CN115091029B - 微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统，包括：飞秒激光器发出的脉冲激光通过光束调制模块整形为参数可控的调制激光阵列；激光阵列通过光路切换元件的选通，分步进入粗加工模块与精加工模块；粗加工模块通过振镜快速扫描方式提供微锥阵列的高效粗加工模式，精加工模块通过物镜高聚焦提供精密加工模式；视觉标定检测模块实时检测加工过程并依此调整激光加工路径。本发明通过粗加工与精加工的双模块设置，能够兼顾大规模微米级微锥阵列的高效与精密加工要求，通过检测与加工一体化，能够实时补偿精加工误差，有助于提高微锥阵列的加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及飞秒激光加工应用技术领域，具体地，涉及微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统。
背景技术
离子液体电喷雾推力器是一种适用于微小卫星推进的新一代电推力器，其以导电液体作为推进剂工质，利用静电场在推进剂中提取并喷射带电液滴/离子以产生推力。发射极是离子液体电喷雾推力器推力、效率与比冲的关键组件之一，一般为微锥形阵列。发射极微锥阵列有如下的精度、规模与材料方面的要求：
第一，精度要求。发射极微锥的几何精度对离子液体电喷雾推力器的整体性能产生较大影响，如微锥尖端曲率半径(一般为μm级)、微锥纵横比(一般大于2)、微锥阵列几何重复精度等都会直接影响推力器的极间电压与推进剂流动阻抗，进而影响电喷雾推力器的效率与使用寿命。
第二，规模要求。单个微锥发射体产生的推力无法满足实际空间任务要求，所以需要采用微锥阵列的方式增加离子发射总电流进而增加推力(发射体阵列规模可达到～1000个/cm2)。
第三，材料要求。考虑到离子液体对金属等传统不耐腐蚀微锥材料的腐蚀会降低发射极的使用寿命，因此新一代电喷雾推力器的发射极材料采用耐腐蚀的多孔玻璃或陶瓷。
发射极微锥阵列的高精度、大规模与材料硬脆特性要求加工工艺必须具有精密、高效且超强材料适应性的特点。
传统的发射极微锥阵列加工工艺有：反应离子蚀刻(西北工业大学.一种硅材料锥形结构及其制备方法:CN201310178889.8)、CNC铣削(孙振宁,武志文,等.推进技术,2022,43(04):432-441.)、电火花线切割(华南理工大学.一种具有微锥塔阵列端面的电极及其加工方法与应用:CN201510098996.9)、掩膜电解加工(南京工业大学.一种微锥形阵列结构的分步电解加工方法:CN202110817661.3)等。上述技术中，反应离子蚀刻具有较高的精度，但其加工成本较高且只用于硅材料微锥阵列的制备，无法应用到陶瓷材料微锥的加工。CNC铣削是一种机械加工方法，不适合加工颗粒(粉末)烧结的硬脆性陶瓷或玻璃材料，因为切削振动和加工后残存的切削应力容易造成颗粒的剥落，难以获得具有良好一致性的高精度多孔玻璃或陶瓷微锥阵列。电火花线切割与掩膜电解方法只能加工导电材料，因此也不能实现多孔玻璃或陶瓷微锥阵列的加工。
飞秒激光具有超快(脉宽短)、超强(峰值功率高)、超精细(加工精度高，可达亚微米量级)、超强材料适应性(可加工脆硬薄等难切削材料)等特点，由此实现的非线性飞秒激光制造技术可以打破传统微锥加工方法无法适应陶瓷或玻璃材料的局限，实现多孔玻璃或陶瓷微锥阵列的高效与精密制造。
在现行激光加工专利中，申请号为CN201811489271.2的中国专利公开了一种高度均一的微锥阵列结构的制备方法，其基于飞秒激光直写加工系统和高速扫描振镜系统，通过设定特定的扫描路径快速制备大面积的微锥阵列结构，并可以通过激光焦点与材料的距离、单脉冲能量、扫描速度、扫描间隔等参数调整微锥结构的形貌参数。虽然该专利采用的高速扫描振镜系统充分发挥了飞秒激光的超快加工特性，但高速扫描振镜系统中采用的场镜光斑聚焦尺寸一般大于5μm，其加工分辨率不能满足尖端曲率半径微米级微锥的加工要求。
申请号为CN201910299942.7的中国专利公开了一种基于空间光束整形的飞秒激光加工阵列微孔的系统，其利用空间光调制器SLM，通过设计不同的相位，将单束飞秒激光整形成为具有特定空间分布的多光束阵列光场，调整激光重复频率、激光束腰半径，激光脉冲能量，最后通过加工物镜将整形完的飞秒激光聚焦到样品表面，实现在多种材料上的高质量、大面积的阵列微孔加工。该专利采用的加工物镜聚焦方案能充分发挥飞秒激光的超精细加工特性，聚焦分辨率满足微锥阵列的加工要求，其采用的基于空间光束整形的多光束阵列加工方案虽然相比单光束聚焦有更高的加工效率，但其采用六维位移台的响应速度无法匹配激光MHz级的重复频率，因此该加工方案无法如振镜高速扫描方案一样充分发挥飞秒激光的超快加工特性，其加工效率无法达到大规模微锥阵列的加工要求。
现有飞秒激光加工系统与方法无法同时充分发挥飞秒激光的超快与超精细加工特性，无法兼顾微锥阵列加工的效率与精度两方面要求。因此，亟需研发一种兼顾高效与精密的微锥阵列飞秒激光加工系统。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统。
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工装置，包括：飞秒激光器1、光束调制模块、光路切换元件8、粗加工模块9、精加工模块10、多轴联动平台15以及工控机24；
所述飞秒激光器1发出的单束脉冲激光2通过所述光束调制模块整形为包括功率、脉冲序列、频率以及空间分布可控的多束调制激光阵列7；
所述多束调制激光阵列7通过所述光路切换元件8选调光路，当所述光路切换元件8选通反射光路时，所述多束调制激光阵列7进入粗加工模块9形成快速扫掠的粗加工激光阵列13，用于粗加工微锥阵列毛坯件14；当所述光路切换元件8选通透射光路时，所述多束调制激光阵列7进入精加工模块10形成聚焦光斑小的精加工激光阵列17，用于精加工微锥阵列工件21；
所述多轴联动平台15用于承载与固定微锥阵列毛坯件14和/或微锥阵列工件21，并调控激光束在工作表面的加工位置；
所述工控机24分别与所述飞秒激光器1、光束调制模块、粗加工模块9、精加工模块10和多轴联动平台15链接，实现组件之间的协同控制。
优选地，所述光束调制模块包括空间光调制器6；通过所述空间光调制器6将飞秒激光器1发出的单束脉冲激光2整形成空间分布可控的多束调制激光阵列7。
优选地，所述粗加工模块9包括振镜11与场镜12；当所述微锥阵列毛坯件14位于粗加工工位22时，所述多束调制激光阵列7依次通过所述振镜11与所述场镜12形成粗加工激光阵列13。
优选地，所述精加工模块10包括物镜16与视觉检测子模块；
当微锥阵列工件21位于精加工工位23时，通过所述视觉检测子模块根据所述精加工激光阵列17在所述微锥阵列工件21表面的位置实现激光束位置与微锥阵列工件21加工位置的对准；基于所述激光束位置与微锥阵列工件21加工位置的对准后，所述多束调制激光阵列7通过所述物镜16形成聚集光斑小的精加工激光阵列17，精加工微锥阵列工件21。
优选地，所述视觉检测子模块包括分束镜18、LED光源19以及CCD相机20；
所述LDE光源19发出的成像光沿两个分束镜18的反射辐照于微锥阵列工件21表面，所述CCD相机20进而曝光成像。
所述CCD相机20实时曝光精加工激光阵列17与微锥阵列工件21表面的位置并将成像结果传输至工控机24处理与显示，根据所述精加工激光阵列17在所述微锥阵列工件21表面的位置，实现激光束位置与微锥阵列工件21加工位置的对准。
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工方法，采用上述所述微锥阵列飞秒激光加工装置执行如下步骤：
步骤S1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机24调控光束调制模块，将单束脉冲激光2整形成匹配设定参数的多束调制激光阵列7；
步骤S2：将微锥阵列毛坯件14装夹于多轴联动平台15上，调控多轴联动平台15将微锥阵列毛坯件14移至粗加工工位22并使毛坯件加工平面与粗加工模块9中所述场镜12的焦平面重合；
步骤S3：工控机24按预设粗加工路线调控多轴联动平台15与粗加工模块9中的振镜11，实现微锥阵列毛坯件14的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件21；
步骤S4：通过调控多轴联动平台15，将粗加工后的微锥阵列工件21移动至精加工工位23，并使工件加工平面与精加工模块10中所述物镜16的焦平面重合；
步骤S5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列17位于微锥阵列工件21的水平位置，工控机24进而规划或调整精加工路径；
步骤S6：工控机24依据实时加工路径规划控制多轴联动平台15以调控微锥阵列工件21的位姿，实现微锥阵列工件21的激光精密蚀刻；重复触发步骤S5至步骤S6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工系统，采用上述所述微锥阵列飞秒激光加工装置触发执行：
模块M1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机24调控光束调制模块，将单束脉冲激光2整形成匹配设定参数的多束调制激光阵列7；
模块M2：将微锥阵列毛坯件14装夹于多轴联动平台15上，调控多轴联动平台15将微锥阵列毛坯件14移至粗加工工位22并使毛坯件加工平面与粗加工模块9中所述场镜12的焦平面重合；
模块M3：工控机24按预设粗加工路线调控多轴联动平台15与粗加工模块9中的振镜11，实现微锥阵列毛坯件14的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件21；
模块M4：通过调控多轴联动平台15，将粗加工后的微锥阵列工件21移动至精加工工位23，并使工件加工平面与精加工模块10中所述物镜16的焦平面重合；
模块M5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列17位于微锥阵列工件21的水平位置，工控机24进而规划或调整精加工路径；
模块M6：工控机24依据实时加工路径规划控制多轴联动平台15以调控微锥阵列工件21的位姿，实现微锥阵列工件21的激光精密蚀刻；重复触发模块M5至模块M6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过将飞秒激光蚀刻加工过程分解为高效粗加工与精加工两个步骤，能够同时兼顾大规模微米级微锥阵列的加工精度与效率要求；
2、本发明通过结合多光束并行与振镜高速扫描的加工方式实现高效的粗加工，有助于进一步缩短粗加工时间，提高微锥阵列加工的效率；
3、本发明通过结合时/空/频调制与物镜高聚焦的方式实现精密加工，有助于进一步提高微锥阵列加工的质量、分辨率与精度；
4、本发明通过精加工模块与视觉标定检测模块的结合，实现检测与加工一体化，有助于加工误差实时补偿，从而保证微锥的形位精度满足指标要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中的微锥阵列飞秒激光加工系统示意图。
图2为本发明中的基于振镜/场镜的多光束并行粗加工微锥毛坯件示意图。
图3为本发明中的基于物镜的多光束并行精加工微锥阵列示意图。
图中：1-飞秒激光器；2-单束脉冲激光；3-激光功率衰减器；4-时域调制器；5-频域调制器；6-空间光调制器；7-多束调制激光阵列；8-光路切换元件；9-粗加工模块；10-精加工模块；11-振镜；12-场镜；13-粗加工激光阵列；14-微锥阵列毛坯件；15-多轴联动平台；16-物镜；17-精加工激光阵列；18-分束镜；19-LED光源；20-CCD相机；21-微锥阵列工件；22-粗加工工位；23-精加工工位；24-工控机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统，通过粗加工与精加工双模块的设置，能够兼顾大规模微米级微锥阵列的高效与精密加工要求，通过检测与加工一体化，能够实时补偿精加工误差，有助于进一步提高微锥阵列的加工精度。
实施例1
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工装置，如图1所示，包括：飞秒激光器1、光束调制模块、光路切换元件8、粗加工模块9、精加工模块10、多轴联动平台15以及工控机24；
所述飞秒激光器1发出的单束脉冲激光2通过所述光束调制模块整形为包括功率、脉冲序列、频率以及空间分布可控的多束调制激光阵列7；
所述多束调制激光阵列7通过所述光路切换元件8选调光路，当所述光路切换元件8选通反射光路时，所述多束调制激光阵列7进入粗加工模块9形成快速扫掠的粗加工激光阵列13，用于粗加工微锥阵列毛坯件14；当所述光路切换元件8选通透射光路时，所述多束调制激光阵列7进入精加工模块10形成聚焦光斑小的精加工激光阵列17，用于精加工微锥阵列工件21；分步提供微锥阵列毛坯件14的高效粗加工或微锥阵列工件21的精加工；
所述多轴联动平台15用于承载与固定微锥阵列毛坯件14和/或微锥阵列工件21，并调控激光束在工作表面的加工位置；在粗加工中，涉及毛坯件的上下移动与每一层激光加工的起始位置调控；在激光阵列定于预定起始位置后再按照设定的路径加工。
所述工控机24分别与所述飞秒激光器1、光束调制模块、粗加工模块9、精加工模块10和多轴联动平台15链接，实现组件之间的协同控制。
本发明通过粗加工模块与精加工模块的配合使用，能够同时兼顾大规模微米级微锥阵列的加工精度与效率要求。
具体地，所述光束调制模块包括：光功率衰减器3、时域调制器4、频域调制器5以及空间光调制器6；
将所述飞秒激光器1发出的单束脉冲激光2依次通过所述光功率衰减器3、时域调制器4、频域调制器5以及空间光调制器6整形为包括功率、脉冲序列、频率以及空间分布可控的多束调制激光阵列7。
具体地，所述粗加工模块9包括振镜11与场镜12；当所述微锥阵列毛坯件14位于粗加工工位22时，所述多束调制激光阵列7依次通过所述振镜11与所述场镜12形成粗加工激光阵列13，用于高效粗加工微锥阵列毛坯件14，如图2所示。本发明通过集成空间光调制器与振镜/场镜装置，充分提升微锥阵列粗加工的高效性，有助于进一步缩短粗加工时间，提高整体加工效率。
具体地，所述精加工模块10包括物镜16与视觉检测子模块；
当微锥阵列工件21位于精加工工位23时，通过所述视觉检测子模块根据所述精加工激光阵列17在所述微锥阵列工件21表面的位置实现激光束位置与微锥阵列工件21加工位置的对准；基于所述激光束位置与微锥阵列工件21加工位置的对准后，所述多束调制激光阵列7通过所述物镜16形成聚集光斑小的精加工激光阵列17，用于精加工微锥阵列工件21，如图3所示。本发明通过结合光束调制模块与物镜的光束变换聚焦方法实现高精密加工，有助于进一步提高微锥阵列加工的质量、分辨率与精度。
具体地，所述视觉检测子模块包括分束镜18、LED光源19以及CCD相机20；
所述LDE光源19发出的成像光沿两个分束镜18的反射辐照于微锥阵列工件21表面，所述CCD相机20进而曝光成像。
具体地，CCD相机20实时曝光精加工激光阵列17与微锥阵列工件21的位置并将成像结果传输至工控机24处理与显示，根据所述精加工激光阵列17在所述微锥阵列工件21表面的位置，实时规划或调整激光加工路径；工控机24依据实时加工路径规划控制多轴联动平台15以调控微锥阵列工件21的位姿，实时补偿加工误差，实现微锥阵列工件21的精加工。
本发明通过精加工模块与视觉标定检测模块的结合，实现检测与加工一体化，有助于加工误差实时补偿，从而保证微锥的形位精度满足指标要求。
具体地，在LED光源发出的成像光沿着两个分束镜(18)辐照于工件表面后，由此产生的反射光会携带表面信息沿反向光路通过一个分束镜的反射与一个分束镜的透射使相机曝光。同理，实时加工中的激光整列会沿相同光路使CCD曝光精加工激光阵列(17)在微锥阵列工件(21)表面的位置。观测作为一个反馈过程参与激光加工过程，提高加工精度。
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工方法，采用上述所述微锥阵列飞秒激光加工装置执行如下步骤：
步骤S1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机24调控光束调制模块，将单束脉冲激光2整形成匹配设定的脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数的多束调制激光阵列7；
步骤S2：将微锥阵列毛坯件14装夹于多轴联动平台15上，调控多轴联动平台15将微锥阵列毛坯件14移至粗加工工位22并使毛坯件加工平面与粗加工模块9中所述场镜12的焦平面重合；
步骤S3：工控机24按预设粗加工路线调控多轴联动平台15与粗加工模块9中的振镜11，实现微锥阵列毛坯件14的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件21，并保证微锥阵列工件(21)留有充足的加工余量以满足进一步精加工要求；
步骤S4：通过调控多轴联动平台15，将粗加工后的微锥阵列工件21移动至精加工工位23，并使工件加工平面与精加工模块10中所述物镜16的焦平面重合；
步骤S5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列17位于微锥阵列工件21的水平位置，工控机24进而规划或调整精加工路径；
步骤S6：工控机24依据实时加工路径规划控制多轴联动平台15以调控微锥阵列工件21的位姿，实现微锥阵列工件21的激光精密蚀刻；重复触发步骤S5至步骤S6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
根据本发明提供的一种微锥阵列飞秒激光加工系统，采用上述所述微锥阵列飞秒激光加工装置触发执行：
模块M1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机24调控光束调制模块，将单束脉冲激光2整形成匹配设定参数的多束调制激光阵列7；
模块M2：将微锥阵列毛坯件14装夹于多轴联动平台15上，调控多轴联动平台15将微锥阵列毛坯件14移至粗加工工位22并使毛坯件加工平面与粗加工模块9中所述场镜12的焦平面重合；
模块M3：工控机24按预设粗加工路线调控多轴联动平台15与粗加工模块9中的振镜11，实现微锥阵列毛坯件14的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件21；
模块M4：通过调控多轴联动平台15，将粗加工后的微锥阵列工件21移动至精加工工位23，并使工件加工平面与精加工模块10中所述物镜16的焦平面重合；
模块M5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列17位于微锥阵列工件21的水平位置，工控机24进而规划或调整精加工路径；
模块M6：工控机24依据实时加工路径规划控制多轴联动平台15以调控微锥阵列工件21的位姿，实现微锥阵列工件21的激光精密蚀刻；重复触发模块M5至模块M6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
本发明通过将飞秒激光蚀刻加工过程分解为高效粗加工与精加工两个步骤，能够同时兼顾大规模微米级微锥阵列的加工精度与效率要求；通过结合多光束并行与振镜高速扫描的加工方式实现高效的粗加工，有助于进一步缩短粗加工时间，提高微锥阵列加工的效率；通过结合时/空/频调制与物镜高聚焦的方式实现精加工，有助于进一步提高微锥阵列加工的质量、分辨率与精度；通过飞秒脉冲激光、多轴联动平台与视觉检测的协调控制，实现检测与加工一体化，有助于加工误差实时补偿，从而保证微锥的形位精度满足指标要求。
实施例2
实施例2是实施例1的优选例
飞秒激光加工离子液体电喷雾推进器的多孔发射极的微锥阵列
微锥阵列的指标要求为锥顶锐度曲率半径小于5μm，微锥高度与顶部直径比大于2，阵列微锥数量20000个，微锥阵列间距大于200μm。
为满足指标要求，依次通过高效粗加工与精加工完成微锥阵列的激光加工。高效粗加工方面，空间光调制器6将功率/时/频调制后的飞秒激光束整形成20×20的细长矩形状激光束阵列，场镜12将激光束阵列投影至加工平面，以细长矩形状激光束的长边为扫掠边通过振镜11快速扫描，加工出锥顶锐度曲率20μm的微锥阵列粗加工毛坯。精加工方面，空间光调制器6将功率/时/频调制后的飞秒激光束整形成20×20的圆形平顶分布激光束阵列，每个激光束经物镜16高聚焦为直径小于3μm的光斑；通过视觉检测子模块的CCD相机20标定激光束焦点位置，利用多轴联动平台15精准控制微锥阵列的位置，完成20000个阵列微锥加工，并满足预期指标要求。
飞秒激光器1产生的单束高斯型激光2依次经过激光功率衰减器3、时域调制器4、频域调制器5整形为功率、子脉冲特征与波长适应加工要求的调制脉冲激光，调制后的激光束再经过空间光调制器6整形成空间能量分布与光斑形状适应加工要求的多束调制激光阵列，调制完成的激光束经光路切换元件选通为两路激光，分步导入高效粗加工模块9与精加工模块10；高效粗加工模块9包括振镜11与场镜12，在多光束并行加工的基础上通过振镜高速扫描完成微锥阵列毛坯14在粗加工工位22的高效粗加工过程；精加工模块10包括物镜16与视觉检测子模块，在物镜高聚焦的基础上通过多轴联动平台15的插补移动控制，实现微锥阵列工件21在精加工工位23的精加工，结合视觉标定检测模块贯彻检测与加工一体化，通过循环进行视觉实时检测、加工路径规划与激光精蚀刻，最终完成符合指标要求微锥阵列成品的精加工过程。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (2)
1.一种微锥阵列飞秒激光加工方法，其特征在于，采用微锥阵列飞秒激光加工装置执行：
所述微锥阵列飞秒激光加工装置，包括：飞秒激光器（1）、光束调制模块、光路切换元件（8）、粗加工模块（9）、精加工模块（10）、多轴联动平台（15）以及工控机（24）；
所述飞秒激光器（1）发出的单束脉冲激光（2）通过所述光束调制模块整形为包括功率、脉冲序列、频率以及空间分布可控的多束调制激光阵列（7）；
所述多束调制激光阵列（7）通过所述光路切换元件（8）选调光路，当所述光路切换元件（8）选通反射光路时，所述多束调制激光阵列（7）进入粗加工模块（9）形成快速扫掠的粗加工激光阵列（13），用于粗加工微锥阵列毛坯件（14）；当所述光路切换元件（8）选通透射光路时，所述多束调制激光阵列（7）进入精加工模块（10）形成聚焦光斑小的精加工激光阵列（17），用于精加工微锥阵列工件（21）；
所述多轴联动平台（15）用于承载与固定微锥阵列毛坯件（14）和/或微锥阵列工件（21），并调控激光束在工作表面的加工位置；
所述工控机（24）分别与所述飞秒激光器（1）、光束调制模块、粗加工模块（9）、精加工模块（10）和多轴联动平台（15）链接，实现组件之间的协同控制；
所述粗加工模块（9）包括振镜（11）与场镜（12）；当所述微锥阵列毛坯件（14）位于粗加工工位（22）时，所述多束调制激光阵列（7）依次通过所述振镜（11）与所述场镜（12）形成粗加工激光阵列（13）；
所述精加工模块（10）包括物镜（16）与视觉检测子模块；
当微锥阵列工件（21）位于精加工工位（23）时，通过所述视觉检测子模块根据所述精加工激光阵列（17）在所述微锥阵列工件（21）表面的位置实现激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准；基于所述激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准后，所述多束调制激光阵列（7）通过所述物镜（16）形成聚集光斑小的精加工激光阵列（17），精加工微锥阵列工件（21）；
所述视觉检测子模块包括分束镜（18）、LED光源（19）以及CCD相机（20），所述LED光源（19）发出的成像光沿两个分束镜（18）的反射辐照于微锥阵列工件（21）表面，所述CCD相机（20）进而曝光成像；
所述CCD相机（20）实时曝光精加工激光阵列（17）与微锥阵列工件（21）表面的位置并将成像结果传输至工控机（24）处理与显示，根据所述精加工激光阵列（17）在所述微锥阵列工件（21）表面的位置，实现激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准；
所述光束调制模块包括空间光调制器（6）；通过所述空间光调制器（6）将飞秒激光器（1）发出的单束脉冲激光（2）整形成空间分布可控的多束调制激光阵列（7）；
步骤S1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机（24）调控光束调制模块，将单束脉冲激光（2）整形成匹配设定参数的多束调制激光阵列（7）；
步骤S2：将微锥阵列毛坯件（14）装夹于多轴联动平台（15）上，调控多轴联动平台（15）将微锥阵列毛坯件（14）移至粗加工工位（22）并使毛坯件加工平面与粗加工模块（9）中所述场镜（12）的焦平面重合；
步骤S3：工控机（24）按预设粗加工路线调控多轴联动平台（15）与粗加工模块（9）中的振镜（11），实现微锥阵列毛坯件（14）的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件（21）；
步骤S4：通过调控多轴联动平台（15），将粗加工后的微锥阵列工件（21）移动至精加工工位（23），并使工件加工平面与精加工模块（10）中所述物镜（16）的焦平面重合；
步骤S5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列（17）位于微锥阵列工件（21）的水平位置，工控机（24）进而规划或调整精加工路径；
步骤S6：工控机（24）依据实时加工路径规划控制多轴联动平台（15）以调控微锥阵列工件（21）的位姿，实现微锥阵列工件（21）的激光精密蚀刻；重复触发步骤S5至步骤S6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
2.一种微锥阵列飞秒激光加工系统，其特征在于，采用所述微锥阵列飞秒激光加工装置触发执行：
所述微锥阵列飞秒激光加工装置，包括：飞秒激光器（1）、光束调制模块、光路切换元件（8）、粗加工模块（9）、精加工模块（10）、多轴联动平台（15）以及工控机（24）；
所述飞秒激光器（1）发出的单束脉冲激光（2）通过所述光束调制模块整形为包括功率、脉冲序列、频率以及空间分布可控的多束调制激光阵列（7）；
所述多束调制激光阵列（7）通过所述光路切换元件（8）选调光路，当所述光路切换元件（8）选通反射光路时，所述多束调制激光阵列（7）进入粗加工模块（9）形成快速扫掠的粗加工激光阵列（13），用于粗加工微锥阵列毛坯件（14）；当所述光路切换元件（8）选通透射光路时，所述多束调制激光阵列（7）进入精加工模块（10）形成聚焦光斑小的精加工激光阵列（17），用于精加工微锥阵列工件（21）；
所述多轴联动平台（15）用于承载与固定微锥阵列毛坯件（14）和/或微锥阵列工件（21），并调控激光束在工作表面的加工位置；
所述工控机（24）分别与所述飞秒激光器（1）、光束调制模块、粗加工模块（9）、精加工模块（10）和多轴联动平台（15）链接，实现组件之间的协同控制；
所述粗加工模块（9）包括振镜（11）与场镜（12）；当所述微锥阵列毛坯件（14）位于粗加工工位（22）时，所述多束调制激光阵列（7）依次通过所述振镜（11）与所述场镜（12）形成粗加工激光阵列（13）；
所述精加工模块（10）包括物镜（16）与视觉检测子模块；
当微锥阵列工件（21）位于精加工工位（23）时，通过所述视觉检测子模块根据所述精加工激光阵列（17）在所述微锥阵列工件（21）表面的位置实现激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准；基于所述激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准后，所述多束调制激光阵列（7）通过所述物镜（16）形成聚集光斑小的精加工激光阵列（17），精加工微锥阵列工件（21）；
所述视觉检测子模块包括分束镜（18）、LED光源（19）以及CCD相机（20），所述LED光源（19）发出的成像光沿两个分束镜（18）的反射辐照于微锥阵列工件（21）表面，所述CCD相机（20）进而曝光成像；
所述CCD相机（20）实时曝光精加工激光阵列（17）与微锥阵列工件（21）表面的位置并将成像结果传输至工控机（24）处理与显示，根据所述精加工激光阵列（17）在所述微锥阵列工件（21）表面的位置，实现激光束位置与微锥阵列工件（21）加工位置的对准；
所述光束调制模块包括空间光调制器（6）；通过所述空间光调制器（6）将飞秒激光器（1）发出的单束脉冲激光（2）整形成空间分布可控的多束调制激光阵列（7）；
模块M1：根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、脉冲序列、波长、空间分布与阵列参数，利用工控机（24）调控光束调制模块，将单束脉冲激光（2）整形成匹配设定参数的多束调制激光阵列（7）；
模块M2：将微锥阵列毛坯件（14）装夹于多轴联动平台（15）上，调控多轴联动平台（15）将微锥阵列毛坯件（14）移至粗加工工位（22）并使毛坯件加工平面与粗加工模块（9）中所述场镜（12）的焦平面重合；
模块M3：工控机（24）按预设粗加工路线调控多轴联动平台（15）与粗加工模块（9）中的振镜（11），实现微锥阵列毛坯件（14）的快速激光扫掠粗加工，得到微锥阵列工件（21）；
模块M4：通过调控多轴联动平台（15），将粗加工后的微锥阵列工件（21）移动至精加工工位（23），并使工件加工平面与精加工模块（10）中所述物镜（16）的焦平面重合；
模块M5：通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列（17）位于微锥阵列工件（21）的水平位置，工控机（24）进而规划或调整精加工路径；
模块M6：工控机（24）依据实时加工路径规划控制多轴联动平台（15）以调控微锥阵列工件（21）的位姿，实现微锥阵列工件（21）的激光精密蚀刻；重复触发模块M5至模块M6，实时检测、路径规划与激光蚀刻循环进行，直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。
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