CN116669892A - 用于分割材料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分割具有透明材料的工件(1)的方法，其中借助于超短脉冲激光器(2)的超短激光脉冲将材料改性(5)沿分割线(4)引入工件(1)的透明材料中，并且随后通过分割步骤沿由此产生的材料改性面(50)对工件(1)的材料进行分割，其中激光脉冲以攻角(α)被带到工件(1)上，并且材料改性(5)是与工件(1)的材料的折射率变化相关的类型I和/或类型II改性。

Description

用于分割材料的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过超短激光脉冲来分割材料的设备和方法。

背景技术

近年来，具有非常短的脉冲长度(尤其是具有低于一纳秒的脉冲长度)和具有高平均功率(尤其是在千瓦范围内)的激光器的发展已经引起一种新型的材料加工。短脉冲长度和高脉冲峰值功率或几微焦耳至100μJ的高脉冲能量可以导致材料内脉冲能量的非线性吸收，结果甚至可以加工对所利用的激光波长实际上透明或基本上透明的材料。

这种激光辐射的特定应用领域在于工件的分割和加工。在该过程中，激光束优选地以垂直入射的方式引入到材料中，因为这使材料表面处的反射损失最小化。对于以一定迎角加工材料，例如对于对材料棱边进行倒角或对于产生迎角大于30°的倒角结构和/或斜面结构，这仍然存在未解决的问题，尤其是还因为材料棱边处的大迎角导致激光束的明显像差，使得在材料中无法达到目标能量沉积。

发明内容

从已知的现有技术出发，本发明的任务是提供一种经改进的用于分割工件的设备以及一种对应的方法。

该任务通过本发明的用于分割工件的方法来实现。从优选实施方式、以及本说明书和附图中得出方法的有利扩展方案。

对应地提出一种用于分割具有透明材料的工件的方法，其中，借助于超短脉冲激光器的超短激光脉冲将材料改性沿分割线引入工件的透明材料中，并且随后使该工件沿着由此产生的材料改性面利用分割步骤被分割。根据本发明，激光脉冲以迎角被带到工件的透明材料中，并且材料改性是与工件的透明材料的折射率变化相关的I型和/或II型改性。

超短脉冲激光器在此提供超短激光脉冲。在此，超短可以意味着，脉冲长度例如在500皮秒与10飞秒之间，并且尤其在10皮秒与100飞秒之间。在此，超短激光脉冲在射束传播方向中沿它们形成的激光射束移动。

当超短激光脉冲聚焦到工件的材料上时，聚焦体积中的强度例如可以通过多光子吸收和/或电子雪崩电离过程实现非线性吸收。这种非线性吸收促使电子-离子等离子体的产生，其中在其冷却时，可以引起工件材料中的永久性结构变化。由于能量可以通过非线性吸收被传输到材料体积中，因此可以在样品内部产生这些结构性变化，而不会影响工件的表面。

透明材料在此被理解为针对超短脉冲激光器的激光射束的波长大体上透明的材料。在此，术语“材料”和“透明材料”可互换使用，即在此提及的材料总是被理解为针对超短脉冲激光器的激光射束透明的材料。

通过超短激光脉冲引入透明材料中的材料改性分成三个不同的级别，参见K.Itoh等人的，，Ultrafast Processes for Bulk Modification of Transparent Materials“MRS Bulletin,vol.31p.620(2006)[“透明材料本体改性的超快工艺”MRS Bulletin期刊,第31卷,第620页(2006年)]：I型是各向同性的折射率变化；II型是双折射的折射率变化；而III型是所谓的空洞或空腔。在此，所产生的材料改性取决于激光器参数(如激光器的脉冲持续时间、波长、脉冲能量和重复频率)，材料特性(如尤其电子结构和热膨胀系数)以及聚焦的数值孔径(NA)。

I型的各向同性折射率变化归因于通过激光脉冲的局部限制熔化和透明材料的快速再凝固。例如对于石英玻璃而言，当石英玻璃从较高温度快速冷却时，材料的密度和折射率较高。因此，如果聚焦体积中的材料熔化并且随后快速冷却，则石英玻璃在材料改性的区域中所具有的折射率高于没有改性区域中的折射率。

II型的双折射折射率变化例如可以通过超短激光脉冲与由激光脉冲产生的等离子体电场之间的干涉产生。这种干涉引起电子等离子体密度的周期性调制，这在凝固过程中引起透明材料的双折射特性、即与方向相关的折射率。II型改性例如还与所谓的纳米光栅(Nanograting)的形成有关。

例如可以使用高激光脉冲能量产生III型改性的空洞(空腔)。在此，空洞的形成归因于高度激发的蒸发的材料从聚焦体积到周围材料的爆炸性膨胀。这个过程也被称为微爆。由于这种膨胀发生在材料的质量内部，因此微爆留下被致密的材料壳包围的密度较低或中空的核心(空洞)、或亚微米级或原子级的缺陷。通过在微爆的冲击前缘处的压缩的作用而在透明材料中产生应力，这些应力可能导致裂缝形成或促进裂缝形成。

空洞的形成尤其可以与I型和II型改性相关。例如，I型和II型改性可以在所引入的激光脉冲周围应力较小的区域中产生。因此，如果引入III型改性，则在任何情况下都会出现密度较低或中空的核心或缺陷。例如在蓝宝石中，在III型改性的情况下不会由微爆产生空腔，而是产生密度较低的区域。基于在III型改性时产生的材料应力，这样的改性通常还伴随着裂缝的形成或至少促进了裂缝的形成。在引入III型改性的情况下，无法完全阻止或避免I型和II型改性的形成。因此，不太可能找到“纯”III型改性。

在激光重复率高的情况下，材料在脉冲之间无法完全冷却，因此从脉冲到脉冲所引入的热量的累积效应可以影响材料改性。例如，激光的重复频率可以高于材料的热扩散时间的倒数，因此可以通过连续吸收激光能量来在聚焦区中产生热量积累，直至达到材料的熔化温度。通过将热能热传输到聚焦区周围的区域，还可以熔化比聚焦区更大的区域。引入超短激光脉冲之后，被加热的材料快速冷却，从而使得高温状态下的密度和其他结构特性在一定程度上冻结在材料中。

沿分割线向材料中引入材料改性。分割线描述激光射束在工件表面上的入射线。例如通过进给，激光射束和工件以进给相对彼此移动，因此随着时间推移而得到激光脉冲在工件表面上的不同入射位置。在此，激光的进给速度和/或重复率被选择成使得工件材料中的材料改性不重叠，而是彼此分离地存在于材料中。相对彼此可移动在此是指：激光射束可以相对于位置固定的工件平移移动，并且工件也可以相对于激光射束移动。工件和激光射束的移动也是可以的。在工件和激光射束相对于彼此移动期间，超短脉冲激光器以其重复频率将激光脉冲发射到工件的材料中。

通过沿射束传播方向形成材料改性，在工件的材料中产生一个平面，所有材料改性均存在于该平面中并且该平面与工件表面沿分割线相交。其中存在有材料改性的平面被称为材料改性面。材料改性面尤其还可以是弯曲的，因此例如构成圆柱或圆锥的外表面的材料改性也存在于材料改性面中。

激光脉冲以所谓的迎角被引入到工件的材料中。在此，迎角作为激光射束与要分割的工件的表面法线之间的角度差给出。当迎角不为零时，材料改性面同样相对于工件的表面法线倾斜。在此应注意的是：在迎角非零的情况下，激光射束根据斯涅耳折射定律取决于周围介质(优选空气)和工件材料的折射率而被折射。由此，工件材料中的射束传播方向可以与入射到工件材料中之前的射束传播方向不同。由此，材料改性面尤其还可以以与迎角不同的角度相对于表面法线倾斜。

在此使用I型和II型改性，以便在材料中产生预定断裂点或沿材料改性面削弱材料。I型和II型引入的材料弱化实现，可以沿材料改性面来分割材料。

在此，通过分割步骤进行沿材料改性面的分割，使得工件分成大块部分和工件的所谓的区段。

在此，分割步骤可以包括机械分割和/或化学分割步骤、优选蚀刻过程和/或热施加和/或自分割步骤。

热施加例如可以是加热材料或分割线或分割面。分割线或分割面例如可以借助于连续波CO₂激光器被局部加热，使得材料改性区域中的材料与未处理或未改性的材料相比不同程度地膨胀。然而还可行的是，热施加通过热气流实现或通过在加热板上烘烤或通过在炉中加热材料实现。尤其还可以在分割步骤中引入温度梯度，以便在材料中引起不同程度的热膨胀。最后，材料改性以及由此引起的材料弱化可以实现促进材料改性面中的裂缝形成，因此可以形成连续且无缝的分割面，通过该分割面将工件的部分彼此分开。

机械分割可以通过施加拉伸应力或弯曲应力、例如通过将机械负载施加到工件的由分割线或分割面分开的部分的方式来产生。例如，当在材料平面中相反的力在各个力接合点处作用于工件的由分割线或分割面分开的部分上时(这些力分别背离分割线或分割面)，可以施加拉伸应力。如果这些力彼此之间不平行或反平行地定向，则可以有助于产生弯曲应力。一旦拉伸应力或弯曲应力大于材料沿分割线或分割面的结合力，则沿分割面分割工件。尤其还可以通过对要分割的部分进行脉冲作用来实现机械变化。例如可以通过冲击的方式在材料中产生晶格振动。由于晶格原子偏转，因此同样可以产生拉伸应力和压缩应力，这些拉伸应力和压缩应力可以触发材料改性面中的裂缝形成。然而，优选地可以通过使用湿化学溶液的蚀刻来分割材料，其中蚀刻过程优选地在材料改性处作用于材料，即有针对性地进行材料弱化。换言之，选择性的蚀刻能力通过引入材料改性而增加。由于优选地蚀刻工件的通过材料改性而被弱化的部分，这实现沿分割面分割工件。

这具有的优点是：对于工件的相应材料可以选择理想的分割方法，从而使得工件的分割伴随着高品质的分割棱边。

还可以通过工件材料中的热量积累来引入材料改性。

如果激光射束的脉冲速率大于通过材料特定的热传输机制的热量传输的速率，则可以通过连续吸收超短激光脉冲来实现热量积累。由于工件材料中的温度升高，因此最后可以达到焊接配件的材料的熔化温度，这引起材料的局部熔化。由此可以在工件的材料中尤其产生I型和/或II型的改性，如上所述。

为了熔化工件的材料，可以将大量激光脉冲发射到材料中的位置上，其中这些位置在空间上必须充分重叠，使得尽管在应用进给的情况下也可以实现热量积累。脉冲重叠尤其可以大于1，因此每个入射位置发射多于一个的脉冲。

在此，空间重叠度必须大于1，其中重叠度通过df*R/V给出，其中df是射束直径或横向强度分布的直径(参见下文)，R是激光的重复频率，V是进给速度。此外，时间脉冲间隔必须小于材料中的扩散时间tD，其中扩散时间通过tD＝(df/2)^2/2D给出，其中D＝kappa/(rho*cp)是扩散率，kappa是导热系数，cp是比热容，并且rho是材料的密度。例如，熔融石英的扩散时间是1μs。

通过连续加热和熔化材料，可以通过分割步骤产生品质特别高的分割面。

尤其可以提出的是，材料改性穿透工件的位于相交平面的两个侧面，并且通过分割步骤产生斜边和/或成形棱边、优选倒角和/或斜面。

当平面的面法线不是彼此平行地定向时，两个侧面位于相交的平面中。例如在长方体的情况下，当两个侧面可以通过长方体的棱边连接时，这两个侧面位于相交的平面中。在盘状材料的情况下，盘的周面在一定程度上位于与盘的上侧和下侧相交的平面中。至少局部地观察，在盘的情况下在激光射束的入射平面中产生矩形截面。

材料改性穿透彼此邻接的两个侧面。穿透在此是指：材料改性在一侧开始并且沿射束传播方向在另一侧结束。然而还可以意味着，材料改性仅在工件的材料内部延伸，以避免材料表面上出现裂痕。然而在这种情况下，两侧之间的大部分激光路径须通过材料改性来改变。例如通过在材料中对材料改性的战略性合理定位，仅在三分之一路径上引入材料改性就可能已足够。然而还可行的是，材料改性在两个侧面之间的整个路径上是贯通的。

由此，在激光射束的入射平面中产生工件的区段，入射和折射射束位于该入射平面中。例如在长方体的情况下，该区段可以是三角形的。工件的三角形区段具有与要分割的棱边相对置的所谓的斜边。在此，斜边的长度通过工件中的材料改性的长度给出。此外，与区段斜边连接的一侧的间距通过分割线与工件棱边相距的距离给出。

由于材料改性穿透材料的两个侧面，在整个斜边长度上引入预定断裂部位。由此在随后的分割步骤中，沿材料改性面分割工件。

材料改性面在分割后成为材料的所谓成形棱边。工件的成形棱边被细分为所谓的倒角和斜面。工件的倒角在此理解为倒棱，其中长方体的原始棱边被两个棱边代替。由此缓和了原始棱边或提供了从第一长方体侧面到第二长方体侧面的过渡区域。而当区段的斜边与工件的棱边重合或通常当三角形区段一侧与工件的至少一个与其平行延伸的侧面长度相一致时，产生斜面。

例如，倒角和/或斜面的斜边在50μm与500μm之间、优选地在100μm与200μm之间。

这具有的优点是：由此工件可以以视觉上特别吸引人并且高品质的方式来进行斜切。此外，还可以因此对更厚的工件进行斜切。通过提供成形棱边、倒角或斜面，还可以实现更稳定的棱边，该棱边在最终客户的进一步加工、安装或使用中不会像90°角度的棱边那样容易碎裂。

激光射束可以是非衍射的激光射束。

非衍射射束和/或贝塞尔型射束尤其被理解为其中横向强度分布无传播差异的射束。在非衍射射束和/或贝塞尔型射束的情况下，横向强度分布尤其沿射束的纵向方向和/或传播方向大体上恒定。

横向强度分布被理解为位于与射束的纵向方向和/或传播方向垂直定向的平面中的强度分布。此外，强度分布始终被理解为激光射束的强度分布中的大于材料的改性阈值的那部分。这例如可以意味着，非衍射射束的仅几个或仅少量最大强度可以将材料改性引入到工件的材料中。与此相对应地，“聚焦区”这个词也可以用于强度分布，以便表明有针对性地提供这部分强度分布并且通过聚焦实现呈强度分布形式的强度增加。

关于非衍射射束的定义和性质，参考书籍，，Structured Light Fields:Applications in Optical Trapping,Manipulation and Organisation“,M.Springer Science&Business Media(2012),ISBN 978-3-642-29322-1[结构光场：在光学捕获、操控和组织中的应用,作者M./>施普林格科学&商业媒体(2012年),ISBN 978-3-642-29322-1]。在此明确且充分引用。

相应地，非衍射激光射束具有如下优点，即非衍射激光射束可以具有沿射束传播方向拉长的强度分布，该强度分布明显大于强度分布的横向尺寸。尤其可以由此产生沿射束传播方向拉长的材料改性，使得材料改性可以特别容易地穿透工件的两个侧面。

激光射束可以具有非径向对称的横向强度分布，其中与第二轴相比，横向强度分布在第一轴上呈现拉长状，其中第二轴垂直于第一轴。

非径向对称在此意味着，横向强度分布不仅取决于与光轴相距的距离，而且至少取决于围绕射束传播方向的极角。非径向对称的横向强度分布例如可以意味着，横向强度分布例如是十字形或三角形或N字形的、例如五角形的。非径向对称的横向强度分布还可以包括进一步的旋转对称和镜像对称的射束截面。非径向对称的横向强度分布尤其还可以具有椭圆形形状，其中椭圆具有长轴A和与其垂直的短轴B。当比值A/B大于1、尤其A/B＝1.5时，相应地存在椭圆形的横向强度分布。激光射束的椭圆形的横向强度分布可以与理想的数学椭圆相对应。然而，非衍射激光射束的非径向对称的横向强度分布还可以仅具有由上述长主轴和短主轴得出的比值，但具有其他轮廓，即例如近似数学椭圆、哑铃形或其他被数学上的理想椭圆包含的对称或不对称轮廓。

尤其可以藉由非衍射射束产生椭圆形的非衍射射束。在此，椭圆形的非衍射射束具有基于对射束强度的分析得出的特殊特性。椭圆形的准非衍射射束例如具有与射束的中心重合的主最大值。射束的中心在此通过与主轴相交的位置给出。椭圆形的准非衍射射束尤其可以由多个最大强度的叠加产生，其中在这种情况下仅所涉及的最大强度的包络是椭圆形的。各个最大强度尤其不必具有椭圆形的强度轮廓。

由于非径向对称的横向强度分布，材料改性在垂直于材料中射束传播方向的截面上同样是非径向对称的。而材料改性的形状在工件材料中与非衍射射束的强度分布相对应。

在非衍射射束中，尤其存在与材料相互作用并且引入材料改性的高强度区域以及低于改性阈值的区域。非径向对称的横向强度分布在此与高于改性阈值的最大强度有关。

如果进给方向例如平行于横向强度分布的长轴，则可以特别容易地产生大的脉冲重叠，由此可以提升进给速度。由此使得分割过程更快速且更成本有效。

在非径向对称的横向强度分布到工件的表面上的投影中，第一轴和第二轴由于迎角而看起来大小相等。

非径向对称的横向强度分布以迎角到工件的表面上的数学投影可能导致强度分布的失真。因此，例如可以由最初椭圆形的强度分布在工件上产生圆形的强度分布。然而尤其还可以以如下方式实现，即通过最初圆形的强度分布实现工件表面上的椭圆形投影。由此将材料改性引入到材料中，这些材料改性具有通过以迎角投影到工件表面上所得出的强度分布。

由此，然而还可以实现的是，先前选择的优选方向的投影使非径向对称的横向强度分布发生失真并且优选方向因此偏离实际有效的强度分布。

因此在实施方式中优选的是，非径向对称的横向强度分布由于迎角而呈圆形。这尤其意味着，在最初椭圆形横向强度分布的情况下，椭圆的长轴A和短轴B由于投影而看起来大小相等。由此，圆形强度分布有效地产生材料改性。

非径向对称的强度分布到工件表面上的投影可以在进给方向上拉长。

由此可以实现的是，通过强度分布到工件表面上的投影来控制失真，使得横向强度分布的长轴指向进给方向。由于优选方向指向进给方向并且因此平行于分割线延伸，因此可以特别容易且以特别高的品质沿由此产生的材料改性面分割工件。

材料改性面可以相对于工件的表面倾斜在数值上高达35°的角度。

根据斯涅耳折射定律，周围介质的折射率与迎角正弦的乘积和材料的折射率与折射角的正弦的乘积相对应。与此相对应地，可以根据折射率选择迎角，其方式为使得材料改性面相对于工件表面倾斜最大35°。尤其，角度说明涉及材料改性面，在材料改性面中存在材料改性，从而使得该角度直接与折射角相对应。

激光脉冲的脉冲能量可以在10μJ与50mJ之间，和/或平均激光功率可以在1W与1kW之间，和/或激光脉冲可以是单个激光脉冲或激光爆发的一部分和/或激光的波长可以在300nm与1500nm之间、尤其是1030nm。

这具有的优点是：可以针对不同的材料提供最佳的激光参数。

例如，超短脉冲激光器可以提供脉冲能量为100μJ的单个激光脉冲，其中平均激光功率为5W并且激光的波长为1030nm。

激光爆发可以包括2至20个激光脉冲，其中激光爆发的激光脉冲具有10ns至40ns、优选20ns的时间间隔。

激光爆发例如可以包括10个激光脉冲并且激光脉冲的时间间隔可以为20ns。在这种情况下，激光脉冲的重复频率为50MHz。在此，激光爆发可以以100kHz数量级的单个激光脉冲的重复频率来发射。

通过使用激光爆发，可以考虑到材料特定的热特性，从而可以产生表面品质特别高的成形棱边。

在第一方法步骤中，可以向工件材料中引入平行于工件的表面法线延伸的材料改性；在第二方法步骤中，可以向工件的材料中引入相对于工件的表面法线成角度延伸的材料改性，其中第二方法步骤的材料改性面与第一方法步骤的材料改性面相交，其中在第二方法步骤之后执行分割步骤。

在此，通过第一方法步骤将材料改性引入工件的材料中，这些材料改性可以在分割步骤之后确定工件的外部尺寸。通过第二方法步骤将材料改性引入工件的材料中，借助这些材料改性通过分割步骤来产生倒角或斜面。

在此，可以在第一方法步骤和第二方法步骤之后执行分割步骤，使得各需要两个改性步骤以及两个分割步骤。然而，还可以在第一步骤中将用于定长切割和斜切的材料改性引入工件的材料中并且在共同的分割步骤中进行分割。由此可以节省至少一个分割步骤，由此可以以特别节省时间的方式执行该方法。

入射的激光射束可以平行于入射平面被偏振。

激光射束在从周围介质到工件材料的过渡过程中的折射不仅取决于迎角和折射率。在此情况下，激光射束的偏振也起着重要作用。所谓的菲涅耳方程可以表明：入射角大于10°时，平行于入射平面偏振的激光射束通过材料的透射率始终大于垂直于入射平面偏振的激光射束的透射率。

尤其，可以通过P偏振使得激光射束的反射损耗最小化，以实现材料分割过程的最佳能量输出。此外，当激光射束以布鲁斯特角(Brewster-Winkel)入射时，可以实现对材料的特别有利的能量耦合。

上文提出的目的还通过本发明的用于分割工件的设备来实现。优选实施方式、说明书和附图得出有利扩展方案。

对应地提出一种用于分割包括透明材料的工件的设备，该设备包括：超短脉冲激光器，该超短脉冲激光器设置为用于提供超短激光脉冲；加工光具，该加工光具设置为用于将激光脉冲引入到工件的透明材料中；以及进给设备，该进给设备设置为用于使激光脉冲的激光射束和工件以进给沿着分割线相对于彼此运动并且使加工光具的光轴相对于工件的表面以迎角定向。根据本发明，激光脉冲以迎角被引入到工件的透明材料中，其中材料改性是与工件的材料的折射率变化相关的I型和/或II型改性。

加工光具例如可以是光学成像系统。加工光具例如可以由一个或多个部件构成。部件例如可以是透镜或光学成像自由曲面或菲涅耳波带片。通过加工光具尤其可以确定将强度分布引入到工件材料中的深度。在一定程度上，可以在射束传播方向上适配聚焦区的定位。因此，例如可以通过调节加工光具将聚焦区置于工件的表面上或者优选地置于工件的材料中。例如可以如下适配聚焦区，即，使得激光射束穿透彼此邻接的侧面并且因此产生材料改性，该材料改性借助于分割步骤而允许全面地分割工件。

在此，进给设备例如可以是XY或XYZ工作台，以改变激光脉冲在工件上的入射点。在此，进给设备可以移动工件和/或激光射束，使得材料改性可以沿分割线并排地被引入到工件的材料中。

进给设备同样可以具有角度调节，使得工件和激光射束可以相对于彼此旋转所有欧拉角(Euler-Winkel)。由此，尤其可以确保能够沿整个分割线保持迎角。

在此，迎角尤其还被理解为加工光具的光轴与工件材料的表面法线之间的角度。在此，加工光具的光轴与表面法线之间的迎角例如可以在0与60°之间。

射束成形光具可以由激光射束形成非衍射激光射束，其中非衍射激光射束的横向强度分布可以非径向对称，其中与第二轴相比，非径向对称的横向强度分布可以沿第一轴拉长，并且其中第二轴垂直于第一轴。

射束成形光具例如可以被设计为衍射光具(DOE)、以反射或折射方式实施的自由曲面或轴锥镜或微轴锥镜，或者可以包含这些部件或功能中的多个部件或功能的组合。当射束成形光具由激光射束在加工光具前方形成非衍射激光射束时，则可以通过加工光具的聚焦来确定强度分布在材料中的引入深度。然而，射束成形光具还可以被设计成使得仅通过利用加工光具进行的成像来产生非衍射激光射束。

衍射光学元件设置为用于在两个空间维度上影响入射激光射束的一个或多个特性。衍射光学元件是固定构件，该固定构件可以用于由入射的激光射束来精确产生非衍射激光射束的强度分布。典型地，衍射光学元件是特殊成形的衍射光栅，其中衍射使得入射的激光射束形成期望的射束形状。

轴锥镜是锥形研磨的光学元件，该光学元件基于入射的高斯激光射束通过穿过来形成非衍射激光射束。轴锥镜尤其具有锥角α，该锥角是由射束入射面与锥体的外表面计算出的。由此，高斯激光射束的棱边射束被折射到与靠近轴的射束不同的焦点处。由此，尤其得到沿射束传播方向拉长的强度分布。

加工光具包括望远镜系统，该望远镜系统设置为用于将激光射束缩小和/或放大地引入到工件的材料中。

激光射束或其横向强度分布的放大和/或缩小允许激光射束强度分布到大或小的聚焦区上。通过将激光能量分布到大或小的面积上来适配强度，从而使得通过放大和/或缩小尤其还可以在I型、II型和III型改性之间进行选择。

尤其还可以通过放大或缩小非径向对称的横向强度分布来向工件的材料中引入经放大或缩小的材料改性。例如，由于椭圆形的横向强度分布以缩小的方式被引入到材料中，由此引入的材料改性的曲率半径也缩小。换言之，给定的曲率通过缩小变得更尖锐。由此可以有利于工件材料的裂缝形成。此外可以通过放大或缩小光学系统来适配给定的加工条件，使得可以更灵活地使用装置。

进给设备可以包括轴设备和工件保持架，该轴设备和该工件保持架设置为用于以沿三个空间轴线平移并且围绕至少两个空间轴线旋转的方式使加工光学元件和工件相对移动。

轴设备例如可以是5轴设备。轴设备例如还可以是在工件上引导激光射束或相对于激光射束移动工件的机械臂。

由于激光射束和工件相对于彼此移动，以便能够沿分割线引入材料改性，因此为了保持相对于分割线的迎角而需要局部旋转激光射束或工件。因此，在分割线弯曲的情况下，材料改性面始终相对于工件表面具有相同角度。

尤其通过这样的轴设备还可以同时实现：非径向对称的横向强度分布相对于分割线定向，使得产生其优选方向平行于分割线延伸且沿其促进裂缝形成的材料改性。

此外，轴设备还可以包括小于5个的可移动轴，只要工件保持架可以围绕对应数量的轴移动即可。例如，如果轴设备仅沿XYZ方向可移动，则工件保持架例如可以具有两个旋转轴，以使工件相对于激光射束旋转。

激光射束的射束部分最大以相对于工件的表面法线的80°的入射角射到工件上。

通过加工光具来使激光脉冲会聚到光轴，该光轴以迎角相对于工件的表面法线定向。在此，射束的子激光射束具有相对于加工光具的光轴的角度。尤其，由于数值孔径的原因，这些角度可以具有非常大或非常小的角度。

由于激光射束的这些包络的子激光射束以大于80°的角度落到工件的表面上，可以避免大的反射损耗。根据菲涅耳公式，激光射束在工件的表面上的反射和透射率取决于迎角和折射率。在激光射束掠入射的情况下，只有少数激光可以耦入到材料中，因此无法进行有效的材料加工。此外，由此可能对非衍射射束产生负面影响。

优选包括偏振器和波片的偏振光具可以设置为用于适配激光射束相对于激光射束的入射平面的偏振、优选地以平行于入射平面的方式来进行适配。

波片、尤其所谓的λ/2波片可以将线性偏振光的偏振方向旋转可选择的角度。由此可以使激光射束达到所期望的偏振。

偏振器例如可以是薄膜偏振器。薄膜偏振器仅传输特定偏振的激光辐射。

因此，通过波片和偏振器的组合，可以始终控制激光辐射的偏振状态。

根据菲涅耳公式，激光射束平行于入射平面的偏振具有如下优点：迎角大于10°时的透射率始终大于激光射束垂直于入射平面偏振时的透射率。尤其，与垂直偏振光的情况相比，平行偏振激光射束情况下的透射率在大的迎角范围内更恒定且更均匀。由此，还可以使用具有大数值孔径的加工光具。在垂直偏振激光射束的情况下，在此会导致射束在工件的表面上的不对称反射，因此光学像差会降低材料改性以及因此分割面的品质。

射束引导设备可以设置为用于将激光射束引导至工件，其中藉由反射镜系统和/或光纤、优选空芯光纤来进行射束引导。

所谓的自由射束引导使用反射镜系统，以将固定的超短脉冲激光器的激光射束沿不同的空间维度引导至射束成形光具。自由射束引导的优点在于，整个光学路径是可接近的，因此例如可以顺利地安装其他元件，如偏振器和波片。

空芯光纤是可以灵活地将超短脉冲激光器的激光射束传递至射束成形光具的光子光纤。通过空芯光纤，省去了对反射镜光具的适配。

调节电子装置可以设置为用于基于激光射束和工件的相对位置来触发超短脉冲激光器的激光脉冲发射。

在弯曲或有角度的进给轨迹情况下，局部降低进给速度可以是有意义的。然而，在激光的重复频率恒定的情况下，这可能导致材料改性面不均匀地形成，并且因此在分割步骤中无法实现均匀的表面品质。出于这个原因，调节电子装置可以根据激光射束和工件的相对位置来调节脉冲发射。

例如，进给设备可以具有位置分辨编码器，该位置分辨编码器测量进给设备和激光射束的位置。基于位置信息，可以藉由调节电子装置的对应触发系统来在超短脉冲激光器的情况下触发激光脉冲的脉冲发射。

尤其也可以使用计算机系统来实现脉冲触发。例如，对于相应的分割线可以在加工材料之前确定激光脉冲发射的位置，从而保证材料改性沿分割线的最佳分布。

由此实现：即使进给速度发生改变，材料改性之间的间距也始终相同。尤其由此还实现：可以产生均匀的分割面并且倒角或斜面具有较高的表面品质。

工件保持架可以具有不反射和/或不散射激光射束的表面。

由此，尤其可以防止激光射束在其穿透材料之后再次被引导到材料中并且再次在该处导致材料改性。非反射和/或非散射表面尤其也可以提高工作安全性。

附图说明

通过以下对附图的描述来详细阐述本发明的其他优选实施方式。在附图中：

图1A、图1B、图1C、图1D示出方法的示意图；

图2A、图2B、图2C示出倒角和斜面结构的示意图；

图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F示出倒角和斜面结构的另一示意图；

图4A、图4B示出非衍射激光射束的示意图；

图5A、图5B、图5C、图5D、图5E示出非衍射激光射束的另一示意图；

图6示出材料改性的示意图；

图7A、图7B示出射束到材料表面上的投影的示意图；

图8A、图8B、图8C、图8D示出射束到材料表面上的投影的另一示意图；

图9示出用于展示根据偏振和迎角的透射率的图表；

图10示出用于执行方法的装置的示意图；以及

图11A、图11B、图11C示出用于执行方法的装置的另一示意图。

具体实施方式

下面参考附图描述了优选示例性实施例。在此，在不同附图中，为相同的、相似的或相同作用的元件设置相同的附图标记，并且部分地省去对这些元件的重复描述，以便避免冗余。

图1示意性地示出了用于分割包括透明材料的工件1的方法。图1A中示出工件1的截面，超短脉冲激光器2的激光束20入射在该工件上。在此，激光束20以迎角α引入到工件1上，该迎角相应于下面示出的加工光具3的光轴。

在过渡到工件1中时，激光束20根据斯涅尔折射定律在工件1的表面10处折射，使得激光束20在工件1的材料中以相对于表面法线N的角度β继续传播。由于通过激光束20将激光脉冲引入到工件1中，在激光束20的聚焦区220中的工件1材料被加热，优选通过热量累计被加热。在此，工件1的材料在激光射束的聚焦区中熔化，其中工件1的材料在重新冷却时与初始状态相比具有不同的折射率。工件1的材料在聚焦区220中的改性被称为材料改性5，其中材料改性5尤其是I型或II型的材料改性。由于进行材料改性5，因此工件1的材料有针对性地被弱化，从而可以通过分割步骤来有针对性地分割材料1。

在此，激光脉冲的脉冲能量可以在10μJ至50mJ之间和/或平均激光功率可以在1W至1kW之间和/或激光脉冲可以是单个激光脉冲或激光爆发的一部分和/或激光的波长可以在300nm至1500nm之间。此外可能的是，激光爆发包括2至20个激光脉冲，其中，激光爆发的激光脉冲具有10ns至40ns、优选为20ns的时间间隔。

在超短脉冲激光器2发射激光脉冲期间，激光束20和工件1以进给V相对彼此运动，如图1B中所示。该进给V沿分割线4引导，该分割线确定：工件1在上侧10上在哪里应被分割开。由于激光束20以角度β在工件1的材料内传播，材料改性5同样以角度β引入到工件1的材料中。尤其，材料改性5可以视聚焦区220的延展尺度和构型或强度分布不同地成形，尤其是在光束传播方向上被拉长。

在材料改性5在光束传播方向上被拉长的情况下，通过激光束20的同时进给V，在工件1的材料中产生材料改性5所位于的、所谓的材料改性面50。材料改性面50在此优选均匀地被引入到工件1的材料中，这可以通过激光脉冲在材料1中的充分脉冲重叠来实现。通过材料改性面50将工件1分割成所谓的本体工件1'和所谓的区段12。例如，材料改性面50相对于工件1的表面10以量值方面最大35°的角度β倾斜。

通过材料改性面50中的材料改性5，工件1的材料可以针对性地被弱化，使得工件1和区段12沿着该材料改性面50可以特别容易地彼此分割开。

真正的分割可以通过特定的分割步骤来实现。例如，可以通过对区段12的化学作用使区段12与块状工件1'面式地分割开。区段12与块状工件1'例如可以在化学浴中分割，如图1C所示。例如可能的是，引入的材料改性5可能特别容易受到蚀刻溶液的影响，使得材料改性面50中的蚀刻过程使区段12与块状工件1'分割。与此相对应地，也可以说选择性地对材料改性5进行蚀刻。

通过上述分割步骤，在块状工件1'上产生所谓的倒角和/或斜面，如图1D所示。同样，工件1的倒棱被已知为工件1的成形棱边。倒角或斜面由材料改性面50构成，使得通过激光射束20的迎角α、周围介质和工件1的折射率得到折射角β，并且因此得到材料改性5的以及最后倒角或斜面的定向。

为了产生成形棱边14，有利的是，材料改性5穿过工件1的构成应被斜切的棱边的那些侧面。例如在图1A中，侧面10和11形成应被斜切的棱边110。工件1的侧面10和11尤其位于相交的空间平面中，其中，平面的相交线恰好是工件1的棱边110。

在图2A至图2C中示出了材料的各种可能的成形棱边。在图2A中，材料改性面50与工件1相交，其中，倒角的高度小于侧面11的高度并且倒角的宽度小于侧面10。与此相对应地，棱边110通过斜切而被两个棱边110'和110”替代。由此，原始棱边110尤其变钝或变平。

在图2B中，材料改性面50与工件1相交，其中，区段12的高度与侧面11的高度相对应，并且材料改性面50和由工件1的下侧13和侧面11构成的棱边130重合。在该示例中，棱边的数量保持不变，然而侧面13和11相交的角度变得更尖锐。与此相对应地，可以通过形成斜面12来使工件1变尖锐和/或进行削尖。

在图2C中，材料改性面50与工件1相交，其中，材料改性面不但与工件1的上侧10而且与下侧13相交。由此，总体上减小工件1的纵向延伸尺度并且如在图2B中一样也使工件1变尖锐。

在每种示出的情况下，材料中的材料改性的长度给出区段12的所谓的斜边H。

即使前面的描述简化为分割长方体，也还可以使用该方法来分割圆形的材料1或倒圆的材料。例如在图3A、图3B中示出呈盘形式的工件1。由以迎角α入射的激光射束20和以角度β折射的激光射束20来限定所谓的入射平面。在该入射平面中，可以一字不差地采用之前的描述。

在图3C中还示出，对图3A、图3B的盘的斜切实现锥形变细的元件，使得通过引入的材料改性5可以实现在成形棱边上产生不同形状。

在图3D中示出了另一示例。以环绕的方式将材料改性5引入到工件1中，其中，分割线4是弯曲的并且迎角α在入射平面中始终保持恒定。由此，在分割步骤之后产生具有高光学品质的倒圆的倒角或斜面。

在图3E中示出了另一示例。在此，与图3D的不同之处在于没有使用倒圆的分割线4。相继在所有四个侧面上对工件1进行斜切，使得在分割步骤之后，在工件1的角部产生晶体状的倒角。该方法因此也适用于使工件1获得特别高品质的外观。

在图3F中示出了图3D和图3F中的材料1的截面。截面明显地示出了倒角14的形成。

为了特别容易地产生至少区段地穿透工件1的材料改性5，适用所谓的非衍射激光射束20。非衍射射束20优选地具有沿射束传播方向拉长的、长度为L的聚焦区220。由于聚焦区220的长度L大于区段12的所期望的斜边H的长度，因此可以特别容易且高效地对工件1进行斜切。

在图4A中示意性地示出了通过射束成形光具进行处理的激光射束20。激光射束20的子激光射束200以相对于光轴30的角度α'入射到工件1上，其中，每个子激光射束200根据其相对于光轴30的角度α'被折射。然而，在激光射束20的该示例中，光轴30总体上垂直于工件1的表面10，因此迎角为0°。在工件1中，子激光射束200叠加成非衍射射束，该非衍射射束具有拉长的、具有长度L的聚焦区220。

在激光射束20倾斜、即以非零迎角α入射时，会在材料中产生像差，因为射束上半部以角度α+α'入射到工件上，而射束下半部以角度α-α'入射到工件1上。由此，可以使聚焦区220缩短或变形，如图4B中针对α＝15°的迎角所示。然而，即使利用没有像差校正的激光射束，使用该方法也可以产生材料改性5，其中，倒角和/或斜面的斜边H在50μm与500μm之间、优选地在100μm与200μm之间。

在图5A中示出了非衍射激光射束20的横向强度分布或聚焦区220。非衍射激光射束20是所谓的贝塞尔-高斯射束，其中，横向强度分布在x-y平面中径向对称，使得非衍射激光射束20的强度仅取决于与光轴30的径向距离。尤其，横向强度分布的直径在0.25μm与10μm之间。在图5B中示出了纵向射束截面、即纵向强度分布。纵向强度分布具有高强度的拉长区域，该区域约为3mm。由此，聚焦区220的纵向延伸尺度明显大于横向延伸尺度。

在图5C中，类似于图5A地示出了非衍射激光射束，该激光射束具有非径向对称的横向强度分布。尤其，该横向强度分布在y方向上呈拉伸状并且接近椭圆形。在图5D中示出了激光射束20的纵向强度分布，其中，聚焦区220再次具有L＝3mm的延伸尺度。在图5E中示出了图5C的横向强度分布的放大局部，其中，不同的最大强度由不同的子激光射束200的叠加产生。尤其，聚焦区220在水平方向A上明显相对于竖直方向B被拉长，其中，这两个方向彼此垂直。

当具有这样的聚焦区220的激光射束20引入工件1中时，由此产生的材料改性5具有与图6所示的相同形状。然而，材料改性尤其叠加地引入材料1中，因此产生均匀的材料改性面50。

如果具有圆形或非径向对称的横向强度分布的激光射束20以迎角α投影到工件1的表面10上，则在入射平面中出现强度分布的失真。在图7中示出这一点。在图7A、图7B中，具有非径向对称的横向强度分布的激光射束20射到工件1的表面10上。短轴B例如可以位于入射平面中，而射束轮廓的长轴A平行于进给方向V。然而，由于将短轴B投影到表面10上，因此短轴B的强度分布到长度B/cosα上，从而通过投影以增加的迎角使得短轴B更长。尤其可以由此实现短轴B的投影与长轴A的长度相对应的情况。从此时起，必须以不利的方式适配进给速度。例如，在迎角为45°时，短轴增加到因此，如果投影前的比例A/B大于/>则在投影时，长轴A相对于分割线4的取向保持不变。

在图8中示出了关于投影影响方面的另外的示例。在图8A中示出了图5A的、垂直入射到工件1的表面10上的贝塞尔-高斯射束。如图8B所示，在迎角α非零的情况下，由工件1的表面10上的径向对称强度分布变为沿一个方向拉长的强度分布，从而使得由此产生的材料改性5具有优选方向。通过将激光射束20投影到工件1的表面10上，可以相对应地调整或改变材料改性5的优选方向。在图8C中示出了图5C的贝塞尔射束。通过在工件1的表面10上的投影，长轴A的定向保持不变，使得由此产生的材料改性5的裂缝扩展的优选方向的取向不发生改变。A/B在此小于迎角α的余弦的倒数。

激光射束20尤其可以被偏振、优选平行于入射平面被偏振，以使反射损耗最小化。为此，在图9中示出了根据菲涅耳公式激光辐射在相对于入射平面平行和垂直的偏振情况下通过工件1的透射率。在此，尤其在X轴上示出迎角α，然而根据图4A的子激光射束20具有相对于光轴30的会聚角α'。

例如，在迎角α＝50°且会聚角α’＝20°时，子激光射束200在α-α'＝30°至α+α'＝70°角度范围中入射倒到工件1的表面10上。由此，在平行入射时，透射率在96％与94％之间运动而在垂直入射时透射率在95％与70％之间变化。因此，针对垂直于入射平面偏振的激光射束20的变化明显强于平行于入射平面偏振的光。因此，为了减少反射损耗而特别有利的是，子激光射束200以相对于表面法线N小于80°的角度射到工件1上。

在图10中示出了用于执行该方法的设备的实施方式。在此，由超短脉冲激光器2提供激光脉冲，并且经由偏振光具32通过射束成形光具34偏转。激光射束20由射束成形光具34通过望远镜系统36偏转到工件1上，其中，加工光具3的光轴30以相对于工件1的表面法线N的迎角α取向

在此，偏振光具32可以包括偏振器，该偏振器对由超短脉冲激光器2发射的激光射束20进行偏振，使得该偏振器仅具有明确限定的偏振。随后的λ/2板然后可以最终旋转激光射束20的偏振，使得可以将激光射束20优选地以平行于入射平面偏振的方式引入到工件1中。

在所示示例中，射束成形光具34是轴锥镜，以便将入射的激光射束20成形为非衍射激光射束。然而，轴锥镜也可以由其他元件代替，以产生非衍射射束。轴锥镜从优选准直的输入射束产生锥形变细的激光射束20。在此，射束成形光具34也可以使入射的激光射束20具有非径向对称的强度分布。激光射束20最后可以通过在此由两个透镜360、362构成的望远镜光具36成像到工件1中，其中，成像可以是放大或缩小的成像。望远镜光具36的部件、尤其透镜360还可以集成到射束成形光具34中。折射自由曲面或具有球面研磨后侧的轴锥镜例如可以具有透镜360的透镜功能和射束成形光具34的射束成形功能。

图11A示出进给设备6，该进给设备设置为用于使加工光具3和工件1沿三个空间轴线平移地运动、并且围绕两个空间轴线旋转地运动。超短脉冲激光器2的激光射束20通过加工光具3偏转到工件1上。在此，工件1布置在进给设备6的放置面上，其中，放置面优选地既不反射没有被材料吸收的激光能量，也不将其强烈地散射回工件1中。

激光射束20尤其可以通过射束引导设备38被耦入到加工光具3中。在此，射束引导设备可以是具有透镜和反射镜系统的自由空间路径，如图11A所示。然而，射束引导设备38还可以是具有耦入光具和耦出光具的空芯光纤，如图11B所示。

在图11A的当前示例中，激光射束20通过反射镜结构朝工件1的方向偏转并且从加工光具3被引入到工件1中。激光射束20在工件1中引起材料改性5。加工光具3可以随进给设备6相对于材料移动并且进行适配，使得例如激光射束20的横向强度分布的优选方向或对称轴可以与进给轨迹以及因此分割线4相适配。

在此，进给设备6可以在激光射束20下以进给速率V移动工件1，使得激光射束20沿期望的分割线4引入材料改性5。在示出的图11A中，进给设备6尤其包括第一轴系统60，使用该第一轴系统可以沿XYZ轴移动工件1并且在必要时旋转该工件。进给设备6尤其还可以具有设置为用于固持工件1的工件保持架62。在必要时，工件保持架同样可以具有运动自由度，从而使得非径向对称的横向强度分布的长轴可以垂直于射束传播方向始终与期望的分割线4相切地定向。

为此目的，进给设备6还可以与调节电子装置64相连接，其中调节电子装置64将装置使用者的用户命令转换为进给设备6的控制命令。预定的截面图案尤其可以存储在调节电子装置64的存储器中，并且通过调节电子装置64自动控制过程。

调节电子装置64尤其还可以与超短脉冲激光器2相连接。在此，调节电子装置64可以请求或触发激光脉冲或激光脉冲序列的发射。调节电子装置64还可以与提及的其他部件相连接并且因此协调材料加工。

因此，尤其可以实现以位置受控的方式进行的脉冲触发，其中例如读取进给设备6的轴编码器600并且轴编码器信号可以被调节电子装置64解释为位置信息。因此可以实现：当例如将所经过的距离相加的内部加法器达到某个值并且在达到后将其重置为0时，调节电子装置64自动触发激光脉冲或激光脉冲序列的发射。因此，例如可以以规则的间隔将激光脉冲或激光脉冲序列自动发射到工件1中。

由于也可以在调节电子装置64中处理进给速度V和进给方向以及因此处理分割线4，因此可以自动化地发射激光脉冲或激光脉冲序列。

调节电子装置64还可以基于所测得的速度和由激光器2提供的基本频率来计算应借以发射激光脉冲束或激光脉序列的间距或位置。由此尤其可以实现，材料改性5形成尽可能均匀的材料改性面50。

由于激光脉冲或脉冲序列以位置受控的方式进行发射，因此无需对分割过程进行复杂编程。此外，可以容易实现可自由选择的过程速度。

在图11C中同样示出了进给设备6，其中加工光具由于5轴臂在工件1上被引导，以将材料改性5引入工件1中。通过旋转臂的组合使得加工光具可以沿三个空间轴线移动并且围绕两个空间轴线旋转。

如果适用，在不脱离本发明的范围的情况下，在实施例中展示的所有单独特征可以相互组合和/或交换。

附图标记列表

1 工件 1' 块状工件

10 表面 11 上侧

110 棱边

12 区段 13 下侧

130 棱边 14 成形棱边，倒角，斜面

2 超短脉冲激光器 20 激光射束

200 子激光射束 220 聚焦区

3 加工光具 30 光轴

32 偏振光具 34 射束成形光具

36 望远镜 38 射束引导设备

360 第一透镜 362 第二透镜

4 分割线 40 化学浴

42 加热板

5 材料改性

50 材料改性面

6 进给设备

60 轴设备

62 工件保持架

64 调节电子装置

α 迎角

β 折射角

A 第一轴

B 第二轴

N 表面法线

V 进给

H 斜边

Claims (14)

1.一种用于分割具有透明材料的工件(1)的方法，其中，借助于超短脉冲激光器(2)的超短激光脉冲将材料改性(5)沿分割线(4)引入所述工件(1)的透明材料中，并且随后使所述工件(1)的材料沿由此产生的材料改性面(50)利用分割步骤进行分割，

其特征在于，

所述激光脉冲以迎角(α)到达所述工件(1)上，所述材料改性(5)是与所述工件(1)的材料的折射率变化相关联的I型和/或II型改性，所述材料改性(5)穿透所述工件(1)的位于相交平面中的两个侧面，通过所述分割步骤产生倒角和/或斜面并且所述倒角(14)和/或所述斜面(14)的斜边(H)的大小在50μm与500μm之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料改性是通过材料中的热量积累引入的。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述分割步骤包括机械分割和/或化学分割步骤、优选蚀刻过程和/或热施加。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

-所述激光射束(20)是非衍射激光射束(2)；和/或

-所述激光射束(20)具有非径向对称的横向强度分布(220)，其中，所述横向强度分布(220)在第一轴(A)上呈现为与第二轴(B)相比被拉长，其中，所述第二轴(B)垂直于所述第一轴(A)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

-在所述非径向对称的横向强度分布(220)到所述工件(1)上的投影中，所述第一轴(A)和所述第二轴(B)由于所述迎角(α)而呈现为相同大小的；和/或

-所述非径向对称的横向强度分布(220)在所述材料(1)上的投影在进给方向(V)上被拉长。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述倒角(14)和/或所述斜面(14)的斜边(H)大小在100μm与200μm之间。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

所述激光脉冲的脉冲能量的大小在10μJ与5mJ之间；和/或

平均激光功率的大小在1W与1kW之间；和/或

所述激光脉冲是单个激光脉冲或激光爆发的一部分，其中，一个激光爆发包括2至20个激光脉冲，其中，所述激光爆发的激光脉冲具有10ns至40ns、优选20ns的时间间隔；和/或

所述激光的波长在300nm与1500nm之间，尤其是1030nm。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

在第一方法步骤中，将材料改性(5)引入所述材料(1)中，所述材料改性平行于所述材料(1)的表面法线(N)延伸；

在第二方法步骤中，将材料改性(5)引入所述材料(1)中，所述材料改性相对于所述材料(1)的表面法线(N)以一角度延伸，

所述第二方法步骤的材料改性面(50)与所述第一方法步骤的材料改性面(50)相交，

其中，在所述第二方法步骤之后执行所述分割步骤。

9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，入射的所述激光射束(20)平行于入射平面地偏振。

10.一种用于分割包括透明材料的工件(1)的设备，所述设备包括：超短脉冲激光器(2)，所述超短脉冲激光器设置为用于提供超短激光脉冲；加工光具(3)，所述加工光具设置为用于将所述激光脉冲引入到所述工件(1)的材料中；以及进给设备(6)，所述进给设备设置为用于使由所述激光脉冲组成的所述激光射束(20)和所述工件(1)相对彼此沿着分割线(4)以进给(V)运动并且使所述加工光具(3)的光轴(30)相对于所述工件(1)的表面(10)以迎角(α)取向，

其特征在于，

所述激光脉冲以迎角(α)被引入到所述工件(1)中，所述材料改性(5)是与所述工件(1)的材料的折射率变化相关联的I型和/或II型改性，所述材料改性(5)穿透所述工件(1)的位于相交平面中的两个侧面，通过所述分割步骤产生倒角和/或斜面并且所述倒角(14)和/或所述斜面(14)的斜边(H)大小在50μm与500μm之间。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，

-所述加工光具(3)包括望远镜系统(36)，所述望远镜系统设置为用于将所述激光射束(20)缩小和/或放大地引入到所述工件(1)中；和/或

-所述进给设备(6)包括轴设备(60)和工件保持架(62)，所述轴设备和所述工件保持架设置为用于使所述加工光学元件(3)和所述工件(1)沿三个空间轴线平移地并且围绕至少两个空间轴线旋转地相对运动。

12.根据权利要求10或11之一所述的设备，其特征在于，

-所述加工光具(3)的迎角(α)在0与60°之间；和/或

-所述激光射束(20)的子激光射束(200)相对于所述工件(1)的表面法线(N)最大以80°的迎角照射到所述工件(1)上。

13.根据权利要求10至12之一所述的设备，其特征在于，优选包括偏振器和波片的偏振光具(32)设置为用于，对于所述激光射束(20)的入射平面调整所述激光射束(20)的偏振相、优选平行于所述入射平面。

14.根据权利要求10至13之一所述的设备，其特征在于，

-射束引导设备(38)设置为用于将所述激光射束(20)引导至所述工件(1)，其中，通过反射镜系统和/或光纤、优选空芯光纤来实现射束引导；和/或

-调节电子装置(64)设置为用于基于激光射束(20)和工件(1)的相对位置来触发所述超短脉冲激光器(2)的激光脉冲发射；和/或

-所述工件保持架(62)具有不反射和/或不散射所述激光射束(20)的表面。