点在所述工件内距所述表面一定距离处，所述第二光束的第二焦点与在第一焦点的上游与第一焦点间隔开更靠近所述表面。
23.根据权利要求22所述的激光加工装置，其中，所述控制器配置有：通量测量单元，被操作为测量所述通量；处理单元，被操作为确定所述通量比并将测量值与阈值进行比较；以及致动器，被操作为移位所述非消色差光学器件，或替换所述非消色差光学器件，或者移位并替换所述非消色差光学器件。
24.根据权利要求21所述的激光加工装置，其中，所述阈值至少等于基波波长和谐波波长处的吸收比的倒数。
25.根据权利要求24所述的激光加工装置，还包括系统，用于将所述第一光束到所述第二光束的谐波转换效率控制为大于所述基波波长和所述谐波波长中的每个波长处的吸收系数比的倒数。
26.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，所述可调谐谐波发生器被操作为将所述第一光束转换为二次谐波波长、三次谐波波长和四次谐波波长的第二光束。
27.根据权利要求21所述的激光加工方法，还包括：在产生所述第二光束之后通过仅使用一个或多个反射镜，对同轴的第一光束和第二光束进行消色差准直。
28.一种用于加工工件的模块化系统，包括：
激光源，沿着路径输出基波波长的宽带第一光束；
谐波波长发生器，接收所述第一光束并被操作为将所述第一光束部分地转换为至少一个谐波波长的第二光束，其中所述第一光束和所述第二光束同轴且在时间上重叠；以及
可调整的非消色差光学器件，由同轴的第一光束和第二光束照射，并被配置为受控地产生色差，使得所述第二光束的焦平面在所述工件的表面上或附近，提供足以增加温度的初始材料状态改变，以用于随后有效吸收焦平面进入所述工件的主体之内与表面间隔开的第一光束。
29.根据权利要求28所述的模块化系统，其中，所述激光源是以连续波CW模式或准CW模式或脉冲模式操作并输出单模或多模的所述第一光束的光纤激光器。
30.根据权利要求28所述的模块化系统，其中，所述谐波发生器配置有：
一个或多个非线性晶体，通过仅使用反射聚焦而沿着光路彼此间隔开，以选择性地提供基波波长到二次谐波波长、三次谐波波长和/或四次谐波波长或者通过使用光学参量和/或拉曼过程到独立可调谐波长的顺序转换，以及
单程通过或多程通过的波长转换方案。
31.根据权利要求30所述的模块化系统，其中，所述非线性晶体均被切割以用于I型或II型相位匹配。
32.根据权利要求28所述的模块化系统，还包括：准直器，所述准直器包括抛物面镜，所述抛物面镜位于所述谐波发生器和所述工件之间。
33.根据权利要求28所述的模块化系统，还包括：处理单元，被配置为确定分别在基波波长和谐波波长处的所述第一光束和所述第二光束的通量比，并调整非消色差处理透镜或透镜系统，使得较高波长的所述第二光束产生火花，其中所述通量比大于或至少等于基波波长和谐波波长处的吸收系数比的倒数。
34.根据权利要求33所述的模块化系统，其中，所述处理单元被操作为将所述谐波发生器的波长转换效率调整为大于基波波长和谐波波长中的每个波长的吸收系数比的倒数。
35.根据权利要求34所述的模块化系统，其中所述处理单元被操作为控制所述波长转换效率，以防止在波长转换期间所述第一光束的高斯强度分布劣化为环形强度分布。
36.根据权利要求34所述的激光加工方法，其中，控制所述波长转换效率以提供所述第一光束的环形强度分布，所述第一光束是单模光束或多模光束。
37.根据权利要求28所述的激光加工方法，其中，所述光纤激光源被操作为使得入射在所述工件上的第一光束和第二光束中的每个光束的能量如下式所示，
Eth(λ)/Ethall(λ)＞1，
其中，Eth是在每个单独的基波波长或谐波波长处，由单独的波长光束处的单个激光光束完成所述工件的激光加工独自所需的耦合到所述工件中的单个激光光束的能量阈值，Ethall(λ)是当同轴的第一光束和第二光束一起同时照射在工件上时，在单独波长处的激光光束的能量阈值。
CN201780071352.8A 2016-11-18 2017-11-20 用于处理材料的激光系统和方法 Active CN109996640B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662424065P 2016-11-18 2016-11-18
US62/424,065 2016-11-18
PCT/US2017/062604 WO2018094349A1 (en) 2016-11-18 2017-11-20 System and method laser for processing of materials.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109996640A true CN109996640A (zh) 2019-07-09
CN109996640B CN109996640B (zh) 2021-09-03

Family

ID=62145883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780071352.8A Active CN109996640B (zh) 2016-11-18 2017-11-20 用于处理材料的激光系统和方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11433483B2 (zh)
EP (1) EP3523083B1 (zh)
JP (1) JP7148513B2 (zh)
KR (1) KR102406333B1 (zh)
CN (1) CN109996640B (zh)
HU (1) HUE064074T2 (zh)
PL (1) PL3523083T3 (zh)
WO (1) WO2018094349A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111601676A (zh) * 2017-11-20 2020-08-28 Ipg光子公司 用于处理材料的激光系统和方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580180C2 (ru) * 2014-03-06 2016-04-10 Юрий Александрович Чивель Способ лазерной наплавки и устройство для его осуществления
CN110722270B (zh) * 2018-06-29 2021-02-02 上海微电子装备（集团）股份有限公司 激光传输系统、激光切割装置和激光切割方法
US20220015245A1 (en) * 2018-11-21 2022-01-13 Lg Innotek Co., Ltd. Jig for via-hole processing, via-hole processing device, and via-hole processing method using same
CN116670949A (zh) * 2020-12-30 2023-08-29 Ipg光子公司 深紫外激光源
CN113477948B (zh) * 2021-06-29 2022-05-24 华南理工大学 一种激光选区熔化的控制系统、方法及装置
CN114309939B (zh) * 2022-01-07 2024-05-03 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种铜基薄片料带激光焊接方法及激光焊接设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1853840A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 彩霸阳光株式会社 板状体切断方法及激光加工装置
CN101288921A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 深圳市大族激光科技股份有限公司 激光切割装置
US20080296272A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Electro Scientific Industries, Inc. Multiple laser wavelength and pulse width process drilling
CN102581485A (zh) * 2011-01-13 2012-07-18 深圳市光大激光科技股份有限公司 激光焊接设备
CN204558874U (zh) * 2012-07-19 2015-08-12 通快激光有限责任公司 用于产生不同波长的两个激光射束的激光振荡器
CN105209218A (zh) * 2013-01-15 2015-12-30 康宁激光技术有限公司 对平坦衬底进行基于激光的加工的方法和设备

Family Cites Families (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4838531B1 (zh) 1970-12-29 1973-11-17
US4649351A (en) * 1984-10-19 1987-03-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for coherently adding laser beams
DE3714504A1 (de) 1987-04-30 1988-11-10 Lambda Physik Gmbh Verfahren zum bearbeiten von materialien mit laserstrahlen
US5083007A (en) 1990-08-01 1992-01-21 Microelectronics And Computer Technology Corporation Bonding metal electrical members with a frequency doubled pulsed laser beam
US5302798A (en) * 1991-04-01 1994-04-12 Canon Kabushiki Kaisha Method of forming a hole with a laser and an apparatus for forming a hole with a laser
JPH0584587A (ja) * 1991-09-27 1993-04-06 Fanuc Ltd レーザ加工方法及び装置
US5384803A (en) * 1993-02-22 1995-01-24 Lai; Shui T. Laser wave mixing and harmonic generation of laser beams
IL106952A (en) * 1993-09-08 1996-03-31 Scitex Corp Ltd Laser marker
DE19707834A1 (de) * 1996-04-09 1997-10-16 Zeiss Carl Fa Materialbestrahlungsgerät und Verfahren zum Betrieb von Materialbestrahlungsgeräten
US5761234A (en) * 1996-07-09 1998-06-02 Sdl, Inc. High power, reliable optical fiber pumping system with high redundancy for use in lightwave communication systems
JP3098200B2 (ja) * 1996-12-27 2000-10-16 昭和オプトロニクス株式会社 レーザビームの補正方法及び装置
US6240116B1 (en) * 1997-08-14 2001-05-29 Sdl, Inc. Laser diode array assemblies with optimized brightness conservation
US6005717A (en) * 1998-11-17 1999-12-21 Ceramoptec Industries, Inc. Diode laser beam combiner system
JP3945951B2 (ja) * 1999-01-14 2007-07-18 日立ビアメカニクス株式会社 レーザ加工方法およびレーザ加工機
JP2002542043A (ja) * 1999-04-27 2002-12-10 ジーエスアイ ルモニクス インコーポレイテッド 多重レーザビームを使用する材料処理システム及び方法
JP2001021931A (ja) 1999-07-09 2001-01-26 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk Ｔｙｐｅ１の非線形結晶を用いた加工用レーザ装置
PL195102B1 (pl) * 1999-07-19 2007-08-31 Univ California Sposób formowania kształtów i konturów w metalowym przedmiocie i układ do formowania kształtów i konturów w metalowym przedmiocie
US6310701B1 (en) * 1999-10-08 2001-10-30 Nanovia Lp Method and apparatus for ablating high-density array of vias or indentation in surface of object
US20040134894A1 (en) * 1999-12-28 2004-07-15 Bo Gu Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers
US7671295B2 (en) * 2000-01-10 2010-03-02 Electro Scientific Industries, Inc. Processing a memory link with a set of at least two laser pulses
AU2001247240A1 (en) * 2000-03-01 2001-09-12 Heraeus Amersil, Inc. Method, apparatus, and article of manufacture for determining an amount of energy needed to bring a quartz workpiece to a fusion weldable condition
JP3522654B2 (ja) * 2000-06-09 2004-04-26 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及び加工方法
US6353502B1 (en) * 2000-06-13 2002-03-05 Eastman Kodak Company VCSEL field correction
JP2002202442A (ja) * 2000-11-06 2002-07-19 Fuji Photo Film Co Ltd 合波レーザー光源および露光装置
US6621044B2 (en) * 2001-01-18 2003-09-16 Anvik Corporation Dual-beam materials-processing system
US6777645B2 (en) * 2001-03-29 2004-08-17 Gsi Lumonics Corporation High-speed, precision, laser-based method and system for processing material of one or more targets within a field
EP1451907A4 (en) * 2001-06-13 2007-05-09 Orbotech Ltd MULTI-RAY MICRO-PROCESSING SYSTEM AND METHOD
DE10143709A1 (de) * 2001-08-31 2003-04-03 Jenoptik Laser Optik Sys Gmbh Einrichtung zur Frequenzkonversion einer Lasergrundfrequenz in andere Frequenzen
US6987240B2 (en) * 2002-04-18 2006-01-17 Applied Materials, Inc. Thermal flux processing by scanning
JP2004096088A (ja) * 2002-07-10 2004-03-25 Fuji Photo Film Co Ltd 合波レーザー光源および露光装置
JP2004111542A (ja) * 2002-09-17 2004-04-08 Topcon Corp 半導体レーザ装置
US6816535B2 (en) * 2002-09-17 2004-11-09 Northrop Grumman Corporation Co-alignment of time-multiplexed pulsed laser beams to a single reference point
JP3866651B2 (ja) * 2002-12-02 2007-01-10 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 投写型表示装置
JP4014498B2 (ja) * 2002-12-17 2007-11-28 日立ビアメカニクス株式会社 多軸のレーザ加工機
JP4373115B2 (ja) * 2003-04-04 2009-11-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US7208395B2 (en) * 2003-06-26 2007-04-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method for manufacturing semiconductor device
US7348516B2 (en) * 2003-08-19 2008-03-25 Electro Scientific Industries, Inc. Methods of and laser systems for link processing using laser pulses with specially tailored power profiles
US7521651B2 (en) * 2003-09-12 2009-04-21 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method
JP2005138143A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ光線を利用する加工装置
JP4477893B2 (ja) 2004-02-13 2010-06-09 株式会社リコー レーザ加工方法及び装置、並びに、レーザ加工方法を使用した構造体の製造方法
GB0403865D0 (en) * 2004-02-20 2004-03-24 Powerlase Ltd Laser multiplexing
US8383982B2 (en) * 2004-06-18 2013-02-26 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for semiconductor structure processing using multiple laser beam spots
US7435927B2 (en) * 2004-06-18 2008-10-14 Electron Scientific Industries, Inc. Semiconductor link processing using multiple laterally spaced laser beam spots with on-axis offset
US7687740B2 (en) * 2004-06-18 2010-03-30 Electro Scientific Industries, Inc. Semiconductor structure processing using multiple laterally spaced laser beam spots delivering multiple blows
US7923306B2 (en) * 2004-06-18 2011-04-12 Electro Scientific Industries, Inc. Semiconductor structure processing using multiple laser beam spots
WO2006037114A2 (en) * 2004-09-28 2006-04-06 Hitachi Via Mechanics, Ltd Fiber laser based production of laser drilled microvias for multi-layer drilling, dicing, trimming or milling applications
US7705268B2 (en) * 2004-11-11 2010-04-27 Gsi Group Corporation Method and system for laser soft marking
US20060128073A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-15 Yunlong Sun Multiple-wavelength laser micromachining of semiconductor devices
US20060198402A1 (en) * 2005-03-01 2006-09-07 Norman Hodgson Energy stabilization of combined pulses from multiple lasers
US20060261051A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Mark Unrath Synthetic pulse repetition rate processing for dual-headed laser micromachining systems
JP2006330071A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Fujifilm Holdings Corp 線状ビーム生成光学装置
JP2007101266A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
US7310186B2 (en) * 2005-10-21 2007-12-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Uniform multiple light source etendue
KR20070097189A (ko) * 2006-03-28 2007-10-04 삼성전자주식회사 기판 절단 방법 및 이에 사용되는 기판 절단 장치
US7970199B2 (en) * 2006-06-05 2011-06-28 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for detecting defect on a surface of a specimen
KR20090037895A (ko) * 2006-07-27 2009-04-16 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 직렬 광자 증폭기
US7888620B2 (en) * 2006-07-31 2011-02-15 Electro Scientific Industries, Inc. Reducing coherent crosstalk in dual-beam laser processing system
US7674999B2 (en) * 2006-08-23 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Fast axis beam profile shaping by collimation lenslets for high power laser diode based annealing system
US7551652B1 (en) * 2006-10-27 2009-06-23 Np Photonics, Inc Simultaneously Q-switched fiber lasers using a shared modulator
KR20090104001A (ko) * 2007-01-05 2009-10-05 지에스아이 그룹 코포레이션 멀티 펄스 레이저 처리 시스템 및 방법
JP2008254006A (ja) * 2007-04-02 2008-10-23 Toshiba Corp レーザ加工装置及びレーザ加工方法
US8915907B2 (en) * 2007-06-15 2014-12-23 Szymon Suckewer Tattoo removal with two laser beams via multi-photon processes
US8148663B2 (en) * 2007-07-31 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of improving beam shaping and beam homogenization
JP2009123421A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Canon Inc 気密容器の製造方法
US8231612B2 (en) * 2007-11-19 2012-07-31 Amo Development Llc. Method of making sub-surface photoalterations in a material
KR101528385B1 (ko) * 2008-01-10 2015-06-11 오르보테크 엘티디. 다중 미러 조정 시스템
CN102006964B (zh) * 2008-03-21 2016-05-25 Imra美国公司 基于激光的材料加工方法和系统
US7982160B2 (en) * 2008-03-31 2011-07-19 Electro Scientific Industries, Inc. Photonic clock stabilized laser comb processing
US8178818B2 (en) * 2008-03-31 2012-05-15 Electro Scientific Industries, Inc. Photonic milling using dynamic beam arrays
US8073027B2 (en) * 2008-06-27 2011-12-06 Institut National D'optique Digital laser pulse shaping module and system
US7813389B2 (en) * 2008-11-10 2010-10-12 Electro Scientific Industries, Inc. Generating laser pulses of prescribed pulse shapes programmed through combination of separate electrical and optical modulators
EP2465634B1 (en) * 2009-08-11 2021-11-10 Hamamatsu Photonics K.K. Laser machining device and laser machining method
JP5483084B2 (ja) 2010-02-09 2014-05-07 三菱マテリアル株式会社 レーザ加工装置
EP2392429A1 (fr) 2010-06-03 2011-12-07 Lasag Ag Procédé et installation d'usinage laser pulsé, en particulier pour le soudage, avec variation de l' apuissance de chaque impulsion laser
KR20140018183A (ko) * 2010-09-16 2014-02-12 레이디안스, 아이엔씨. 적층 재료의 레이저 기반 처리
WO2012037780A1 (zh) * 2010-09-21 2012-03-29 中国科学院理化技术研究所 激光微纳加工系统及方法
US9023461B2 (en) * 2010-10-21 2015-05-05 Electro Scientific Industries, Inc. Apparatus for optically laser marking articles
US20120160814A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for link processing using laser pulses with optimized temporal power profiles and polarizations
US8379494B2 (en) * 2011-02-03 2013-02-19 Seagate Technology Llc Laser-in slider light delivery for heat assisted magnetic recording
TWI575630B (zh) * 2011-06-10 2017-03-21 應用材料股份有限公司 脈衝循環器
US8569187B2 (en) * 2011-06-24 2013-10-29 Applied Materials, Inc. Thermal processing apparatus
FR2989294B1 (fr) * 2012-04-13 2022-10-14 Centre Nat Rech Scient Dispositif et methode de nano-usinage par laser
US20130277340A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Polaronyx, Inc. Fiber Based Spectroscopic Imaging Guided Laser Material Processing System
US10226837B2 (en) * 2013-03-15 2019-03-12 Nlight, Inc. Thermal processing with line beams
US9956646B2 (en) * 2014-02-28 2018-05-01 Ipg Photonics Corporation Multiple-beam laser processing using multiple laser beams with distinct wavelengths and/or pulse durations
JP6025798B2 (ja) 2014-10-07 2016-11-16 三菱重工業株式会社 レーザ加工装置
TWI718127B (zh) * 2015-02-27 2021-02-11 美商伊雷克托科學工業股份有限公司 用於顫化雷射射束以沿著射束軌跡在工件中形成特徵的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1853840A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 彩霸阳光株式会社 板状体切断方法及激光加工装置
CN101288921A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 深圳市大族激光科技股份有限公司 激光切割装置
US20080296272A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Electro Scientific Industries, Inc. Multiple laser wavelength and pulse width process drilling
CN102581485A (zh) * 2011-01-13 2012-07-18 深圳市光大激光科技股份有限公司 激光焊接设备
CN204558874U (zh) * 2012-07-19 2015-08-12 通快激光有限责任公司 用于产生不同波长的两个激光射束的激光振荡器
CN105209218A (zh) * 2013-01-15 2015-12-30 康宁激光技术有限公司 对平坦衬底进行基于激光的加工的方法和设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111601676A (zh) * 2017-11-20 2020-08-28 Ipg光子公司 用于处理材料的激光系统和方法
CN111601676B (zh) * 2017-11-20 2022-06-10 Ipg光子公司 用于处理材料的激光系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
HUE064074T2 (hu) 2024-02-28
CN109996640B (zh) 2021-09-03
US20190329357A1 (en) 2019-10-31
KR20190087468A (ko) 2019-07-24
EP3523083A1 (en) 2019-08-14
PL3523083T3 (pl) 2024-02-05
US11433483B2 (en) 2022-09-06
JP7148513B2 (ja) 2022-10-05
EP3523083A4 (en) 2020-06-24
EP3523083B1 (en) 2023-08-09
WO2018094349A1 (en) 2018-05-24
JP2020513320A (ja) 2020-05-14
KR102406333B1 (ko) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109996640A (zh) 用于处理材料的激光系统和方法
US11548093B2 (en) Laser apparatus for cutting brittle material
US8077749B2 (en) Pulsed laser source with adjustable grating compressor
KR102582719B1 (ko) 투명 워크피스의 동시 다중 레이저 처리하기 위한 기기 및 방법
US20060207976A1 (en) Laser material micromachining with green femtosecond pulses
CN107073642A (zh) 使用长度和直径可调的激光束焦线来加工透明材料的系统和方法
CN102149508A (zh) 利用通过衍射光学部件修改激光束品质因子的装置的激光切割方法和设备
CN104914645A (zh) 多色飞秒激光产生装置
CN111601676B (zh) 用于处理材料的激光系统和方法
EP3990209A1 (en) Method of laser processing of transparent workpieces using curved quasi-non-diffracting laser beams
JP2023534644A (ja) ビーム形状及び強度を変更するためのステップコアファイバ構造及び方法
Gu et al. High harmonic generation in helium-filled slab waveguide
JP7402024B2 (ja) レーザ装置
JP2005070664A (ja) レーザ分岐装置及びレーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant