CN212083832U - 激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 - Google Patents
激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212083832U CN212083832U CN201922012050.2U CN201922012050U CN212083832U CN 212083832 U CN212083832 U CN 212083832U CN 201922012050 U CN201922012050 U CN 201922012050U CN 212083832 U CN212083832 U CN 212083832U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- spot
- optical system
- light
- reflector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备，包括，激光器，反射镜组，扩束镜，激光光束整形系统，多光点DOE以及聚焦透镜。激光器发射的激光光束，经过第一45°反射镜组以及扩束镜后，经过矩形可调光阑和椭圆光斑整形系统后，进入多光点DOE，后经第二45°反射镜后，垂直射入聚焦透镜，最后光斑经由聚焦镜聚焦至待加工样品表面。本发明利用Mask+柱透镜系统，将传统的高斯光斑整形成宽度可调的矩形光斑，以提升激光开槽的质量效果；利用多光点DOE的光斑整形功能，将原始矩形光斑分离为多个光斑同时加工，可在大幅度提升开槽效率的同时，进一步提升开槽质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备，用于对各种材料的表面开槽加工处理，属于激光加工设备技术领域。
背景技术
现有激光开槽方法：先用外侧双细线划切隔断表层材料后，再在中间用宽光斑开槽，一般宽光斑开槽次数为1-10次左右，开槽次数与开槽深度以及开槽质量要求相关。其中，主要的技术难点在宽光斑的宽度以及能量均匀性控制方面。
目前，有关宽光斑的光学整形方案有两种：一、线光斑DOE(初始长度可定制，20um-80um)。可调控的开槽宽度主要是通过旋转DOE的角度来控制，但此种方案由于旋转DOE导致开槽上下两侧边缘部分与槽中间部分区域的光斑重叠率不一致，最终导致槽形偏V形，中间深度较两侧深度有较大差异。二、Mask+ 椭圆光斑整形系统。椭圆光斑整形系统主要是将激光器发出的原始高斯光斑整形为近平顶光斑，由Mask控制光斑宽度变化。此种方案所得槽形较好，但由于 Mask遮挡部分光斑，导致激光光束转化率较低，对开槽效率有较大的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供激光开槽的光学系统、激光器、带有激光器的设备，旨在解决激光开槽的加工质量以及加工效率问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种激光开槽的光学系统，包括沿激光光路顺次设置的反射镜组、激光光束整形模块、多光点 DOE与聚焦透镜；所述激光光束整形模块包括可调光阑与光斑整形单元。
进一步的，所述光斑整形单元包括凸面柱透镜和凹面柱透镜。
进一步的，所述反射镜组包括与镜面平行设置的第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜与所述第二反射镜的镜面与激光束呈45°角设置。
进一步的，所述反射镜组与所述激光光束整形模块之间设置有扩束镜。
进一步的，所述可调光阑的可调宽度范围为0.15mm～0.5mm。
进一步的，所述多光点DOE包括3光点、4光点、5光点、6光点、7光点、 8光点以及9光点规格中的至少一种。
进一步的，所述多光点DOE与所述聚焦透镜之间设置有第三反射镜，所述第三反射镜的镜面与激光束呈45°角设置。
进一步的，所述聚焦透镜为短焦聚焦镜，所述短焦聚焦镜的焦距范围为 10mm-47mm，入光孔径为8mm-15mm。
进一步的，一种激光器，包括上述的激光开槽的光学系统。
进一步的，一种带有激光器的设备，包括上述的激光开槽的光学系统。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型利用Mask+柱透镜系统，将传统的高斯光斑整形成宽度可调的矩形光斑，以提升激光开槽的质量效果；利用多光点DOE的光斑整形功能，将原始矩形光斑分离为多个光斑同时加工，可以大幅度提升开槽效率的同时，进一步提升开槽的质量。
附图说明
下面结合附图详述本实用新型的具体结构
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的Mask+椭圆光斑+多光点DOE光斑整形效果示意图；
图3为本实用新型的激光开槽原理图；
图4为本实用新型的low-k晶圆片表面加工形貌示意图。
101-激光器；102-第一反射镜；103-第二反射镜；104-扩束镜；105-可调光阑；106-椭圆光斑整形单元；107-多光点DOE；108-第三反射镜；109-短焦聚焦镜；110-待加工样片；111-运动载台；201-Mask；202-凸面柱透镜；203-凹面柱透镜；204-多光点DOE镜片；211-普通的高斯光斑；213-椭圆形光斑；301- 单一椭圆光斑；214，302-多个椭圆光斑。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1至图4，激光开槽的光学系统、激光器、带有激光器的设备，其特征在于：包括沿激光光路顺次设置的激光光束整形模块、多光点DOE107与聚焦透镜109；所述激光光束整形模块包括可调光阑105与光斑整形单元106。
实施例1
所述光斑整形单元包括凸面柱透镜202和凹面柱透镜203。
由此，凸面柱透镜202和凹面柱透镜203之间的相对位置可调(45mm～ 90mm)，(凸面柱透镜202+凹面柱透镜203，焦距比为2：-1)，用以对所开槽形的优化与调控。柱透镜间距会决定整形光斑发散角以及光斑能量梯度分布的变化，从而影响槽形。
实施例2
所述激光器101与所述激光光束整形系统之间设置有反射镜组，所述反射镜组包括与镜面平行设置的第一反射镜102和第二反射镜103，所述第一反射镜 102与所述第二反射镜103的镜面与激光束呈45°角设置。
由此，所设置的反射镜组用来准直光路，保证光束可以从104的中心垂直射入。反射镜可以改变光的传播方向，经过第一反射镜102,第二反射镜103两个反射镜在X，Y两个方向上进行调整。
实施例3
所述反射镜组与所述激光光束整形系统之间设置有扩束镜104。
由此，扩束镜104可以扩展激光束的直径以及减小激光束的发散角。
实施例4
所述可调光阑105的可调宽度范围为0.15mm～0.5mm。
由此，可调光阑105为矩形可调光阑，矩形光阑主要是用于对椭圆光斑宽度的精确控制。光阑处于不同位置时，将选择不同部分的光参与成像，这样通过改变光阑的位置，就可以选择成像质量较好的部分光束参与成像，提高成像质量。
实施例5
所述多光点DOE包括3光点、4光点、5光点、6光点、7光点、8光点以及 9光点规格中的至少一种。
由此，多光点DOE107最终整形得到的光斑数量可以有多种变化，一般在2～ 9个之间，主要制约条件为单光斑能量以及激光器输出最大能量的关系。不同的光斑数量会对开槽效率以及开槽效果有着不同的影响效果。
实施例6
所述多光点DOE107与所述聚焦透镜109之间设置有第三反射镜108，所述第三反射镜108的镜面与激光束呈45°角设置。
由此，第三反射镜用来准直光路，保证光束可以从109的中心垂直射入。可以实现光在扩束镜104到第三反射镜108这一光路上的水平传播，以及可以垂直入射这一光路上的光学元件。
实施例7
所述聚焦透镜为短焦聚焦镜109，所述短焦聚焦镜109的焦距范围为 10mm-47mm，入光孔径为8mm-15mm。
由此，以保证开槽的宽度以及开槽质量。聚焦镜的焦距和Mask尺寸会同时决定聚焦后的光斑尺寸，所以对聚焦镜的焦距会有特殊界定。焦距如果太小，会导致聚焦后的椭圆光斑宽度太小，无法兼容较大开槽宽度的需求。焦距如果太大，那在开较窄槽时，需要更小尺寸的Mask以达到目的，这个时候激光功率在Mask处的损耗会很大，导致整体加工效果偏低。
实施例8
一种激光器，包括上述的激光开槽的光学系统，一种带有激光器的设备，包括上述的激光开槽的光学系统。
由此，所述激光器101为超快激光器，激光器101发出激光光束，输出波长为355～532nm，脉冲宽度200fs～300ns，重复频率为10kHz～5000kHz，输出功率为0～50w。带有激光器的设备包括运动载台111，所述运动载台111设置于所述短焦聚焦镜109的出光侧，用于承载并带动待加工样片110运动，运动载台111便于待加工样片110的放置。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光开槽的光学系统，其特征在于：包括沿激光光路顺次设置的反射镜组、激光光束整形模块、多光点DOE与聚焦透镜；所述激光光束整形模块包括可调光阑与光斑整形单元。
2.如权利要求1所述的激光开槽的光学系统，其特征在于：所述光斑整形单元包括凸面柱透镜和凹面柱透镜。
3.如权利要求1所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述反射镜组包括与镜面平行设置的第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜与所述第二反射镜的镜面与激光束呈45°角设置。
4.如权利要求3所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述反射镜组与所述激光光束整形模块之间设置有扩束镜。
5.如权利要求1所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述可调光阑的可调宽度范围为0.15mm～0.5mm。
6.如权利要求1所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述多光点DOE包括3光点、4光点、5光点、6光点、7光点、8光点以及9光点规格中的至少一种。
7.如权利要求6所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述多光点DOE与所述聚焦透镜之间设置有第三反射镜，所述第三反射镜的镜面与激光束呈45°角设置。
8.如权利要求7所述激光开槽的光学系统，其特征在于：所述聚焦透镜为短焦聚焦镜，所述短焦聚焦镜的焦距范围为10mm-47mm，入光孔径为8mm-15mm。
9.一种激光器，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的激光开槽的光学系统。
10.一种带有激光器的设备，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的激光开槽的光学系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922012050.2U CN212083832U (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922012050.2U CN212083832U (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212083832U true CN212083832U (zh) | 2020-12-04 |
Family
ID=73555675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922012050.2U Active CN212083832U (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212083832U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115657321A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-31 | 上海镭望光学科技有限公司 | 一种多光斑生成装置及光束整形系统 |
-
2019
- 2019-11-20 CN CN201922012050.2U patent/CN212083832U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115657321A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-31 | 上海镭望光学科技有限公司 | 一种多光斑生成装置及光束整形系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6322958B1 (en) | Laser marking method and apparatus, and marked member | |
| TWI221102B (en) | Laser material processing method and processing device | |
| CN110125536B (zh) | 一种薄膜材料去除的激光加工装置和方法 | |
| CN204975690U (zh) | 一种产生贝塞尔激光束的装置 | |
| CN111505831B (zh) | 一种焦斑焦深可变贝塞尔光束激光加工系统及方法 | |
| CN105750729A (zh) | 具有柱面分布微柱面透镜线阵光学镜头的激光加工装置 | |
| KR101346296B1 (ko) | 레이저 가공 장치 및 방법 | |
| CN212569305U (zh) | 一种激光光束整形装置 | |
| CN115194342B (zh) | 一种锥度可控的激光开槽加工装置及方法 | |
| KR20170007552A (ko) | 레이저 용접 시스템 및 레이저 빔에 의한 용접 방법 | |
| CN112247378A (zh) | 一种用于实现微孔锥度可调加工的光学系统及加工方法 | |
| CN212083832U (zh) | 激光开槽的光学系统、激光器及带有激光器的设备 | |
| CN106711765B (zh) | 一种具有三光斑照射一次成型功能的半导体激光熔覆光源结构 | |
| KR102375235B1 (ko) | 레이저 가공 시스템 및 방법 | |
| CN114012248B (zh) | 一种激光切割头的光路系统 | |
| CN214602523U (zh) | 一种整体环带激光焊接装置 | |
| CN212470238U (zh) | 一种激光加工设备 | |
| CN208304138U (zh) | 一种激光雕刻装置 | |
| JP2021142546A (ja) | 光学ユニット、レーザー加工装置及びレーザー加工方法 | |
| CN112643199A (zh) | 一种环形光激光焊接装置 | |
| JP2007101844A (ja) | 回折型ビームホモジナイザ | |
| CN110744206A (zh) | 一种紫外纳秒激光直写微流控芯片制备系统与方法 | |
| CN216097032U (zh) | 一种低透过率脆性材料激光切割系统 | |
| CN207557590U (zh) | 激光光束整形器和新型激光光源 | |
| CN219143207U (zh) | 激光加热辅助铣削光路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220729 Address after: 518000 101, building 6, Wanyan Industrial Zone, Qiaotou community, Fuhai street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Han's Semiconductor Equipment Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 No. 9988 Shennan Road, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee before: HAN'S LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |