CN110753596A - 用于对透明易碎的工件进行基于激光的分离的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对透明易碎的工件(50)进行基于激光的分离的装置(1)和方法，该装置包括激光器(5)和光学器件(10)，该激光器发射具有沿光轴(P)具有强度(IL)的激光束(6)，其中，光学器件(10)设有至少一个一体式双轴锥镜(100、100’、100”)。双轴锥镜(100、100’、100”)具有入射面(110)，并且光学器件(10)具有出射面(120)，其中，设计入射面(110)使得环形光束(2)在双轴锥镜(100、100’、100”)中形成，并且，双轴锥镜(100、100’、100”)中的强度(IL)低于双轴锥镜(100、100’、100”)的材料的阈值强度(IS)。设计出射面(120)使得具有最大强度(Imax)和长度(Lf)的线焦点(3)在出射面(120)后面的激光束方向上产生。

Description

用于对透明易碎的工件进行基于激光的分离的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述的用于对透明易碎的工件进行基于激光的分离的装置。本发明还涉及一种根据权利要求16的前序所述的用于对指定的玻璃元件或玻璃陶瓷元件进行基于激光的分离的方法。
背景技术
透明易碎材料，特别是玻璃或蓝宝石的激光加工通常是借助于具有适当波长、脉冲持续时间、频率和功率的合适形状的超短脉冲激光辐射而进行的。通常，通过使用合适的光学器件，激光束可以不聚焦在单个聚焦点上，而是聚焦在尽可能延伸的并且全部或至少部分位于待加工的工件上的线焦点上。给定激光辐射在脉冲长度、脉冲能量和波长方面的适当性质，可使激光的能量在聚焦线的区域中与工件进行线形的相互作用。
如果例如通过待加工的工件相对于线焦点的相对移动，很多这样的线形损坏区相邻布置，则在工件中相互作用的线会出现并列，而每条线各自的间距取决于激光的重复率和相对移动的速度。这种相互作用能够在工件中产生微通道，因此，在这些通道并列的情况下，也使用术语微穿孔，该工件的后续分离能够沿着该微穿孔发生。
这种分离能够通过材料中存在的残余应力或通过独立的过程自发地发生(“自分裂”)。这样的过程例如可以是工件的折弯或热冲击分离。在热冲击分离中，例如，通过火焰或CO2激光束对穿孔区进行的有针对性的局部加热，或对闭合穿孔的外部或内部区域进行的有针对性的加热或有针对性的冷却在工件中产生应力，因此，相对膨胀和/或相对收缩导致工件分离。
为了在线焦点的整个长度上实现激光辐射的类似空间界定，理想地使用所谓的贝塞尔光束。该光束由一个由较弱光环包围的中心明亮的最大值组成，并且，和由激光器发出的高斯光束相比，贝塞尔光束具有很大的优势，即它们在传播方向上的半径保持不变。贝塞尔光束可以使加工的深度范围更大并使工件校准的公差更大。另外，贝塞尔光束几乎没有衍射并且具有自愈性质。
贝塞尔光束和延伸较长的线焦点的产生，除其他方面外，是通过使用所谓的轴锥镜作为光束形成透镜来实现的。1954年，Mcleod(John H.McLeod:The Axicon:A New Typeof Optical Element.J.Opt.Soc.Am./第44卷，第8期，1954年8月)描述了作为光学元件的轴锥镜。据此，轴锥镜是一种将小点光源的光成像在笔直而连续的焦线上的光学元件。Mcleod描述了多种形式的轴锥镜，但是强调了玻璃锥为最重要的轴锥镜。
圆锥形的轴锥镜已在广泛的技术和医学领域中得到应用。
例如，Weber等人描述了在光学相干断层成像(OCT)中使用轴锥镜和多轴锥镜系统。其中，除其他方面外，由轴锥镜产生的贝塞尔光束的自愈性质起到了重要作用(NiklasWeber等:Highly compact imaging using Bessel beams generated byultraminiaturized multi-micro-axicon systems.J.Opt.Soc.Am./第29卷，第5期，2012年5月)。
R.Kampmann等人描述了一种用于在空气中捕捉颗粒的装置，其中，使用了一种由两个轴锥镜组成的系统，这两个轴锥镜是整体制造的，即，由PMMA一体成型。因此，两个轴锥镜具有相同的锥角(R.Kampmann等:Optical systems for trapping particles inair.Applied Optics/第53卷，第4期，2014年2月)。
EP 2 754 524 A1中描述了一种用于对平坦基板进行基于激光的处理以将该基板分离成多个部分的方法。在该方法中，将激光器的激光束引导至基板上以进行加工。在该激光器的光路中定位一种光学装置。沿光束方向观察，从光学装置的光束输出端处的辐射激光束形成延伸的激光束聚焦线，即线焦点。该基板以这样的方式相对于该线焦点而定位：沿光束方向观察，在基板内部，沿该线焦点的延伸部分在材料中产生诱导吸收，通过该诱导吸收，在该基板材料中沿该延伸部分形成诱导裂纹。
作为光束形成光学元件，该光学装置具有一种球面研磨的双凸透镜或轴锥镜。
此处的用于加工工件的线焦点不仅位于待加工的工件中，而且位于轴锥镜中。如果像轴锥镜一样的由玻璃制成的工件待加工，那么激光束的能量不仅会在玻璃工件中吸收，而且会在轴锥镜本身吸收，从而破坏轴锥镜。
由DE 10 2014 213 775 A1已知一种用于对平坦的结晶基板，特别是半导体基板进行基于激光的加工的方法和装置。该光学装置具有聚焦的平凸准直透镜。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种通过激光来分离透明易碎的工件的装置和方法，其中，设置该装置使其不会被激光束本身破坏并且使调整光束形成组件所涉及的工作最小化。
该目的通过具有权利要求1的特征的用于分离透明易碎的工件的装置来实现。
据此，该装置具有激光器和具有一体式双轴锥镜的光束形成光学器件，所述激光器发射沿光轴(P)具有强度IL的激光束。
该双轴锥镜具有入射面，设计该入射面使激光束在该双轴锥镜中形成为环形光束。该双轴锥镜的优势在于，通过选择激光的能量、双轴锥镜的折射率和入射面的轴锥角，能够将该双轴锥镜内部的激光束的强度IL调整为低于该双轴锥镜材料的阈值强度，从而使该双轴锥镜的材料在光束通过期间不会被破坏。
在最简单的情况下，该光学器件的出射面对应双轴锥镜的出射面，且设计该光学器件的出射面使环形光束重新组合并且在出射面的后面的激光束方向上形成具有最大强度Imax和长度Lf的线焦点。
优选地，该强度Imax高于工件材料的阈值强度Is。该阈值强度Is为一个材料参数，其指定了非线性体积过程何时在透明介质中发生并将其破坏。这种非线性体积过程例如是多光子电离和雪崩离子的产生。玻璃的阈值强度Is例如约为5x 1016W/m2。该线焦点的长度Lf对应于在最大强度Imax一半处的光束传播方向上的强度分布的宽度。
优选地，该光学器件用于将激光束(包括高斯光束)转换为贝塞尔光束。然而，完美的贝塞尔光束的生成仅在理论上是可能的。实际上，同时具有高斯分数和贝塞尔分数的激光束是存在的。这点特别地在以下出版物中阐明：
Oto；
Figure BDA0002316900330000031
Zemánek,Pavel(2008):High quality quasi-Bessel beam generated by round-tip axicon.In:Opt.Express 16(17),p.12688.
J.Durnin,J.J.Miceli Jr.,J.H.Eberly(1988):Comparison of Bessel andGaussian beams.In:Opt.Lett.13(2),pp.79-80.
Jarutis,V.；
Figure BDA0002316900330000041
R.；Stabinis,A.(2000):Focusing of Laguerre–Gaussianbeams by axicon.In:Optics Communications 184(1-4),pp.105-112.
双轴锥镜应理解为是一种光学的光束形成组件，其具有两个相对的且互为中心的圆锥形的研磨表面。
在本发明的范围内，术语“一体”既包括双轴锥镜的整体式设计，也包括两个平面轴锥镜直接地相互连接或间接地通过中间元件相互连接的设计；例如，它们是粘附结合、接合或接触结合。该一体式设计的优势在于，和将所有光学作用面都分配给单独组件的光束形成光学器件相比，调整中所涉及的工作更少。
平面轴锥镜被本领域技术人员理解为是一种与其圆锥面相对的具有平面的轴锥镜。
在本发明中，光轴沿激光器发出的激光束的出射方向延伸并穿过该双轴锥镜的入射面和出射面的尖端。
用于产生线焦点的双轴锥镜的优势在于，用于加工工件的线焦点首先在与轴锥镜的出射面的尖端的一定距离处形成，而不是在轴锥镜本身中形成，与单个轴锥镜的情况一样。
在优选实施例中，该双轴锥镜被设计为伽利略轴锥镜。
伽利略轴锥镜被理解为是具有向内引导的圆锥入射面和向外引导的圆锥出射面的双轴锥镜。因此，这两个圆锥面的尖端指向激光器的光束出射方向。
在伽利略轴锥镜的入射面中心处入射的激光束当通过入射面时由于折射定律而分裂，并重新成形为环形光束，环形光束的半径取决于入射面的轴锥角、双轴锥镜的折射率以及轴锥镜中的激光束穿过的路径。此处的轴锥角为圆锥面与双轴锥镜的入射面形成的锥形圆锥轴的法线之间的角度。
当通过伽利略轴锥镜的出射面时，环形光束从出射面的垂线处折射开，该折射取决于出射面的轴锥角。
由于从激光器发出的光束涉及高斯光束，因此其强度径向地向外减小并且最大强度位于该光束的中心。当光束通过伽利略轴锥镜的入射面后分裂时，该最大强度则位于该环形光束的内侧。以上的结果为重新组合的环形光束的线焦点的最大强度在其强度分布的沿光轴的前部。其优势为衍射的光束形成元件能够用于进一步的光束形成，以产生例如偏离高斯-贝塞尔强度分布的强度分布。
在另一优选实施例中，双轴锥镜被设计为开普勒轴锥镜。
开普勒轴锥镜被理解为是具有两个向外引导的圆锥面的双轴锥镜。
与伽利略轴锥镜的情况相反，激光束在通过入射面时不是分裂，而是会聚。这导致在开普勒轴锥镜内形成中间焦点。为了使中间焦点不会破坏开普勒轴锥镜，其最大强度Imax应低于对开普勒轴锥镜的材料造成永久性破坏的阈值强度。优选地，中间焦点的最大强度Imax能够通过入射面的轴锥角和开普勒轴锥镜的折射率来调整。因此，可从上述的Jarutis等人在2000年的出版物导出以下关系：
其中，A”＝2·sin(arcsin(na sinα1)-α1)。
此处，na是开普勒轴锥镜的折射率，P是激光束的脉冲峰值功率。在假设时间为t的矩形激光脉冲的情况下，能够从脉冲能量E脉冲中估算出该脉冲峰值功率P，其中，P＝E脉冲/t。W是高斯光束的半个径向宽度，其特征在于，在直接进入双轴锥镜之前，1/e2强度减小。变量A”是任意量，其只考虑轴锥镜参数、轴锥角α1以及折射率na。
优选地，一体式双轴锥镜是一体形成的。
术语“一体形成的”被理解为双轴锥镜为一体制成的而不是由各种部件组成的。
轴锥镜的整体构造的优势在于，在轴锥镜中没有折射或反射的边界面，当激光束通过双轴锥镜的入射面后不会干扰光束通过且降低激光束的贝塞尔分数。另外，轴锥镜的自由度较小，因此，使调整更加简单并且更加抗抖。
有利地，一体形成的双轴锥镜的折射率na在1.35至1.9之间。
在一有利的实施例中，双轴锥镜由第一平面轴锥镜和第二平面轴锥镜组成。
轴锥镜通常是通过CNC机器从毛坯上进行铣削并随后进行后抛光。因为轴锥镜的几何形状更简单，所以平面轴锥镜更容易生产。
由第一平面轴锥镜和第二平面轴锥镜组成的双轴锥镜允许使用关于折射率和轴锥角的不同平面轴锥镜的组合，因此更有效地引导光束。
在另一有利的实施例中，第一平面轴锥镜和第二平面轴锥镜间接地通过中间元件相互连接或直接地相互连接。中间元件的形状优选为板形。
中间元件能够进行进一步的光束形成任务。例如，激光束沿线焦点的强度分布能够根据取决于半径r的折射率n(r)而预先指定。
优选地，第一平面轴锥镜具有折射率n1，第二平面轴锥镜具有折射率n2，从而以下关系成立：n1＝n2。
在另一实施例中，第一平面轴锥镜具有折射率n1，第二平面轴锥镜具有折射率n2，从而以下关系成立：n1≠n2。
通过使用折射率不同的两种材料，特别是当n1>n2时，可以在双轴锥镜的出射面上实现更陡的入射角。以上的结果为线焦点的能量密度增加，其取决于双轴锥镜的出射面上的环形光束的入射角。另外，可以产生更窄的线焦点用于更精密的工件加工。
在另一优选实施例中，两个平面轴锥镜中的至少一个的折射率表现出径向依赖性。
通过其中一个折射率的合适的径向依赖性，能够调整线焦点的强度分布从而使其偏离贝塞尔-高斯光束的强度分布。
进一步优选地，中间元件的折射率nz在1.35至1.9之间。
在优选的实施例中，中间元件的折射率nz表现出径向依赖性。
如上所述，可以通过径向相关的折射率来调整线焦点的强度分布，使其偏离贝塞尔-高斯光束的强度分布。
有利地，当通过光学器件后，环形光束的孔径角β为5°≤β≤20°。
孔径角β取决于双轴锥镜的折射率na以及两个轴锥角α1和α2。
对于伽利略轴锥镜，存在以下关系：
Figure BDA0002316900330000061
对于开普勒轴锥镜，存在以下关系：
Figure BDA0002316900330000062
据发现，对于孔径角β>20°，会形成太多的衍射环，从而导致线焦点的中心最大值处的功率减少，进而导致工件中的能量吸收的有效性大幅度降低。
在一优选实施例中，光学器件的出射面为用于聚焦环形光束的透镜的一部分。
特别地，优选将透镜设计为会聚透镜或轴锥镜。
特别地，透镜提供的优势在于，用于进一步的光束形成并且能够根据应用情况用于拉长或缩短线焦点，或用于使强度分布偏离高斯-贝塞尔强度分布。
该目的也可以通过具有权利要求16的特征的方法实现，该方法用于对透明易碎的工件进行基于激光的分离。
在该方法中，将波长为λ的脉冲激光器的激光束引导至工件上以对其进行加工，其中，通过位于光路的光学器件，激光束在光学器件后面产生长度为Lf的线焦点，并且其中，定位工件使线焦点至少部分地位于工件中，并且其中使用了如上所述的装置。
通过使用前述的装置，实现了沿线焦点的明显更长的强度分布，并使加工的工件具有更高的边缘质量。
此外，加工质量对光学器件和工件之间的距离变化较不敏感。
透明易碎的材料优选为玻璃、玻璃陶瓷、蓝宝石和晶体材料，例如，由硅制造的材料。然而，透明塑料的加工也是可行的。
优选地，相对于装置来定位工件，使最大强度Imax位于工件中。
进一步优选地，调整最大强度Imax，使最大强度Imax高于工件材料的阈值强度Is。
优选地，调整线焦点的长度Lf使长度Lf小于工件的厚度。当Imax/2高于工件材料的阈值强度Is时，优选地使用这种设计。另外，其优势在于，能够调整激光器的功率使工件表面不发生损坏。
优选地，调整线焦点的长度Lf使长度Lf大于工件的厚度。当Imax/2低于该工件材料的阈值强度Is时，优选地使用这种设计。另外，在该实施例中，保证了加工质量对光学器件和工件之间的距离变化不太敏感。
优选地，调整线焦点并定位工件使线焦点穿过工件的两个相对的面中的至少一个。当Imax/2与阈值强度Is大致相同并且高斯-贝塞尔聚焦沿聚焦线的略微不对称的强度分布或偏离它的强度分布影响工件的变形时，优选地使用这种设计。另外，其优势在于，能够调整激光器的功率以使工件的一侧不发生损坏，同时，另一侧的加工质量对光学器件和工件之间的距离变化不太敏感。
有利地，使用激光器，其激光束通过入射面之前的脉冲能量EP为50μJ至10mJ。尤其优选地，能量EP为500μJ至5mJ。特别地，当线焦点的长度Lf大于3mm时，选择该优选的数值范围。
此外，离开激光器后，优选地，激光束的波长λ为0.2至20μm。尤其优选地，该波长λ为0.4至11μm。
有利地，激光束的脉冲持续时间Dp为0.1至100ps。尤其优选地，该脉冲持续时间Dp为5至15ps。
下面基于附图来说明用于对透明易碎的工件进行基于激光的分离的装置的实施例。说明解释如下。
附图说明
图1示意性地示出了一种用于对透明易碎的工件进行分离的装置。
图2示出了带有伽利略轴锥镜和会聚透镜的光学器件。
图3示出了带有开普勒轴锥镜和会聚透镜的光学器件。
图4示出了带有伽利略轴锥镜的光学器件，其由两个折射率不同的平面轴锥镜组成。
图5示出了带有开普勒轴锥镜的光学器件，其由两个折射率不同的平面轴锥镜组成。
图6示出了带有伽利略轴锥镜的光学器件，其由两个平面轴锥镜和一个中间元件组成。
图7示出了通过伽利略轴锥镜形成的贝塞尔-高斯光束的线焦点。
具体实施方式
在图1中示意性地示出用于分离透明易碎的工件50的装置1。装置1包括激光器5，激光器5沿光轴P发射呈高斯光束形式的激光束6。在激光束6的光路中，具有光学器件10，光学器件10包括入射面110和出射面120。光学器件10将原有的高斯光束6转换为环形光束2，环形光束2聚焦在长度为Lf的线焦点3上。对于工件50的加工，线焦点3完全位于工件50中。下面将详细讲述光学器件10的设计。
图2示出了带有工件50的光学器件10。在该实施例中，光学器件10由一体形成的双轴锥镜100和会聚透镜106组成，其中，双轴锥镜100被设计为伽利略轴锥镜100’。会聚透镜106的出射面形成光学器件10的出射面120。
伽利略轴锥镜100’具有圆锥形的入射面110和圆锥形的出射面105。入射面110的尖端112和出射面105的尖端122均沿激光束6的传播方向引导并位于光轴P上。伽利略轴锥镜100’具有第一轴锥角α1和第二轴锥角α2，由此，在本实施例中，两个角的大小相同。第一轴锥角α1或第二轴锥角α2是圆锥面114或124分别与双轴锥镜100的入射面110和出射面105形成的锥形圆锥轴的法线N之间的角。其中，法线N垂直于光轴P定向。
从高功率激光器5(参见图1)发出的为高斯光束6的激光束6沿光轴P散开，并根据折射定律在伽利略轴锥镜100’的入射面110处朝入射面110的垂直方向折射，这是因为发生了从光学上密度较小的介质到光学上密度较大的介质的过渡。由于入射面110的圆锥形状，激光束6分裂，并且在伽利略轴锥镜100’的内部形成内半径为R的环形光束2。环形光束2的内半径R取决于轴锥角α1、伽利略轴锥镜100’的折射率na以及光束在伽利略轴锥镜100’内穿过的路径。
当当环形光束2入射到伽利略轴锥镜100’的出射面105时，环形光束2根据折射定律从出射面105的垂直方向折射离开，这是因为环形光束2经历了从光学上密度较大的介质到光学上密度较小的介质的过渡。如果如本实施例中那样，轴锥角α1和α2相同，则环形光束2发生折射，其半径R在从伽利略轴锥镜100’射出后恒定。
借助于会聚透镜106，环形光束2在伽利略轴锥镜100’的后面聚焦成长度为Lf的线焦点3。线焦点3完全穿透工件50。
图3示出了带有工件50的光学器件10。在本实施例中，光学器件10由一体形成的双轴锥镜100和会聚透镜106组成，其中，双轴锥镜100设计为开普勒轴锥镜100’。会聚透镜106的出射面形成光学器件10的出射面120。
开普勒轴锥镜100”具有圆锥形的入射面110和圆锥形的出射面105。引导入射面110的尖端112的方向使其与激光束6的传播方向相反，并且引导出射面105的尖端122沿着激光束6的传播方向。两个尖端均位于光轴P上。
开普勒轴锥镜100”具有第一轴锥角α1和第二轴锥角α2。由此，在本实施例中，两个角的大小相同。轴锥角α1和轴锥角α2是圆锥面114和124分别与双轴锥镜100的入射面110和出射面105形成的锥形圆锥轴的法线N之间的角。其中，法线N垂直于光轴P定向。
从高功率激光器5(参见图1)发出的为高斯光束6的激光束6沿光轴P散开，并根据折射定律在开普勒轴锥镜100”的入射面110处朝入射面112的垂直方向折射，这是因为发生了从光学上密度较小的介质到光学上密度较大的介质的过渡。由于入射面110的圆锥形状，激光束6在开普勒轴锥镜100”的内部会聚，导致光束叠加，因此在开普勒轴锥镜100”的内部产生长度为Lz的中间焦点4。和伽利略轴锥镜100’的情况一样，在中间聚焦4的后面形成环形光束2，其内半径R也取决于轴锥角α1、开普勒轴锥镜100”的折射率na以及光束在开普勒轴锥镜100”内穿过的路径。
当环形光束2入射到开普勒轴锥镜100”的出射面105时，环形光束2根据折射定律从出射面105的垂直方向折射离开，这是因为环形光束2经历了从光学上密度较大的介质到光学上密度较小的介质的过渡。如果如本实施例中那样，轴锥角α1和α2相同，则环形光束2发生折射，其内半径R在从开普勒轴锥镜100”射出后恒定。
与上述的伽利略轴锥镜100’(参见图2)的情况一样，借助于会聚透镜106，环形光束2在开普勒轴锥镜100”的后面聚焦成长度为Lf的线焦点3。线焦点3完全穿透工件50。
图4示出了光学器件10，其被设计为由折射率为n1的第一平面轴锥镜101和折射率为n2的第二平面轴锥镜102组成的伽利略轴锥镜100’。在本实施例中，折射率n1高于折射率n2。两个平面轴锥镜101和102通过相互接合而连接。第一平面轴锥镜101具有轴锥角α1，第二平面轴锥镜102具有轴锥角α2，其中，α1小于α2。第一平面轴锥镜101的圆锥面114形成伽利略轴锥镜100’的入射面110，而第二平面轴锥镜102的圆锥面124形成伽利略轴锥镜100’的出射面105和光学器件10的出射面120。
入射到伽利略轴锥镜100’的入射面110上的高斯光束6在入射面110分裂为环形光束2，其内半径R随第一平面轴锥镜101中的渐进的穿过路径而变大。环形光束2在第一平面轴锥镜101和第二平面轴锥镜102之间的边界面104处再一次折射。因为第一平面轴锥镜101的折射率n1高于第二平面轴锥镜102的折射率n2，因此环形光束2进一步分散开。
当环形光束入射到伽利略轴锥镜100’的出射面105上时，环形光束2以孔径角β重新组合，并在叠加处产生了长度为Lf的线焦点3。工件50布置在线焦点Lf中以进行加工。
图5示出了光学器件10，其被设计为由折射率为n1的第一平面轴锥镜101和折射率为n2的第二平面轴锥镜102组成的开普勒轴锥镜100”。在本实施例中，折射率n1高于折射率n2。第一平面轴锥镜101具有轴锥角α1，第二平面轴锥镜具有轴锥角α2，其中，α1小于α2。第一平面轴锥镜101的圆锥面114形成开普勒轴锥镜100”的入射面110，而第二平面轴锥镜102的圆锥面124形成开普勒轴锥镜100”的出射面105和光学器件10的出射面120。
入射到开普勒轴锥镜100”的入射面110上的高斯光束在入射面110处折射并在开普勒轴锥镜100”中聚集，由于第一平面轴锥镜101的圆锥尖端112定向为与传播方向相反，导致光束交叉并产生长度为Lz的中间焦点4。
激光束6在边界面104处再次折射，并且在中间焦点4的后面形成内半径为R的环形光束2，内半径R随开普勒轴锥镜100”中的渐进的穿过路径而变大。
由于第二平面轴锥镜102的折射率n2较低，环形光束2在中间焦点4的后面更强烈地分散开。这样，实现了在开普勒轴锥镜100”的出射面105上的入射角比例如尺寸相同的整体式开普勒轴锥镜100”的情况更陡。当经过开普勒轴锥镜100”的出射面105时，环形光束2以孔径角β’重新组合，并在叠加处产出长度为Lf的线焦点3。
在出射面105上的陡峭的入射角导致开普勒轴锥镜100”后面的环形光束2具有更小的环形厚度，因此具有更高的能量密度。环形光束2在线焦点3中的叠加过程导致用于加工工件50的线焦点比尺寸相同的整体式开普勒轴锥镜100”更短，但是能量密度更高。
在开普勒轴锥镜100”中产生的中间焦点4的长度为Lz，其取决于折射率n1和n2以及第一平面轴锥镜101的轴锥角α1。在本实施例中，中间焦点4的长度约为线焦点3的三倍，因此能量密度明显更低。
图6示出了光学器件10，其被设计为由折射率为n1的第一平面轴锥镜101和折射率为n2的第二平面轴锥镜102组成的伽利略轴锥镜100’。在本实施例中，折射率n1高于折射率n2并且折射率为nz的中间元件103位于在两个平面轴锥镜101和102之间。中间元件103在其侧面接合至两个平面轴锥镜101和102的平面上。
优选地，中间元件103的折射率nz表现出径向依赖性。通过该折射率，能够调节在工件中产生的线焦点4的强度分布以使其偏离贝塞尔-高斯光束的强度分布。如图6所示，为了清楚地引导光束，假设中间元件103的折射率nz恒定。其中，以下关系适用：n1>nz>n2。
第一平面轴锥镜101具有轴锥角α1，第二平面轴锥镜102具有轴锥角α2，其中，α1小于α2。第一平面轴锥镜101的圆锥面114形成伽利略轴锥镜100’的入射面110，而第二平面轴锥镜102的圆锥面124形成伽利略轴锥镜100’的出射面105和光学器件10的出射面120。
入射到伽利略轴锥镜100’的入射面110上的高斯光束6在入射面110分裂为环形光束2，其内半径R随第一平面轴锥镜101中的渐进的穿过路径而变大。环形光束2在中间元件103的边界面处再次折射。因为第一平面轴锥镜101的折射率n1大于中间元件103的折射率nz，环形光束2进一步分散开。在中间元件103和第二平面轴锥镜102之间的边界面处，高斯光束再次从边界面的垂直方向折射，并进一步分散开。
当环形光束2入射到伽利略轴锥镜100’的出射面105上时，环形光束2根据折射定律从出射面105的垂直方向折射离开，这是因为环形光束2经历了从光学上密度较大的介质到光学上密度较小的介质的过渡。在所示的实施例中，轴锥角α1和α2以及折射率n1、n2和nz的布置使环形光束2首先通过布置在该伽利略轴锥镜100’后面的会聚透镜106聚焦成长度为Lf的线焦点3。线焦点3完全穿透工件50。
例如，图7示出了伽利略轴锥镜100’的线焦点3中沿光束方向(z方向)的强度分布。线焦点3的长度Lf对应最大长度Imax一半处的强度分布的宽度。
从激光器发出的高斯光束6在其径向中心具有其最大强度。由于高斯光束6在通过伽利略轴锥镜100’时呈扇形散开，环形光束2的最大强度Imax位于其内侧，并且导致线焦点3在所示的强度分布的前部区域中具有更高的强度。
相反，对于开普勒轴锥镜100”的情况，最大强度位于强度分布的后部区域中(未示出)，这是因为开普勒轴锥镜100”中的光束交叉，并且环形光束2的最大强度Imax位于其外侧。
附图标记列表
1 装置
2 环形光束
3 线焦点
4 中间焦点
5 激光器
6 激光束，高斯光束
10 光学器件
50 工件
100 双轴锥镜
100’ 伽利略轴锥镜
100” 开普勒轴锥镜
101 第一平面轴锥镜
102 第二平面轴锥镜
103 中间元件
104 边界面
105 双轴锥镜的出射面
106 会聚透镜
110 入射面
112 尖端
114 圆锥面
120 光学器件10的出射面
122 尖端
124 圆锥面
P 光轴
R 环形光束的内半径
α1 第一轴锥角
α2 第二轴锥角
β、β’ 孔径角
Lf 线焦点的长度
Lz 中间焦点的长度
N 圆锥轴的法线

Claims (25)

1.一种用于对透明易碎的工件(50)进行基于激光的分离的装置(1)，其包括激光器(5)和光学器件(10)，所述激光器发射沿光轴(P)具有强度IL的激光束(6)，其特征在于，
所述光学器件(10)具有至少一个一体式双轴锥镜(100、100’、100”)，
其中，所述双轴锥镜(100、100’、100”)具有入射面(110)，并且所述光学器件(10)具有出射面(120)，
设计所述入射面(110)使得环形光束(2)在所述双轴锥镜(100、100’、100”)中形成，
所述双轴锥镜(100、100’、100”)中的强度IL小于所述双轴锥镜(100、100’、100”)的材料的阈值强度IS，并且
设计所述出射面(120)使得具有最大强度Imax和长度Lf的线焦点(3)在出射面(120)后面的激光束方向上产生。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，所述双轴锥镜(100)为伽利略轴锥镜(100’)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，所述双轴锥镜(100)为开普勒轴锥镜(100”)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征还在于，所述一体式双轴锥镜(100、100’、100”)是一体形成的。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征还在于，所述双轴锥镜(100、100’、100”)的折射率为1.35≤na≤1.9。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征还在于，所述双轴锥镜(100、100’、100”)由第一平面轴锥镜(101)和第二平面轴锥镜(102)组成。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征还在于，所述第一平面轴锥镜(101)和所述第二平面轴锥镜(102)间接地通过透明的中间元件(103)相互连接或直接地相互连接。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的装置，其特征还在于，所述第一平面轴锥镜(101)具有折射率n1以及所述第二平面轴锥镜(102)具有折射率n2，其中，适用以下关系:n1＝n2。
9.根据权利要求6或7中任一项所述的装置，其特征还在于，所述第一平面轴锥镜(101)具有折射率n1以及所述第二平面轴锥镜(102)具有折射率n2，其中，适用以下关系:n1≠n2。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征还在于，所述折射率n1和/或所述折射率n2表现出径向依赖性。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征还在于，所述中间元件(103)的折射率为1.35≤nz≤1.9。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征还在于，所述中间元件(103)的折射率nz表现出径向依赖性。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征还在于，当经过所述光学器件(10)后，所述激光束(6)的孔径角β为5°≤β≤20°。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征还在于，所述光学器件(10)的出射面(120)为用于聚焦所述环形光束(2)的透镜(106)的一部分。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征还在于，所述透镜(106)为会聚透镜(106)或轴锥镜(106)。
16.一种用于对透明易碎的工件(50)进行基于激光的分离的方法，其中，将波长为λ的脉冲激光器(5)的激光束(6)引导至工件(50)上以进行加工，其中，借助于位于所述激光器(5)的光路中的光学器件(10)，所述激光束(6)在所述光学器件(10)的后面产生长度为Lf的线焦点(3)，定位所述工件(50)使所述线焦点(3)至少部分地位于所述工件(50)中，其特征在于，所述方法通过根据权利要求1所述的装置(1)实施。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于，定位所述工件(50)使所述最大强度Imax位于所述工件(50)中。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征还在于，调整所述最大强度Imax使所述最大强度Imax高于所述工件(50)的材料的阈值强度Is。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征还在于，调整所述线焦点(3)的长度Lf使所述长度Lf小于所述工件(50)的厚度。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征还在于，调整所述线焦点(3)的长度Lf使所述长度Lf大于所述工件(50)的厚度。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其特征还在于，调整所述线焦点(3)并定位所述工件(50)使所述线焦点(3)穿过所述工件(50)的两个相对的面中的至少一个。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其特征还在于，利用激光器(5)，其激光束(6)在通过所述双轴锥镜(100、100’、100”)的入射面(110)之前具有以下参数：
脉冲能量EP为50μJ至10mJ，
波长λ为0.2至20μm，
脉冲持续时间DP为0.1至100ps。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征还在于，利用激光器(5)，其激光束(6)的脉冲能量EP为500μJ至5mJ。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征还在于，利用激光器(5)，其波长λ为0.4至11μm。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其特征还在于，利用激光器(5)，其脉冲持续时间为DP为5至15ps。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208290A1 (de) 2017-05-17 2018-11-22 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks entlang einer vorbestimmten Bearbeitungslinie
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CN109746569A (zh) * 2019-01-26 2019-05-14 江苏先河激光研究院有限公司 一体式激光聚焦镜

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1369728A (zh) * 2002-03-08 2002-09-18 中国科学院上海光学精密机械研究所 焦线长度可调的长距离轴向线聚焦光学系统
DE10322375A1 (de) * 2003-05-13 2004-12-02 Carl Zeiss Smt Ag Polarisationsoptimiertes Axiconsystem und Beleuchtungssystem mit einem solchen Axiconsystem
CN1665637A (zh) * 2002-08-28 2005-09-07 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 具有两个旋转三棱镜的光束成型单元和具有一个这种光束成型单元并用于引入光线能量到一个由弱吸收材料构成的工件中的装置
DE102007018400A1 (de) * 2007-04-17 2008-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optisches System für einen Lasermaterialbearbeitungskopf
CN202393973U (zh) * 2011-11-25 2012-08-22 华侨大学 一种产生不同类型局域空心光束的新型光学元件
CN102901463A (zh) * 2012-11-01 2013-01-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 轴锥镜面形的测量装置和测量方法
US20140004318A1 (en) * 2005-09-08 2014-01-02 Imra America, Inc. Transparent material processing with an ultrashort pulse laser
EP2754524A1 (de) * 2013-01-15 2014-07-16 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
CN104849779A (zh) * 2015-05-27 2015-08-19 华侨大学 一种能产生长距离Bessel光束的光学元件
CN104968620A (zh) * 2012-11-20 2015-10-07 Uab阿尔特克纳研究与开发所 透明材料的高速激光加工
CN205048362U (zh) * 2015-09-02 2016-02-24 法雷奥照明湖北技术中心有限公司 用于形成动态发光形状的装置、动态发光装置和车灯
CN106029588A (zh) * 2013-12-17 2016-10-12 康宁股份有限公司 可离子交换玻璃基材的激光切割
CN106560269A (zh) * 2015-10-02 2017-04-12 Uab阿尔特克纳研究与开发所 对透明材料进行激光加工的方法和装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5686394B1 (ja) * 2014-04-11 2015-03-18 レーザーテック株式会社 ペリクル検査装置
EP2944413A1 (de) * 2014-05-12 2015-11-18 Boegli-Gravures S.A. Vorrichtung zur Maskenprojektion von Femtosekunden- und Pikosekunden- Laserstrahlen mit einer Blende, einer Maske und Linsensystemen
DE102014213775B4 (de) 2014-07-15 2018-02-15 Innolas Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen, kristallinen Substraten, insbesondere von Halbleitersubstraten
JP5941113B2 (ja) * 2014-09-30 2016-06-29 ファナック株式会社 集光径を拡大できるレーザ加工装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1369728A (zh) * 2002-03-08 2002-09-18 中国科学院上海光学精密机械研究所 焦线长度可调的长距离轴向线聚焦光学系统
CN1665637A (zh) * 2002-08-28 2005-09-07 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 具有两个旋转三棱镜的光束成型单元和具有一个这种光束成型单元并用于引入光线能量到一个由弱吸收材料构成的工件中的装置
DE10322375A1 (de) * 2003-05-13 2004-12-02 Carl Zeiss Smt Ag Polarisationsoptimiertes Axiconsystem und Beleuchtungssystem mit einem solchen Axiconsystem
US20140004318A1 (en) * 2005-09-08 2014-01-02 Imra America, Inc. Transparent material processing with an ultrashort pulse laser
DE102007018400A1 (de) * 2007-04-17 2008-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optisches System für einen Lasermaterialbearbeitungskopf
CN202393973U (zh) * 2011-11-25 2012-08-22 华侨大学 一种产生不同类型局域空心光束的新型光学元件
CN102901463A (zh) * 2012-11-01 2013-01-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 轴锥镜面形的测量装置和测量方法
CN104968620A (zh) * 2012-11-20 2015-10-07 Uab阿尔特克纳研究与开发所 透明材料的高速激光加工
EP2754524A1 (de) * 2013-01-15 2014-07-16 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
CN106029588A (zh) * 2013-12-17 2016-10-12 康宁股份有限公司 可离子交换玻璃基材的激光切割
CN104849779A (zh) * 2015-05-27 2015-08-19 华侨大学 一种能产生长距离Bessel光束的光学元件
CN205048362U (zh) * 2015-09-02 2016-02-24 法雷奥照明湖北技术中心有限公司 用于形成动态发光形状的装置、动态发光装置和车灯
CN106560269A (zh) * 2015-10-02 2017-04-12 Uab阿尔特克纳研究与开发所 对透明材料进行激光加工的方法和装置

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