CN116441750A - 一种用于ar衍射光波导的激光裂片工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于AR衍射光波导的激光裂片工艺及系统，工艺包括：将切割波导基板放置在激光裂片载台系统的设定位置；利用激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；采用裂片激光器发射的裂片激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片；利用裂片激光功率监控组件实时采集裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。通过裂片激光器实时的功率补偿操作，保证裂片激光器功率输出稳定，从而降低AR衍射光波导在激光裂片工艺中出现崩边不良情况的概率。
Description
技术领域
本发明属于AR衍射光波导技术领域，具体涉及一种用于AR衍射光波导的激光裂片工艺及系统。
背景技术
现有AR衍射光波导激光加工工艺主要包括激光切割工艺和激光裂片工艺，从而实现衍射光波导(比如高折射率玻璃)的切割、裂片操作。
目前，AR衍射光波导的激光裂片工艺中，在裂片边缘经常会出现崩边(崩边指的是切割、裂片等边缘的上表面以及截面等出现崩缺不良的情况)现象，由于AR衍射光波导的激光裂片工艺对崩边要求较高，一般要求崩边不大于20μm，否则即视为崩边不良，崩边不良的情况会大大降低AR衍射光波导产品的良率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于AR衍射光波导的激光裂片工艺及系统。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明提供一种用于AR波导的激光裂片工艺，包括如下步骤：
将切割波导基板放置在激光裂片载台系统的设定位置；
利用激光裂片控制系统控制所述激光裂片载台系统移动，将所述切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；
采用裂片激光器发射的裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，对所述切割波导基板的对应位置进行激光裂片；
利用裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
进一步的，所述裂片激光功率监控组件包括分光镜和功率计；
所述分光镜实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计；
所述功率计实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给所述裂片激光器；
所述裂片激光器基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
进一步的，所述利用激光裂片控制系统控制所述激光裂片载台系统移动，将所述切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方，包括：
所述激光裂片控制系统内存储切割波导基板的裂片设计图纸，裂片设计图纸上绘制特定尺寸的切割波导基板轮廓，切割波导基板轮廓内绘制由点构成的激光裂片轨迹；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，计算当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，并将所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息发送给所述激光裂片载台系统；
所述激光裂片载台系统接收所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，结合激光裂片载台系统上切割波导基板的设定位置信息，确定所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置；
所述激光裂片控制系统将裂片激光出射位置发送给所述激光裂片载台系统，激光裂片载台系统将所述切割波导基板的对应位置移动到所述裂片激光出射位置下方。
进一步的，所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出之前，还包括：
利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，使得裂片调节激光在所述裂片激光出射位置射出。
进一步的，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光之前，还包括：
所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光。
进一步的，所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光，包括：
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，根据激光裂片轨迹点的数目设计裂片设定时序；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设定时序向裂片激光器发送裂片控制指令；
所述裂片激光器接收对应的裂片控制指令，发射裂片激光。
进一步的，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，包括：
利用反射镜接收所述裂片激光，将所述裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光；
利用扩束镜接收所述裂片反射激光，对所述裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。
进一步的，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，还包括：
利用光束整形镜组接收所述裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束。
进一步的，所述采用裂片激光器发射的裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，对所述切割波导基板的对应位置进行激光裂片，包括：
所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，利用激光能量对切割波导基板的对应位置进行照射，使得切割波导基板沿着切割轨迹裂片，得到对应的波导产品。
对应的，本发明还提供一种激光裂片系统，所述激光裂片系统包括：激光裂片控制系统、激光裂片载台系统、裂片激光器以及裂片激光功率监控组件；
所述激光裂片控制系统与所述激光裂片载台系统通信连接；
所述激光裂片载台系统设置在激光裂片工位上，激光裂片载台系统的设定位置用于放置切割波导基板；
所述激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；
所述裂片激光器发射的裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片；
所述裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
进一步的，所述裂片激光功率监控组件包括分光镜和功率计；
所述分光镜实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计；
所述功率计实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给所述裂片激光器；
所述裂片激光器基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
进一步的，所述激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方，包括：
所述激光裂片控制系统内存储切割波导基板的裂片设计图纸，裂片设计图纸上绘制特定尺寸的切割波导基板轮廓，切割波导基板轮廓内绘制由点构成的激光裂片轨迹；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，计算当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，并将所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息发送给所述激光裂片载台系统；
所述激光裂片载台系统接收所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，结合激光裂片载台系统上切割波导基板的设定位置信息，确定所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置；
所述激光裂片控制系统将裂片激光出射位置发送给所述激光裂片载台系统，激光裂片载台系统将所述切割波导基板的对应位置移动到所述裂片激光出射位置下方。
进一步的，所述激光裂片系统还包括裂片激光光路系统；
所述裂片激光在裂片激光出射位置射出之前，裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，使得裂片调节激光在裂片激光出射位置射出。
进一步的，所述裂片激光光路系统包括反射镜和扩束镜；
反射镜接收所述裂片激光，将所述裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光；
扩束镜接收所述裂片反射激光，对所述裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。
进一步的，所述裂片激光光路系统还包括光束整形镜组；
光束整形镜组接收所述裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束。
进一步的，所述激光裂片控制系统与所述裂片激光器通信连接；
激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光。
进一步的，所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光，包括：
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，根据激光裂片轨迹点的数目设计裂片设定时序；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设定时序向裂片激光器发送裂片控制指令；
所述裂片激光器接收对应的裂片控制指令，发射裂片激光。
进一步的，所述裂片激光器发射的裂片激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片，包括：
所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，利用激光能量对切割波导基板的对应位置进行照射，使得切割波导基板沿着切割轨迹裂片，得到对应的波导产品。
和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供一种用于AR衍射光波导的激光裂片工艺，将切割波导基板放置在激光裂片载台系统的设定位置；利用激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；采用裂片激光器发射的裂片激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片；利用裂片激光功率监控组件实时采集裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。通过裂片激光器实时的功率补偿操作，保证裂片激光器功率输出稳定，从而降低AR衍射光波导在激光裂片工艺中出现崩边不良情况的概率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于AR衍射光波导的激光加工工艺的总体工艺示意图；
图2为将高斯光束整形为平顶光束的示意图；
图3为在波导基板上设置激光剥离轨迹的示意图；
图4为本发明用于AR衍射光波导的激光裂片工艺的流程示意图；
图5为第一种示例性的用于AR衍射光波导的激光加工系统的结构示意图；
图6为第二种示例性的用于AR衍射光波导的激光加工系统的结构示意图。
其中，1-1-第一载台系统，1-2-第一激光器，1-3-激光振镜系统，1-4-第一分光镜，1-5-第一功率计，1-6-测距系统，1-7-第一反射镜，1-8-第一扩束镜，1-9-第一光束整形镜组，1-10-波导基板，2-1-第二载台系统，2-2-第二激光器，2-3-第二分光镜，2-4-第二功率计，2-5-第二反射镜，2-6-第二扩束镜，2-7-第二光束整形镜组，2-8-第一波导基板，3-1-激光裂片载台系统，3-2-裂片激光器，3-3-分光镜，3-4-功率计，3-5-反射镜，3-6-扩束镜，3-7-光束整形镜组，3-8-切割波导基板。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明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。
在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“A包括B”意在表示在逻辑上B属于A，而不表示在空间上B位于A的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“A包括B”意在表示B属于A，但是B不一定构成A的全部，A还可能包括C、D、E等其它元素。
在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。
在本文的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
下面将本发明用于AR衍射光波导的激光裂片工艺及系统置于AR波导的整体激光加工工艺以及系统中进行详细说明。如图1所示，用于AR波导的激光加工工艺，总体方案如下：
用于AR波导的激光加工工艺，如图1所示，总体构思如下：
首先，对待剥离波导基板进行激光剥离工艺，得到剥离波导基板。
进而，对剥离波导基板进行激光切割工艺，得到切割波导基板。
然后，对切割波导基板进行激光裂片工艺，得到对应的波导产品。
其中，对待剥离波导基板进行激光剥离工艺，得到剥离波导基板，具体包括如下步骤：
S1将待剥离波导基板放置在激光剥离载台系统的设定位置；示例性的，将待剥离波导基板放置在激光剥离载台系统上端面的中心位置。
S2激光剥离控制系统控制激光剥离载台系统移动，将待剥离波导基板移动到激光振镜系统所在工作范围内。
具体的，
激光剥离控制系统获取激光振镜系统所在工作范围的位置信息，激光剥离控制系统将激光振镜系统所在工作范围的位置信息发送给激光剥离载台系统。
激光剥离载台系统接收激光振镜系统所在工作范围的位置信息，基于激光剥离载台系统上待剥离波导基板的设定位置信息，将待剥离波导基板移动到激光振镜系统所在工作范围内。示例性的，激光剥离载台系统根据待剥离波导基板的位置信息以及激光振镜系统工作范围的位置信息，计算待剥离波导基板中心位置与激光振镜系统工作范围中心位置的位置距离，基于这个位置距离将待剥离波导基板中心位置移动到激光振镜系统工作范围的中心位置。
需要说明的是，若待剥离波导基板的尺寸小于激光振镜系统的工作范围，则仅需在激光剥离工艺中进行一次上述操作，若待剥离波导基板的尺寸大于激光振镜系统的工作范围，在激光剥离工艺中需要进行多次上述操作。
S3激光剥离控制系统按照剥离设定时序控制剥离激光器发射剥离激光。
具体的，
激光剥离控制系统内存储待剥离波导基板的剥离设计图纸，剥离设计图纸上绘制特定尺寸的待剥离波导基板轮廓，待剥离波导基板轮廓内绘制由点构成的激光剥离轨迹。激光剥离控制系统根据激光剥离轨迹点的数目设定剥离设定时序。
激光剥离控制系统按照所述剥离设定时序向剥离激光器发送剥离控制指令。
剥离激光器接收对应的剥离控制指令，然后发射剥离激光。
示例性的，这里的剥离激光为紫外皮秒激光。
需要说明的是，这里的激光剥离轨迹是与后续激光切割轨迹对应的，激光剥离轨迹围绕激光切割轨迹设定(如图3所示)，示例性的，激光剥离轨迹边缘距离激光切割轨迹1mm。
S4剥离激光光路系统接收剥离激光，对剥离激光进行调节，得到剥离调节激光。
具体的，
反射镜接收剥离激光，对剥离激光进行反射操作，得到剥离反射激光，反射操作在于改变剥离激光的传播角度。
扩束镜接收剥离反射激光，对剥离反射激光进行光束准直操作，得到剥离准直光束。光束准直操作可以扩大光束直径，便于聚焦更小光斑，并且降低光束发散角度。
光束整形镜组接收剥离准直光束，将剥离准直光束整形为平顶光束，且能够调整平顶光束的宽度。
由于剥离激光器发出的激光为高斯激光，上述光束整形的作用在于将高斯光束转换为平顶光束(如图2所示)，平顶光束的能量均衡，便于控制膜层或者胶层剥离厚度的均匀性。
S5激光振镜系统接收剥离调节激光，激光剥离控制系统控制激光振镜系统将剥离调节激光向待剥离波导基板的对应位置射出。
具体的，
激光剥离控制系统按照上述剥离设计图纸，计算当前激光剥离轨迹点在待剥离波导基板轮廓内的位置信息，并将当前激光剥离轨迹点在待剥离波导基板轮廓内的位置信息发送给激光振镜系统。
激光振镜系统接收当前激光剥离轨迹点在待剥离波导基板轮廓内的位置信息，结合自身位置信息以及激光剥离载台系统上当前待剥离波导基板的位置信息，确定当前激光剥离轨迹点在待剥离波导基板的对应位置。
激光振镜系统根据当前激光剥离轨迹点在待剥离波导基板的对应位置，调整剥离调节激光的光路运行轨迹，使得所述剥离调节激光在待剥离波导基板的对应位置射出。
这里需要说明的是，为了保证剥离调节激光在待剥离波导基板的对应位置聚焦射出，可以将激光振镜系统射出的剥离调节激光进行聚焦操作后在待剥离波导基板的对应位置射出。
S6待剥离波导基板的对应位置入射所述剥离调节激光，剥离调节激光对待剥离波导基板的对应位置进行激光剥离，得到剥离波导基板。
具体的，
剥离调节激光在待剥离波导基板的对应位置入射，利用激光能量将待剥离波导基板的对应位置的膜层或者胶层通过汽化方式实现剥离，得到剥离波导基板。
作为激光剥离工艺的优选实施方式，在剥离调节激光向待剥离波导基板的对应位置射出之前，
采用测距系统接收激光剥离控制系统发送的上述剥离设计图纸，基于剥离设计图纸内的激光剥离轨迹对应确定待剥离波导基板的对应位置。
测距系统在待剥离波导基板的对应位置感应待剥离波导基板的上端面和激光剥离载台系统与待剥离波导基板接触面之间的距离信息，并将距离信息发送给激光剥离控制系统。
激光剥离控制系统接收所述距离信息，控制激光振镜系统向上移动，使得剥离调节激光出射位置和待剥离波导基板的上端面之间的相对距离保持一致，进一步确保膜层或者胶层剥离厚度一致，防止对待剥离波导基板造成损伤。
作为优选实施方式，激光剥离工艺还包括如下操作：
采用剥离激光功率监控组件实时采集所述剥离激光器发射的剥离激光的功率值，并将所述功率值实时发送给剥离激光器，使得剥离激光器实时进行功率补偿操作。
具体的，剥离激光功率监控组件包括分光镜和功率计。
采用分光镜实时接收部分所述剥离激光，将部分所述剥离激光实时发送给功率计。
采用功率计实时接收部分所述剥离激光，实时测量部分所述剥离激光的功率，得到对应的剥离激光功率值，将对应的剥离激光功率值发送给剥离激光器。
剥离激光器基于对应的剥离激光功率值实时进行功率的补偿操作。
目前，AR衍射光波导的激光切割工艺和激光裂片工艺中，对切割边缘以及裂片边缘的崩边(崩边指的是切割边缘、裂片边缘的上表面以及截面等出现崩缺不良的情况)要求较高，一般要求崩边不大于20μm。而激光输出功率不稳定是导致崩边不良的主要原因之一，因此采用上述方式可以保证剥离激光器功率输出的稳定性，从而降低AR衍射光波导在激光加工工艺中出现崩边不良情况的概率。
其中，对剥离波导基板进行激光切割工艺，得到切割波导基板，具体包括如下步骤：
P1将剥离波导基板放置在激光切割载台系统的设定位置，示例性的，将剥离波导基板放置在激光切割载台系统上端面的中心位置。
P2激光切割控制系统控制激光切割载台系统移动，将剥离波导基板的对应位置移动到切割激光出射位置下方。
具体的，
激光切割控制系统内存储剥离波导基板的切割设计图纸，切割设计图纸上绘制特定尺寸的剥离波导基板轮廓，剥离波导基板轮廓内绘制由点构成的激光切割轨迹。
激光切割控制系统按照切割设计图纸，计算当前激光切割轨迹点在剥离波导基板轮廓内的位置信息，并将当前激光切割轨迹点在剥离波导基板轮廓内的位置信息发送给激光切割载台系统。示例性的，激光切割控制系统按照切割设计图纸，基于激光切割轨迹点以及剥离波导基板轮廓构建第一坐标系，基于第一坐标系获取当前激光切割轨迹点在剥离波导基板轮廓内的位置。
激光切割载台系统接收当前激光切割轨迹点在剥离波导基板轮廓内的位置信息，结合激光切割载台系统上剥离波导基板的设定位置信息，确定当前激光切割轨迹点在剥离波导基板的对应位置。示例性的，激光切割载台系统基于剥离波导基板的位置构建第二坐标系，接收上述第一坐标系内当前激光切割轨迹点在剥离波导基板轮廓内的位置，通过坐标系的转换，确定当前激光切割轨迹点在剥离波导基板的对应位置。
激光切割控制系统将切割激光出射位置发送给激光切割载台系统，激光切割载台系统将所述剥离波导基板的对应位置移动到所述切割激光出射位置下方。
需要说明的，这里的激光切割轨迹是与对应波导产品的轮廓对应的。
P3激光切割控制系统按照切割设定时序控制切割激光器发射切割激光。
具体的，
激光切割控制系统按照上述切割设计图纸，根据激光切割轨迹点的数目设计切割设定时序。
激光切割控制系统按照切割设定时序向切割激光器发送切割控制指令。
切割激光器接收对应的切割控制指令，发射切割激光。
示例性的，这里的切割激光为红外皮秒激光。
P4-1切割激光光路系统接收切割激光，对切割激光进行调节，得到切割调节激光。
具体的，
反射镜接收切割激光，对切割激光进行反射操作，得到切割反射激光，反射操作在于改变切割激光的传播角度。
扩束镜接收切割反射激光，对切割反射激光进行光束准直操作，得到切割准直光束。光束准直操作可以扩大光束直径，便于聚焦更小光斑，并且降低光束发散角度。
光束整形镜组接收切割准直光束，将切割准直光束整形为贝塞尔光束。贝塞尔光束具有长焦深、焦深有效区内能量分布均匀且恒定以及有效焦深内光束直径小(直径1-2um)等特点。以实现剥离波导基板一次切割完成、切缝小、粉尘少、热影响小、良率高的效果。
P4-2采用切割激光功率监控组件实时采集所述切割激光器发射的切割激光的功率值，并将所述功率值实时发送给切割激光器，使得切割激光器实时进行功率补偿操作。
具体的，切割激光功率监控组件包括分光镜和功率计。
分光镜实时接收部分切割激光，将部分所述切割激光实时发送给功率计。
功率计实时接收部分所述切割激光，实时测量部分所述切割激光的功率，得到对应的切割激光的功率值，将对应的切割激光的功率值发送给切割激光器。
切割激光器基于对应的切割激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
同理，采用上述方式可以保证切割激光器功率输出的稳定性，从而降低AR衍射光波导在激光加工工艺中出现崩边不良情况的概率。
P5切割调节激光在切割激光出射位置射出，对剥离波导基板的对应位置进行激光切割，得到切割波导基板。
具体的，
切割调节激光在切割激光出射位置射出，利用激光能量在剥离波导基板的对应位置形成组成激光切割轨迹的切割点，得到切割波导基板。
其中，对所述切割波导基板进行激光裂片工艺，得到对应的波导产品，如图4所示，包括如下步骤：
K1将切割波导基板放置在激光裂片载台系统的设定位置，示例性的，将切割波导基板放置在激光裂片载台系统上端面的中心位置。
K2激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方。
具体的，
激光裂片控制系统内存储切割波导基板的裂片设计图纸，裂片设计图纸上绘制特定尺寸的切割波导基板轮廓，切割波导基板轮廓绘制由点构成的激光裂片轨迹。
激光裂片控制系统按照裂片设计图纸，计算当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，并将当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息发送给激光裂片载台系统。示例性的，激光裂片控制系统按照裂片设计图纸，基于激光裂片轨迹点以及切割波导基板轮廓构建第三坐标系，基于第三坐标系获取当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置。
激光裂片载台系统接收当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，结合激光裂片载台系统上切割波导基板的设定位置信息，确定激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置。示例性的，激光裂片载台系统基于切割波导基板的位置构建第四坐标系，接收上述第三坐标系内当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置，通过坐标系的转换，确定当前激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置。
需要说明的，这里的激光裂片轨迹是与激光切割轨迹对应的。
激光裂片控制系统将裂片激光出射位置发送给激光裂片载台系统，激光裂片载台系统将所述切割波导基板的对应位置移动到所述裂片激光出射位置下方。
K3激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光。
具体的，
激光裂片控制系统按照裂片设计图纸，根据激光裂片轨迹点的数目设计裂片设定时序。
激光裂片控制系统按照裂片设定时序向裂片激光器发送裂片控制指令。
裂片激光器接收对应的裂片控制指令，发射裂片激光。
示例性的，这里的裂片激光为二氧化碳激光。
K4-1裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光。
具体的，
反射镜接收裂片激光，将裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光。反射操作在于改变裂片激光的传播角度。
扩束镜接收裂片反射激光，对裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。光束准直操作可以扩大光束直径，便于聚焦更小光斑，并且可以降低光束发散角度。
光束整形镜组接收裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束，实现光束能量的汇聚增加，光束整形镜组的Z轴位置可以移动，从而可以改变切割波导基板上光束的接收面积，优化激光裂片效果。进一步作为优选的，可以同时改变裂片激光器的激光能量和光束整形镜组的Z轴位置控制切割波导基板上单位面积的能量，从而进一步优化激光裂片效果。
K4-2采用裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
裂片激光功率监控组件包括分光镜和功率计。分光镜实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计。
功率计实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给裂片激光器。
裂片激光器基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
同理，采用上述方式可以保证裂片激光器功率输出的稳定性，从而降低AR衍射光波导在激光加工工艺中出现崩边不良情况的概率。
K5裂片调节激光在所述裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片，得到对应的波导产品。
具体的，
裂片调节激光在裂片激光出射位置射出，利用激光能量对切割波导基板的对应位置进行照射，使得切割波导基板沿着切割轨迹裂片，得到对应的波导产品。
对应于上述AR波导的激光加工工艺，提供一种用于AR波导的激光加工系统，激光加工系统包括激光剥离系统、激光切割系统以及激光裂片系统。
其中，激光剥离系统进行激光剥离工艺，得到剥离波导基板。
其中，激光切割系统对剥离波导基板进行激光切割工艺，得到切割波导基板。
其中，激光裂片系统对切割波导基板进行激光裂片工艺，得到对应的波导产品。
具体的，如图5所示，激光剥离系统包括激光剥离控制系统、激光剥离载台系统1-1、剥离激光器1-2、剥离激光光路系统、激光振镜系统1-3。
激光剥离控制系统与激光剥离载台系统1-1、剥离激光器1-2、激光振镜系统1-3通信连接。这里的连接方式包括有线连接以及无线连接等。
激光剥离载台系统1-1设置在激光剥离工位(如图5所示的工位3)上，激光剥离载台系统1-1的设定位置用于放置待剥离波导基板1-10。
激光剥离控制系统控制激光剥离载台系统1-1移动，将待剥离波导基板1-10移动到激光振镜系统1-3所在工作范围内。
激光剥离控制系统按照剥离设定时序控制剥离激光器1-2发射剥离激光。
剥离激光光路系统接收剥离激光，对剥离激光进行调节，得到剥离调节激光。
激光振镜系统1-3接收剥离调节激光，激光剥离控制系统控制激光振镜系统1-3将剥离调节激光向待剥离波导基板1-10的对应位置射出，对放置在激光剥离载台系统1-1上待剥离波导基板1-10的对应位置进行激光剥离，得到剥离波导基板。
更具体的，
剥离激光光路系统包括反射镜1-7、扩束镜1-8以及光束整形镜组1-9。
反射镜1-7，用于接收剥离激光，对所述剥离激光进行反射，得到剥离反射激光。
扩束镜1-8，用于接收剥离反射激光，对剥离反射激光进行光束准直操作，得到剥离准直光束。
光束整形镜组1-9，用于接收剥离准直光束，将剥离准直光束整形为平顶光束，且能够调整平顶光束的宽度。
作为优选实施方式，上述激光剥离系统还包括聚焦透镜，聚焦透镜接收激光振镜系统射出的剥离激光，将剥离激光进行聚焦操作后在待剥离器件的对应位置射出。
作为优选实施方式，上述激光剥离系统还包括剥离激光功率监控组件，剥离激光功率监控组件实时采集所述剥离激光器发射的剥离激光的功率值，并将所述功率值实时发送给剥离激光器，使得剥离激光器实时进行功率补偿操作。
具体的，如图6所示，剥离激光功率监控组件包括分光镜1-4、功率计1-5。
分光镜1-4，用于实时接收部分所述剥离激光，将部分所述剥离激光实时发送给功率计1-5。
功率计1-5，用于实时接收部分所述剥离激光，实时测量部分所述剥离激光的功率，得到对应的剥离激光功率值，将对应的剥离激光功率值发送给剥离激光器1-2，使得剥离激光器1-2基于对应的剥离激光功率值实时进行功率的补偿操作。
作为优选实施方式，如图5所示，上述激光剥离系统还包括测距系统1-6，测距系统1-6与激光剥离控制系统通信连接，这里的连接方式包括有线连接以及无线连接等。
测距系统1-6，用于：
接收激光剥离控制系统发送的剥离设计图纸，基于剥离设计图纸内的激光剥离轨迹对应确定待剥离波导基板1-10的对应位置。
在待剥离波导基板1-10的对应位置感应待剥离波导基板1-10的上端面和激光剥离载台系统1-1与待剥离波导基板1-10接触面之间的距离信息，并将所述距离信息发送给激光剥离控制系统。
激光剥离控制系统，接收距离信息，控制激光振镜系统1-3向上移动，使得剥离调节激光出射位置和待剥离波导基板1-10的上端面之间的相对距离保持一致。
具体的，如图5所示，激光切割系统包括激光切割控制系统、激光切割载台系统2-1、切割激光器2-2、切割激光光路系统以及切割激光功率监控组件。
激光切割控制系统与所述激光切割载台系统2-1、切割激光器2-2通信连接。这里的连接方式包括有线连接以及无线连接等。
激光切割载台系统2-1设置在激光切割工位(如图5所示的工位1)上，激光切割载台系统2-1的设定位置用于放置剥离波导基板2-8。
激光切割控制系统控制激光切割载台系统2-1移动，将剥离波导基板2-8的对应位置移动到切割激光出射位置下方。
激光切割控制系统按照切割设定时序控制切割激光器2-2发射切割激光。
切割激光光路系统接收切割激光，对切割激光进行调节，得到切割调节激光。
切割调节激光在所述切割激光出射位置射出，对剥离波导基板2-8的对应位置进行激光切割，得到切割波导基板。
更具体的，
切割激光光路系统包括反射镜2-5、扩束镜2-6以及光束整形镜组2-7。
反射镜2-5接收切割激光，对切割激光进行反射操作，得到切割反射激光。
扩束镜2-6接收切割反射激光，对切割反射激光进行光束准直操作，得到切割准直光束。
光束整形镜组2-7接收切割准直光束，将切割准直光束整形为贝塞尔光束。
上述切割激光功率监控组件实时采集所述切割激光器发射的切割激光的功率值，并将所述功率值实时发送给切割激光器，使得切割激光器实时进行功率补偿操作。
具体的，如图6所示，切割激光功率监控组件包括分光镜2-3、功率计2-4。
分光镜2-3，用于实时接收部分所述切割激光，将部分所述切割激光实时发送给功率计2-4。
功率计2-4，用于实时接收部分所述切割激光，实时测量部分所述切割激光的功率，得到对应的切割激光的功率值，将对应的切割激光的功率值发送给切割激光器2-2，使得切割激光器2-2基于对应的切割激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
具体的，如图5所示，激光裂片系统包括：激光裂片控制系统、激光裂片载台系统3-1、裂片激光器3-2、裂片激光光路系统以及裂片激光功率监控组件。
激光裂片控制系统与激光裂片载台系统3-1以及裂片激光器3-2通信连接。这里的连接方式包括有线连接以及无线连接等。
激光裂片载台系统3-1设置在激光裂片工位(如图5所示的工位2)上，激光裂片载台系统3-1的设定位置用于放置切割波导基板3-8。
激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统3-1移动，将切割波导基板3-8的对应位置移动到裂片激光出射位置下方。
激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器3-2发射裂片激光。
裂片激光光路系统接收裂片激光，对裂片激光进行调节，得到裂片调节激光。
裂片调节激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板3-8的对应位置进行激光裂片，得到对应的波导产品。
更具体的，
裂片激光光路系统包括反射镜3-5、扩束镜3-6以及光束整形镜组3-7。
反射镜3-5接收裂片激光，将裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光。
扩束镜3-6接收裂片反射激光，对裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。
光束整形镜组3-7接收裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束。
上述裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
具体的，如图6所示，裂片激光功率监控组件包括分光镜3-3、功率计3-4。
分光镜3-3，用于实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计3-4。
功率计3-4，用于实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给裂片激光器3-2，使得裂片激光器3-2基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
需要说明的是，
上述激光剥离控制系统、激光切割控制系统、激光裂片控制系统、激光剥离载台系统1-1、激光切割载台系统2-1、激光裂片载台系统3-1、剥离激光器1-2、切割激光器2-2、裂片激光器3-2、反射镜1-7、反射镜2-5、反射镜3-5、扩束镜1-8、扩束镜2-6、扩束镜3-6、光束整形镜组1-9、光束整形镜组2-7、光束整形镜组3-7、激光振镜系统1-3、测距系统1-6、分光镜1-4、分光镜2-3、分光镜3-3、功率计1-5、功率计2-4以及功率计3-4都是采用现有器件。
上述激光剥离控制系统、激光切割控制系统以及激光裂片控制系统可以是独立控制系统，也可以采用同一控制系统。示例性的，控制系统可以采用电脑。
上述剥离激光器1-2、切割激光器2-2以及裂片激光器3-2可以是独立的激光器，也可以将激光器进行整合。
上述激光剥离载台系统1-1、激光切割载台系统2-1、激光裂片载台系统3-1可以采用相同的载台系统，也可以采用不同的载台系统。
反射镜1-7、反射镜2-5、反射镜3-5可以采用相同反射镜，也可以采用不同的反射镜。
上述扩束镜1-8、扩束镜2-6、扩束镜3-6可以采用相同扩束镜，也可以采用不同的扩束镜。
上述分光镜1-4、分光镜2-3以及分光镜3-3可以采用相同的分光镜，也可以采用不同的分光镜。
上述功率计1-5、功率计2-4以及功率计3-4可以采用相同的功率计，也可以采用不同的功率计。
上述光束整形镜组1-9、光束整形镜组2-7以及光束整形镜组3-7组采用现有不同器件。示例性的，光束整形镜组1-9的产品型号为德国AsphericonTSM25-10-QD-355，光束整形镜组2-7的产品型号为BSL-CHY10-DF5，光束整形镜组3-7的产品型号为RSI-1-6.35。
示例性的，激光振镜系统1-3可以采用德国SCANcubeIII10，测距系统1-6可以采用激光测距传感系统。
需要说明的是，图5、图6中AR衍射光波导的激光加工系统的各个部件的相对位置关系仅为示意，并不是必须的，在实际设计中，本领域技术人员在满足相应部件功能的前提下，可以根据实际需要设计。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (18)
1.一种用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将切割波导基板放置在激光裂片载台系统的设定位置；
利用激光裂片控制系统控制所述激光裂片载台系统移动，将所述切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；
采用裂片激光器发射的裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，对所述切割波导基板的对应位置进行激光裂片；
利用裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
2.根据权利要求1所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述裂片激光功率监控组件包括分光镜和功率计；
所述分光镜实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计；
所述功率计实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给所述裂片激光器；
所述裂片激光器基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
3.根据权利要求1所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述利用激光裂片控制系统控制所述激光裂片载台系统移动，将所述切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方，包括：
所述激光裂片控制系统内存储切割波导基板的裂片设计图纸，裂片设计图纸上绘制特定尺寸的切割波导基板轮廓，切割波导基板轮廓内绘制由点构成的激光裂片轨迹；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，计算当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，并将所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息发送给所述激光裂片载台系统；
所述激光裂片载台系统接收所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，结合激光裂片载台系统上切割波导基板的设定位置信息，确定所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置；
所述激光裂片控制系统将裂片激光出射位置发送给所述激光裂片载台系统，激光裂片载台系统将所述切割波导基板的对应位置移动到所述裂片激光出射位置下方。
4.根据权利要求3所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，
所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出之前，还包括：
利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，使得裂片调节激光在所述裂片激光出射位置射出。
5.根据权利要求4所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光之前，还包括：
所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光。
6.根据权利要求5所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光，包括：
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，根据激光裂片轨迹点的数目设计裂片设定时序；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设定时序向裂片激光器发送裂片控制指令；
所述裂片激光器接收对应的裂片控制指令，发射裂片激光。
7.根据权利要求4所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，包括：
利用反射镜接收所述裂片激光，将所述裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光；
利用扩束镜接收所述裂片反射激光，对所述裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。
8.根据权利要求7所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述利用裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对所述裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，还包括：
利用光束整形镜组接收所述裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束。
9.根据权利要求1所述的用于AR波导的激光裂片工艺，其特征在于，所述采用裂片激光器发射的裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，对所述切割波导基板的对应位置进行激光裂片，包括：
所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，利用激光能量对切割波导基板的对应位置进行照射，使得切割波导基板沿着切割轨迹裂片，得到对应的波导产品。
10.一种激光裂片系统，其特征在于，所述激光裂片系统包括：激光裂片控制系统、激光裂片载台系统、裂片激光器以及裂片激光功率监控组件；
所述激光裂片控制系统与所述激光裂片载台系统通信连接；
所述激光裂片载台系统设置在激光裂片工位上，激光裂片载台系统的设定位置用于放置切割波导基板；
所述激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方；
所述裂片激光器发射的裂片激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片；
所述裂片激光功率监控组件实时采集所述裂片激光器发射的裂片激光的功率值，并将所述功率值实时发送给裂片激光器，使得裂片激光器实时进行功率补偿操作。
11.根据权利要求10所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，
所述裂片激光功率监控组件包括分光镜和功率计；
所述分光镜实时接收部分所述裂片激光，将部分所述裂片激光实时发送给功率计；
所述功率计实时接收部分所述裂片激光，实时测量部分所述裂片激光的功率，得到对应的裂片激光的功率值，将对应的裂片激光的功率值发送给所述裂片激光器；
所述裂片激光器基于对应的裂片激光的功率值实时进行功率的补偿操作。
12.根据权利要求10所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，
所述激光裂片控制系统控制激光裂片载台系统移动，将切割波导基板的对应位置移动到裂片激光出射位置下方，包括：
所述激光裂片控制系统内存储切割波导基板的裂片设计图纸，裂片设计图纸上绘制特定尺寸的切割波导基板轮廓，切割波导基板轮廓内绘制由点构成的激光裂片轨迹；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，计算当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，并将所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息发送给所述激光裂片载台系统；
所述激光裂片载台系统接收所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板轮廓内的位置信息，结合激光裂片载台系统上切割波导基板的设定位置信息，确定所述当前激光裂片轨迹点在切割波导基板的对应位置；
所述激光裂片控制系统将裂片激光出射位置发送给所述激光裂片载台系统，激光裂片载台系统将所述切割波导基板的对应位置移动到所述裂片激光出射位置下方。
13.根据权利要求10所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，所述激光裂片系统还包括裂片激光光路系统；
所述裂片激光在裂片激光出射位置射出之前，
裂片激光光路系统接收所述裂片激光，对裂片激光进行调节，得到裂片调节激光，使得裂片调节激光在裂片激光出射位置射出。
14.根据权利要求13所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，所述裂片激光光路系统包括反射镜和扩束镜；
反射镜接收所述裂片激光，将所述裂片激光进行反射操作，得到裂片反射激光；
扩束镜接收所述裂片反射激光，对所述裂片激光进行光束准直操作，得到裂片准直光束。
15.根据权利要求14所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，所述裂片激光光路系统还包括光束整形镜组；
光束整形镜组接收所述裂片准直光束，将裂片准直光束整形为聚焦光束。
16.根据权利要求12所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，
所述激光裂片控制系统与所述裂片激光器通信连接；
激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光。
17.根据权利要求16所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，所述激光裂片控制系统按照裂片设定时序控制裂片激光器发射裂片激光，包括：
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设计图纸，根据激光裂片轨迹点的数目设计裂片设定时序；
所述激光裂片控制系统按照所述裂片设定时序向裂片激光器发送裂片控制指令；
所述裂片激光器接收对应的裂片控制指令，发射裂片激光。
18.根据权利要求10所述的用于AR波导的激光裂片系统，其特征在于，所述裂片激光器发射的裂片激光在裂片激光出射位置射出，对切割波导基板的对应位置进行激光裂片，包括：
所述裂片激光在所述裂片激光出射位置射出，利用激光能量对切割波导基板的对应位置进行照射，使得切割波导基板沿着切割轨迹裂片，得到对应的波导产品。
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|---|---|---|---|---|
| CN117055147A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-11-14 | 上海鲲游科技有限公司 | 一种衍射光波导的裂片方法 |
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2023
- 2023-04-21 CN CN202310434560.7A patent/CN116441750A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117055147B (zh) * | 2023-10-11 | 2023-12-19 | 上海鲲游科技有限公司 | 一种衍射光波导的裂片方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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