CN116604197B - 切割装置和切割方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种切割装置和切割方法。切割装置包括底座、设于底座上用于出射激光束的激光光源、设于底座上的衍射光学元件以及光束调节组件，衍射光学元件被配置为能够将激光束分离形成沿激光束的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑，光束调节组件，设于底座上并与衍射光学元件相互间隔，光束调节组件被配置为能够调节多个聚焦光斑之间的距离。本申请的切割装置用于对待切割工件进行切割，其通过衍射光学元件将激光束分离成沿激光束的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑，再通过光束调节组件调节多个聚焦光斑之间的间距，在切割各处厚度不同的待切割工件时，可以调节多个聚焦光斑相对于待切割工件的不同部位的切割深度，从而提高整体切割精度。

Description

切割装置和切割方法

技术领域

本申请涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种切割装置和切割方法。

背景技术

激光切割利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的工件迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。

然而，相关技术中的激光切割方法所形成的切口粗糙，不够精细。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中的激光切割方法所形成的切口粗糙，不够精细问题，提供一种切割装置和切割方法。其中，切割装置包括：

底座；

激光光源，设于底座上，并用于出射激光束；

衍射光学元件，设于底座上，并被配置为能够将激光束分离形成沿激光束的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑；

光束调节组件，设于底座上并与衍射光学元件相互间隔，光束调节组件被配置为能够调节多个聚焦光斑之间的距离。

本申请提供的切割装置用于对待切割工件进行激光切割，其通过衍射光学元件将激光束分离成沿激光束的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑，可以理解的是，将激光束分离为多个聚焦光斑的过程，也就是将激光束的能量进行分割的过程，且分割的多份能量随着多个聚焦光斑的排列也沿着激光束的传播路径排列，从而可以增加激光束的切割深度，使得切割更加锋利、精密。切割装置还设置有光束调节组件，光束调节组件用来调节多个聚焦光斑之间的间距，从而在切割各处厚度不同的待切割工件时，可以调节多个聚焦光斑相对于待切割工件的不同部位的切割深度，从而提高整体切割精度。

在其中一个实施例中，光束调节组件包括设于衍射光学元件的输出端的调节镜组，调节镜组包括第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜能够相对移动。

在其中一个实施例中，切割装置包括移动组件，移动组件包括沿第一方向延伸的导轨、设于导轨上的移动块以及驱动件，驱动件设于导轨一端，并用于驱动移动块沿导轨移动；

第二透镜设于移动块上。

在其中一个实施例中，切割装置包括设于移动块上的物镜组，物镜组与第二透镜沿第一方向间隔设置，物镜组用于接收经过第二透镜的激光束，并出射多个聚焦光斑。

在其中一个实施例中，物镜组靠近第二透镜的一端设有调节器件，调节器件被配置为能够驱动物镜组相对移动块沿第一方向移动。

在其中一个实施例中，光束调节组件包括反射镜组；反射镜组包括设于衍射光学元件和第一透镜之间的第一反射镜和调节座；

调节座连接于第一反射镜和底座之间，并用于调节第一反射镜的角度，使第一反射镜接收由衍射光学元件传播的激光束，并将激光束传播至第一透镜。

在其中一个实施例中，反射镜组包括依次设于第一透镜和第二透镜之间的第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；

调节座设置有多个，第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜分别通过调节座设于底座上，调节座用于调节第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜的角度和/或间距。

在其中一个实施例中，切割装置包括控制系统，控制系统包括控制器，控制器与光束调节组件电连接，以控制光束调节组件实时调节多个聚焦光斑之间的距离。

在其中一个实施例中，控制系统包括与控制器电连接的第一传感组件；第一传感组件设于物镜的一侧，并用于监测多个聚焦光斑的切割深度；或者

控制系统包括与控制器电连接的第二传感组件；切割装置包括用于承载待切割工件的载物台，第二传感组件设于载物台的一侧，用于监测待切割工件的待切割区域的位置信息以及待切割工件的厚度。

根据本申请的另一个方面，提供了一种切割方法，采用上述的切割装置对待切割工件进行切割，切割装置还包括物镜，物镜用于出射多个聚焦光斑，切割方法包括以下步骤：

获取样品信息；

获取待切割工件的待切割区域的位置信息以及待切割工件的切割厚度；

根据待切割区域的切割厚度，设计衍射光学元件，通过衍射光学元件形成多个聚焦光斑；

根据待切割区域的切割厚度，通过光束调节组件调节多个聚焦光斑之间的距离；

根据待切割区域的位置信息，控制工件移动至待切割区域与物镜相对，对待切割工件进行切割；

根据样品信息，控制工件移动，使多个聚焦光斑在待切割工件的待切割区域形成切割轨迹；

实时监测聚焦光斑的切割深度，并根据切割深度实时调整多个聚焦光斑的间距。

附图说明

图1为本申请一些实施例中切割装置的结构示意图；

图2为图1所示切割装置的移动组件的结构示意图；

图3为图1所示切割装置的调节座的结构示意图；

图4为图1所示切割装置的衍射光学元件和光束调节组件形成多个聚焦光斑的简化图；

图5为图1所示切割装置在待切割工件上分别形成1个、2个、3个聚焦光斑的侧视图。

附图标记说明：

切割装置100；

衍射光学元件1；光束调节组件2；调节镜组21；第一透镜211；第二透镜212；反射镜组22；第一反射镜221；第二反射镜222；第三反射镜223；第四反射镜224；调节座225；增高台2250；调节底座2251；夹持结构2252；第一旋钮2253；第二旋钮2254；移动组件3；导轨31；移动块32；驱动件33；物镜组4；调节器件5；底座6；第一传感组件7；激光束8；聚焦光斑9；第一方向F₁；第二方向F₂；第三方向F₃。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在激光切割技术领域中，相关技术的激光切割方法的切割精度较低，在面对一些特殊的待切割工件时，常常导致待切割工件的切口粗糙，甚至产生裂纹。

本申请旨在提供一种切割装置100和采用该切割装置100进行切割的切割方法，以提高切割精度。本申请利用衍射光学元件1表面的微结构去改变激光束8在通过衍射光学元件1时光波的传输相位，即对入射激光束8进行位相调制,使激光束8分散在不同的衍射级次上，基于此，通过对衍射级次的设定、物距的设定，从而产生沿激光束8的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑9，并根据待切割工件各个部位的厚度不同，实时调节多个聚焦光斑9的间距，以对各个部位厚度不同的待切割工件进行高精度切割。

参阅图1所示，图1为本申请一些实施例中切割装置100的结构示意图。本申请提供的切割装置100包括底座6、激光光源(图未示出)、衍射光学元件1和光束调节组件2。激光光源设于底座6上，并用于出射激光束8，即激光光源提供切割装置100切割所需的激光。衍射光学元件1设于底座6上，在一些实施例中，衍射光学元件1设于激光光源的出光侧，并被配置为能够将激光光源出射的激光束8分离形成沿激光束8的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑9。多个聚焦光斑9分别携带有能量，能够对待切割工件进行切割。光束调节组件2设于底座6上，并与衍射光学元件1相互间隔，且光束调节组件2被配置为能够调节衍射光学元件1形成的多个聚焦光斑9之间的距离，从而能够根据待切割工件的厚度调整多个聚焦光斑9之间的距离，提升切割装置的切割精度。

在一些实施例中，根据不同的待切割工件的厚度可以设置不同的衍射光学元件1，以达到不同的衍射效果。即通过设置衍射光学元件1表面的微结构，对入射激光束8进行位相调制,使激光束8分散形成不同个数的多个聚焦光斑9，从而提高对不同厚度的待切割工件的切割精度。在一些实施例中，衍射光学元件1对激光束8衍射，激光束8再由光束调节组件2的调节，可以产生3-5个聚焦光斑9。

结合参阅图4所示，光束调节组件2包括设于衍射光学元件1的输出端的调节镜组21，使得衍射光学元件1出射的激光束8能够经过调节镜组21。在一些实施例中，调节镜组21包括设于激光束8光路上的第一透镜211和第二透镜212，激光束8能够依次穿过第一透镜211和第二透镜212，且第一透镜211和第二透镜212可以相对移动，以能够调节激光束8聚焦的多个聚焦光斑9的间距。

参阅图1和图2所示，切割装置100包括移动组件3，移动组件3用于驱动第二透镜212相对第一透镜211移动。在一些实施例中，移动组件3包括沿第一方向F₁延伸的导轨31、设于导轨31上的移动块32以及驱动件33。驱动件33设于导轨31一端，并用于向移动块32提供驱动力，以驱动移动块32沿导轨31在第一方向F₁上移动。其中，第二透镜212设于移动块32上，并随着移动块32在驱动件33的驱动下沿第一方向F₁移动，从而使得第二透镜212能够相对于第一透镜211移动，调节多个聚焦光斑9的聚焦位置，从而调节多个聚焦光斑9的间距。

继续参阅图1所示，切割装置100包括设于移动块32上的物镜组4，物镜组4与第二透镜212沿第一方向F₁间隔设置，可以理解的是，物镜组4和第二透镜212均设置在移动块32上，并在驱动件33的驱动下相对第一透镜211沿第一方向F₁移动。在一些实施例中，物镜组4包括聚焦物镜，聚焦物镜用于接收经过第二透镜212的激光束8，对激光束8进行聚焦，从而出射多个聚焦光斑9，对待切割工件进行切割。

在一些实施例中，本申请提供的切割装置100包括用于承载待切割工件的载物台，载物台设于物镜下方，且载物台可以相对于物镜移动，使得待切割工件能够与从物镜出射的激光束8对位，并使得物镜出射的激光束8能够在待切割工件上形成切割纹路。

物镜组4靠近第二透镜212的一端设有调节器件5，调节器件5被配置为可以驱动所述物镜组4相对移动块32沿第一方向F₁移动，在一些实施例中，物镜组4通过调节器件5设于移动块32上，并在调节器件5的驱动下相对第二透镜212进行短距离位移，或者说，调节器件5用于使物镜组4能够相对于第二透镜212进行距离上的微调，从而对由物镜组4出射的多个聚焦光斑9之间的距离进行微调，提高切割精度。

在一些实施例中，调节器件5可以设置为压电陶瓷，压电陶瓷一端设于移动台上，另一端与物镜组4连接，通过对压电陶瓷的电压调节使压电陶瓷发生形变，从而调节物镜组4相对第二透镜212之间的距离。

参阅图1所示，光束调节组件2包括反射镜组22，反射镜组22设于衍射光学元件1和物镜组4之间，并利用其自身的反射性质改变激光束8传播的方向，将衍射光学元件1出射的激光束8反射至物镜组4。能够理解的是，多个聚焦光斑9聚焦在距离衍射光学元件1一定距离的预设位置，可以将其理解为焦距，在焦距相对较长时，反射镜组22的设置能够使激光束8的传播方向发生弯折，相对减小了切割装置100所占用的空间。

在一些实施例中，反射镜组22包括设于衍射光学元件1和第一透镜211之间的第一反射镜221和调节座225，如图1中所示，第一反射镜221设于衍射光学元件1沿第二方向F₂的一侧，同时，第一透镜211设于第一反射镜221沿第三方向F₃的一侧。第一反射镜221将经过衍射光学元件1的沿第二方向F₂传播的激光束8反射至沿第三方向F₃传播，并使该激光束8传播至第一透镜211上。可以理解的是，第一反射镜221的设置使激光束8的传播方向发生弯折，达到折叠光路的效果，从而可以减小第一透镜211和衍射光学元件1之间的距离，减小切割装置100占用的空间。

结合参阅图3所示，图3为图1所示切割装置100的调节座225的结构示意图。调节座225连接于第一反射镜221和底座6之间，将第一反射镜221可调节地设于底座6上。调节座225用于调节第一反射镜221的角度，使第一反射镜221能够接收由衍射光学元件1传播的激光束8，并利用其自身的反射性质改变激光束8的传播方向，以将激光束8传播至第一透镜211。

在一些实施例中，调节座225可以设置为多轴可调式光学安装座，其中，调节座225包括调节底座2251和设于调节底座2251上的夹持结构2252，夹持结构2252用于夹持第一反射镜221，且夹持结构2252可绕与第一方向F₁平行的轴线相对调节底座2251转动，通过转动第一反射镜221的方向，以调节激光束8的传播方向，使激光束8传播至第一透镜211。在一些实施例中，调节底座2251包括第一旋钮2253和第二旋钮2254，转动第一旋钮2253，能够驱动夹持结构2252以及设于夹持结构2252上的第一反射镜221沿第二方向F₂移动，转动第二旋钮2254，能够驱动夹持结构2252沿第三方向F₃移动。多旋钮的设置能够灵活地调节第一反射镜221相对衍射光学元件1和第一透镜211的角度，便于改变激光束8的传播方向，使其传播至第一透镜211。

在一些实施例中，调节底座2251和切割装置100的底座6之间设置有增高台2250，以使第一反射镜221与衍射光学元件1处于同一水平高度，便于第一反射镜221与衍射光学元件1对位，以改变激光束8的传播方向。

在一些实施例中，衍射光学元件1与底座6之间设置有可调节的光学安装座，通过该光学安装座可以调节使衍射光学元件1沿第一方向F₁移动，在一些实施例中，该光学安装座还包括多个调节旋钮，多个调节旋钮分别用于调节衍射光学元件1沿第二方向F₂移动以及调节衍射光学元件1沿第三方向F₃移动。

参阅图1所示，反射镜组22包括依次设于第一透镜211和第二透镜212之间的第二反射镜222、第三反射镜223和第四反射镜224，在一些实施例中，第二反射镜222设于第一透镜211背离第一反射镜221的一侧，对经过第一透镜211的沿第三方向F₃传播的激光束8进行反射，改变激光束8的传播方向，使激光束8沿第一方向F₁传播。在一些实施例中，第三反射镜223设于第二反射镜222沿第一方向F₁的一侧，以接收经由第二反射镜222反射的激光束8，并将沿第一方向F₁传播的激光束8反射为沿第三方向F₃传播。在一些实施例中，第四反射镜224设于第三反射镜223沿第三方向F₃的一侧，以接收经由第三反射镜223反射的激光束8，同时，第四反射镜224设于第二透镜212沿第一方向F₁背离物镜组4的一侧，以将接收到的激光束8反射至第二透镜212。

如图1所示，经过第一透镜211的激光束8在第二反射镜222、第三反射镜223以及第四反射镜224的引导下，数次改变传播方向，并最终沿第一方向F₁传播至第二透镜212和物镜组4。结合第一反射镜221的对激光束8的反射，可以理解的是，经过衍射光学元件1的激光束8在反射镜组22的反射下光路不断发生弯折，能够实现折叠光路的效果，从而使得第一透镜211、第二透镜212以及物镜组4相对于衍射光学元件1的位置设置更加密集，实现切割装置100的小型化设计，减小切割装置100的占地面积。

在一些实施例中，将移动组件3的导轨31沿第一方向F₁设于第四反射镜224的一侧，通过驱动件33驱动第二透镜212沿第一方向F₁移动，以调节第二透镜212和第四反射镜224之间的距离，即相当于调节第二透镜212相对于第一透镜211之间的距离，从而调节激光束8经过第一透镜211和第二透镜212聚焦的多个聚焦光斑9之间的距离。

如图1所示，调节座225设置有多个，第二反射镜222、第三反射镜223和第四反射镜224分别通过调节座225设于底座6上，调节座225用于调节第二反射镜222、第三反射镜223和第四反射镜224的角度和/或间距。在一些实施例中，分别连接于第二反射镜222与底座6之间、第三反射镜223与底座6之间，以及第四反射镜224与底座6之间的调节座225的结构设置与连接于第一反射镜221与底座6之间的连接座结构相同，多个调节座225可以分别驱动第二反射镜222、第三反射镜223和第四反射镜224沿第三方向F₃移动、沿第一方向F₁移动，以及绕与第二方向F₂平行的轴线转动，从而调节各个反射镜至合适角度，在实现切割装置100小型化的同时，确保激光束8传播至第二透镜212和物镜组4。在一些实施例中，不局限于设置相同的调节座225以将第一反射镜221、第二反射镜222、第三反射镜223和第四反射镜224连接于底座6上。

本申请提供的切割装置100包括控制系统，用于向光束调节组件2提供调节多个聚焦光斑9的间距以及聚焦位置的控制信号。在一些实施例中，控制系统根据待切割工件的厚度向光束调节组件2发出控制信号，并利用光束调节组件2调节多个聚焦光斑9的聚焦位置以及多个聚焦光斑9的间距，使多个聚焦光斑9适用于不同厚度的待切割工件或者同一待切割工件各处厚度不同的情况。

控制系统包括控制器，在一些实施例中，控制器可以设置为满足光束调节组件的控制功能的芯片等，控制器还可以包括根据待切割工件计算出衍射光学元件的表面微结构的程序等。控制器与光束调节组件2电连接，以控制光束调节组件2实时调节多个聚焦光斑9之间的距离。在一些实施例中，控制器与驱动件33电连接，并对驱动件33提供控制信号，以控制驱动件33驱动第二透镜212沿第一方向F₁移动，从而调节多个聚焦光斑9之间的距离。在切割装置100对待切割工件进行切割的过程中，可以通过控制器实时控制驱动件33调节多个聚焦光斑9之间的距离，以及聚焦光斑9相对于待切割工件的切割深度，提高表面不平整、各处厚度不同的待切割工件的切割精度，达到切口边缘光滑，无挂渣、无毛刺以及切割面几乎无坡度的效果。

在一些实施例中，控制器与调节器件5电连接，对调节器件5提供控制信号，以利用调节器件5调节物镜组4沿第一方向F₁移动，改变物镜组4与第二透镜212之间的距离，对多个聚焦光斑9之间的距离进行调节。

在一些实施例中，通过设置衍射光学元件1表面的微结构以及通过控制器控制光束调节组件2的驱动件33和调节器件5，以调节聚焦光斑9数量、多个聚焦光斑9间的能量比以及相邻聚焦光斑9的间距，从而使切割装置100适用于不同厚度的待切割工件。

参照图5和下述表格所示，该表格为图1所示切割装置调控聚焦光斑数量和各聚焦光斑至不同数值时的切割效果表格。当待切割工件的厚度小于100um时，聚焦光斑9数量可以调控至3个，其中，各用于切割的聚焦光斑9能量比为1：1：1，且相邻聚焦光斑9间距为20um的切割效果相较于各用于切割的聚焦光斑9能量比为1：0.5：0.3，且相邻聚焦光斑9间距为10um的切割效果更佳。当待切割工件的厚度大于100um，且小于150um时，聚焦光斑9数量可以调控至5个，其中，各用于切割的聚焦光斑9能量比为1：1：1，且相邻聚焦光斑9间距为20um的切割效果相较于各用于切割的聚焦光斑9能量比为1：0.5：0.3，且相邻聚焦光斑9间距为10um的切割效果更佳。

表格

在一些实施例中，还可以根据待切割工件的厚度将聚焦光斑9数量调控至7个，其中，各用于切割的聚焦光斑9能量比为1：1：1，且相邻聚焦光斑9间距为20um的切割效果相较于各聚焦光斑9能量比为1：0.5：0.3，且聚焦光斑9间距为10um的切割效果更佳。可以理解的是，对于不同的待切割工件，可以通过控制变量的方式调节聚焦光斑9的个数、各聚焦光斑9的能量比以及相邻两聚焦光斑9的间距，调试处对待切割工件切割效果更佳的切割方案，从而提高切割精度。在一些实施例中，聚焦光斑9对待切割装置100切割形成的切割口的宽度最小可以达到4um，切割速度最高可达到1000mm/s，还可形成适用于厚度高达200um的待切割工件的切割的聚焦光斑9个数，根据待切割工件的的厚度调整聚焦光斑9的个数即可。

在一些实施例中，待切割工件可以为蓝宝石、碳化硅、氮化镓和透明脆材等。

参阅图1所示，控制系统还包括与控制器电连接的第一传感组件7，第一传感组件7设于物镜的一侧，并用于监测多个聚焦光斑9的切割深度，第一传感器将检测到的切割深度的信息传递至控制器，在切割过程中，控制器根据切割深度实时控制光束调节组件2调节多个聚焦光斑9的间距，对表面不平整，即各处厚度不同的待切割工件的实行精准切割。

在一些实施例中，控制系统包括与控制器电连接的第二传感组件，切割装置100包括用于承载待切割工件的移动载物台，移动载物台与控制器电连接。第二传感组件设于移动载物台的一侧，用于监测待切割工件的待切割区域的位置信息以及待切割工件的厚度。第二传感组件将监测到的上述信息传递至控制器内，在一些实施例中，控制器根据待切割区域的位置信息控制移动载物台移动，使上述待切割区域与物镜组4的位置对应，从而使得由物镜组4出射的多个聚焦光斑9能够聚焦于待切割区域。

在一些实施例中，移动载物台上设有固定件，固定件用于将待切割工件固定在移动载物台上，可以根据待切割工件的尺寸选择合适的固定件，并使固定件的承尺寸相对大于待切割工件的尺寸，在一些实施例中，待切割工件的尺寸为4寸时，可以相应匹配6寸的固定件；待切割工件的尺寸为6寸时，可以相应匹配8寸的固定件。选取与待切割工件相对适配的固定件，避免固定件过大或过小从而影响聚焦光斑9对待切割工件的切割精度。

在一些实施例中，控制器可以根据待切割工件的厚度计算出合适的衍射光学元件1，将合适的衍射光学元件1安装在底座6上之后，控制器根据待切割工件的厚度控制光束调节组件2调节多个聚焦光斑9之间的距离，形成合适的切割深度以及合适的间距的多个聚焦光斑9，以达到更佳的切割效果。

在一些实施例中，控制器控制调节使多个聚焦光斑9的聚焦位置位于待切割工件内部，以对待切割工件内部进行切割，实现隐形切割，从而提高切割后待切割工件的如芯片的良率和单晶率，且不会对待切割工件表面造成损伤。同时还可以调节各聚焦光斑9之间的距离，达到更佳的隐形切割效果。在一些实施例中，可以通过调节光束调节组件2使多个聚焦光斑9在待切割工件内部产生3-5道厚度为10-20um的改制层，其相对优化了改质层的宽度，能够提高切割精度，提高切割装置100加工效率，降低维护成本，同时切割出来的工件的切口有较佳的直线度，且能够避免崩边。其中，“改质层”为激光束8聚焦在待切割部件内部，产生的局部形变层，“直线度”为表示零件上的直线要素保持理想直线的状态，即平直程度。

在一些实施例中，调节激光束8聚焦光斑9的形状使得切割装置100实现长焦深切割，此时，聚焦光斑9为能量分布均匀，光斑长度相对拉长的的焦点，从而使得切割具有更长的聚焦深度和更高的横向分辨率。

在一些实施例中，控制系统包括和控制器电连接的采样组件，在一些实施例中，采样组件可以为工业相机等。采样组件用于采集切割所参照的样品的信息，在一些实施例中，样品的信息包括样品的图案形状等信息。采样组件将采集到的样品信息传递至控制器，控制器根据样品信息计算出合适的切割路径，再控制移动载物台相对聚焦光斑9移动，以在待切割工件上形成与样品相同的图案。

本申请还提供一种切割方法，采用上述的切割装置100对待切割工件进行切割，切割方法包括以下步骤：首先，利用采样组件获取样品信息，并将获取到的样品信息传递至控制器，同时利用第二传感组件获取待切割工件的待切割区域的位置信息以及待切割工件的待切割区域的切割厚度，并将获取到的待切割区域的位置信息以及待切割工件的切割厚度传递至控制器。

控制器根据接收到的样品信息和待切割工件的信息设计合适的衍射光学元件1。将该设计出的合适的衍射光学元件1安装在底座6上，控制器根据待切割区域的切割厚度，通过光束调节组件2调节多个聚焦光斑9之间的距离，从而通过该衍射光学元件1和光束调节组件2形成多个合适的聚焦光斑9。

控制器再根据待切割区域的位置信息，控制移动载物台承载待切割工件移动至待切割区域与物镜相对，使由物镜出射的多个聚焦光斑9聚焦于待切割区域，对待切割工件进行切割。在切割时，控制器根据样品信息驱动移动载物台承载工件移动，使多个聚焦光斑9在待切割工件的待切割区域形成切割轨迹，从而在待切割区域上切割形成与样品相同的图案。

在多个聚焦光斑9对待切割工件进行切割时，第一传感组件7实时监测聚焦光斑9的切割深度，控制器根据切割深度，实时控制驱动件33和调节器件5驱动第二透镜212和物镜组4在第一方向F₁上发生位移，从而实时调节多个聚焦光斑9的间距以及聚焦光斑9在待切割工件上的切割深度，提高切割精准度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种切割装置，其特征在于，所述切割装置包括：

底座；

激光光源，设于所述底座上，并用于出射激光束；

衍射光学元件，设于所述底座上，并被配置为能够将所述激光束分离形成沿所述激光束的传播路径依次间隔排列的多个聚焦光斑；

光束调节组件，设于所述底座上并与所述衍射光学元件相互间隔，所述光束调节组件被配置为能够调节多个所述聚焦光斑之间的距离；

所述光束调节组件包括设于所述衍射光学元件的输出端的调节镜组，所述调节镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜能够相对移动；

移动组件，所述移动组件包括沿第一方向延伸的导轨、设于所述导轨上的移动块以及驱动件，所述驱动件设于所述导轨一端，并用于驱动所述移动块沿所述导轨移动；所述第二透镜设于所述移动块上；以及

物镜组，设于所述移动块上，所述物镜组与所述第二透镜沿所述第一方向间隔设置，所述物镜组用于接收经过所述第二透镜的激光束，并出射所述多个聚焦光斑；

所述物镜组靠近所述第二透镜的一端设有调节器件，所述调节器件被配置为能够驱动所述物镜组沿所述第一方向移动。

2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括光学安装座，所述光学安装座设于所述衍射光学元件和所述底座之间，所述光学安装座被设置为能够调节使所述衍射光学元件沿第一方向移动。

3.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，所述光学安装座包括多个调节旋钮，多个所述调节旋钮分别用于调节所述衍射光学元件沿第二方向移动以及调节所述衍射光学元件沿第三方向移动；

所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交。

4.根据权利要求3所述的切割装置，其特征在于，所述光束调节组件包括反射镜组；所述反射镜组包括设于所述衍射光学元件和所述第一透镜之间的第一反射镜和调节座；

所述调节座连接于所述第一反射镜和所述底座之间，并用于调节所述第一反射镜的角度，使所述第一反射镜接收由所述衍射光学元件传播的所述激光束，并将所述激光束传播至所述第一透镜。

5.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述反射镜组包括依次设于所述第一透镜和所述第二透镜之间的第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；

所述调节座设置有多个，所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜分别通过所述调节座设于所述底座上，所述调节座用于调节所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述第四反射镜的角度和/或间距。

6.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括增高台，所述增高台设于所述衍射光学元件和所述底座之间。

7.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述切割装置包括控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制器与所述光束调节组件电连接，以控制所述光束调节组件实时调节多个所述聚焦光斑之间的距离。

8.根据权利要求7所述的切割装置，其特征在于，所述控制系统包括与所述控制器电连接的第一传感组件；所述第一传感组件设于所述物镜组的一侧，并用于监测所述多个聚焦光斑的切割深度；或者，

所述控制系统包括与所述控制器电连接的第二传感组件；所述切割装置包括用于承载待切割工件的载物台，所述第二传感组件设于所述载物台的一侧，用于监测所述待切割工件的待切割区域的位置信息以及所述待切割工件的厚度。

9.一种切割方法，采用如权利要求1-8任一项所述的切割装置对待切割工件进行切割，其特征在于，所述切割装置还包括物镜，所述物镜用于出射所述多个聚焦光斑，所述切割方法包括以下步骤：

获取样品信息；

获取待切割工件的待切割区域的位置信息以及所述待切割工件的切割厚度；

根据所述待切割区域的切割厚度，设计所述衍射光学元件，通过所述衍射光学元件形成所述多个聚焦光斑；

根据所述待切割区域的切割厚度，通过所述光束调节组件调节多个所述聚焦光斑之间的距离；

根据所述待切割区域的位置信息，控制所述待切割工件移动至所述待切割区域与所述物镜相对，对所述待切割工件进行切割；

根据所述样品信息，控制所述工件移动，使多个所述聚焦光斑在所述待切割工件的待切割区域形成切割轨迹；

实时监测所述聚焦光斑的切割深度，并根据所述切割深度实时调整所述多个聚焦光斑的间距。