EP4139079A1 - Optical system for laser machining - Google Patents

Optical system for laser machining

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EP4139079A1
EP4139079A1 EP21719905.8A EP21719905A EP4139079A1 EP 4139079 A1 EP4139079 A1 EP 4139079A1 EP 21719905 A EP21719905 A EP 21719905A EP 4139079 A1 EP4139079 A1 EP 4139079A1
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EP
European Patent Office
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mirror
laser beams
laser beam
reflection
laser
Prior art date
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Pending
Application number
EP21719905.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Stefan M Kupisiewicz
Jose Antonio Ramos De Campos
Paul-Etienne MARTIN
Sébastien ESTIVAL
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Laser Engineering Applications SA
Original Assignee
Laser Engineering Applications SA
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Filing date
Publication date
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/50—Phase-only modulation

Definitions

  • the invention relates to a laser machining optical system. In another aspect, the invention relates to a method for providing a plurality of offset laser beams for machining a workpiece.
  • Ultra-short pulse laser sources having average powers exceeding one hundred watts and making it possible to reach peak powers of the order of giga watt (therefore having energies per pulse greater than 1 mJ) are now available in the market. These theoretically allow an increase in productivity thanks to an increase in the machining speed.
  • the use of such laser sources for machining a part, without lowering the average power of the laser source, is generally not possible, because of thermal effects on the part which can lead to deforming it. (or even destroy it), oxidize it, or modify it from a structural point of view.
  • machining of a zone can be influenced by heating linked to the machining of an adjacent zone: the heat generated during the machining of such an adjacent zone does not have time to dissipate during the machining. machining a new area.
  • precession devices In order to control or eliminate the taper of the cutting faces, precession devices have been developed. These precession devices make it possible to control the angle of attack of the laser beam on the target to be machined. This control of the angle of attack allows better control of the taper of the cutting faces.
  • DE 10 2014 200 633 B3 describes a machining system for distributing the power of a laser source over an enlarged area, by dividing a spatially shifted laser beam into a plurality of spatially shifted secondary beams. This document also describes means for controlling the angle of attack of the plurality of secondary beams on a workpiece. Nevertheless, the machining device described in DE 10 2014 200 633 B3 is complex to implement, specific to a type of machining and difficult to adapt to changes in the power of the laser sources.
  • one of the aims of the present invention is to provide an optical laser machining system making it possible to machine several patterns simultaneously on the same part more simply and in a more robust manner.
  • a laser machining optical system comprising:
  • a device comprising o separation means, for separating a source laser beam into a plurality of separate laser beams, so that each of the separated laser beams is directed in a direction of propagation which is specific to it; a spatial shift unit for obtaining from said plurality of separate laser beams a plurality of shifted laser beams so that each shifted laser beam can propagate around a main propagation axis A which is specific to it and is suitable for describe a movement around the main axis of propagation A;
  • - focusing means configured to focus the laser beams shifted on a workpiece in the direction of its own propagation axis.
  • the invention makes it possible to obtain a high quality of machining thanks to an offset and a movement of each of the beams around their own propagation axis before focusing, allowing after focusing on the part, to focus (or redirect) the beams in the direction of their propagation axis to have a non-zero angle of attack of each beam on the part.
  • the laser machining optical system is particularly robust regarding the wide range of laser sources it can support. Indeed, the device requiring only a limited number of optical elements, preferably in reflection, allows the use of a wide range of wavelengths of laser radiation as well as of power and or pulse duration of laser radiation. source. Furthermore, the device is robust because it comprises a very limited number of optical elements. Preferably all the optical elements are configured in reflection.
  • the device requires a small number of optical elements interacting with the beam, which makes it more robust. Indeed, this smaller number of optical elements presents a lower risk that the alignment of an optical element has to be corrected, causing the device to be unavailable.
  • the device requires simpler and smaller separation means because they are positioned before the means for rotating the beam.
  • Avant means here that the separation means interact with the source laser beam before the spatial shift unit on the optical path of the laser beam. Simpler and smaller separation means are necessarily more robust and less expensive. Thanks to the positioning of the separation means before the spatial shift unit, their programming is particularly easy because they are illuminated with a beam motionless.
  • the separation means would have to be adjusted in real time in order to have beam separation for all of the beam shift positions thereon. It is therefore not compatible to place the separation means downstream of the spatial shifting means.
  • the invention uses, downstream of the separation means, a spatial shift unit which is unique and receives all the separated beams, which makes it possible to easily apply the same shift to all the separated laser beams.
  • the separation means separate the beams at a very low angle, which makes it possible to use focusing means which are a single optical element common to all the beams, which makes it possible to process a single piece with multiple beams. More preferably, the focusing means are telecentric.
  • the invention allows the use of laser sources having a wide range of average laser powers and in particular laser sources having high average powers, in particular average powers greater than 100 W thanks to the use of a matrix optical modulation means for the separation of the laser beam.
  • the invention makes it possible in particular to avoid the transport by an optical relay of the shifted laser beams as proposed by DE 10 2014 200 633 B3.
  • Such a transport of high power laser pulses by optical relay to the workpiece can result in the generation of a plasma at the focal point (of the optical relay) which can cause a loss of power and resolution during machining of the part.
  • the optical system of the invention allows the separation of the source laser beam into a plurality of laser beams, each laser beam being essentially collimated but propagating with slightly different angles.
  • the plurality of laser beams can be viewed as being slightly divergent from a central axis of propagation. Such a divergence, due to the natural angles of each of the beams, then results in lateral offsets on the workpiece.
  • the invention therefore makes it possible to obtain good machining quality in several positions of a part to be machined regardless of the power of the laser source used.
  • the invention also allows faster machining thanks to the plurality of beams obtained and directed towards a workpiece, so that each beam, after focusing on the workpiece, allows the machining of a portion of the workpiece .
  • the invention makes it possible to obtain a high quality of machining thanks to the lateral offset before focusing of each of the beams, resulting after focusing on the part, in a control of the angle of attack of each beam on the part.
  • the plurality of laser beams separated by the separation means has a fixed polarization over time.
  • the spatial shifting means are positioned downstream from the separation means in order to allow the spatial shifting of each separate beam propagating in a direction which is specific to them and regardless of their state of polarization.
  • This is largely possible thanks to the use of spatial shifting means that do not use diffractive and / or refractive optical elements but mainly reflective optical elements.
  • Downstream means that the spatial shift unit interacts with the source laser beam after the separation means on the optical path of the laser beam.
  • the laser source of the optical system makes it possible to emit a pulsed laser beam, preferably with a pulse duration of between 10 10 s and 10 15 s, preferably between 10 11 s and 10 14 s.
  • Laser machining with pulsed laser radiation preferably with ultra-short pulses (fs or between 10 10 s and 10 15 s) makes it possible to obtain good control of the machining. Good machining control generally translates into good machining quality.
  • said main propagation axes A describe non-zero angles between them.
  • said main axes of propagation A of each shifted laser beam describe a non-zero angle a between them.
  • the plurality of offset laser beams capable of propagating around the main axes of propagation A of each offset laser beam describe non-zero angles between them.
  • the angles a between the axes of propagation A are identical, which makes it easier to control the orientation and angle of attack of the beams on the workpiece.
  • Such a non-zero angle ⁇ between each offset laser beam offers a relative divergence between them, which allows each of them to be able to be offset spatially or laterally by the spatial or lateral offset means.
  • the divergence of these can be used in order to achieve sufficient separation between them when they are focused on the workpiece. Thanks to the separation means, it is possible to adjust this angle ⁇ and therefore the distance between the plurality of machining laser beams. For example in the case of matrix modulation means (LCOS), depending on the phase deviation map displayed, the angle a can then be adjusted.
  • LCOS matrix modulation means
  • each of said main propagation axes A of said offset laser beams describes an angle of between 0.005 ° and 1 ° with respect to a main propagation axis A being adjacent thereto, preferably 0.01 ° and 0.5 °, even more preferably between 0.05 and 0.2 °.
  • this means that the spacing between two adjacent offset laser beams on a workpiece (at the focal point of the focusing means) is between 17 pm and 875 pm.
  • the spacing is between 87 ⁇ m and 350 ⁇ m.
  • one of the aims of the present invention is to provide an optical laser machining system with a device making it possible to adapt the machining laser beams in real time and independently of one another.
  • the separation means are matrix modulation means, preferably matrix modulation means in reflection.
  • the laser machining optical system makes it possible to offer great adaptability of the patterns which can be machined.
  • the invention allows great adaptability of the machining obtained by virtue of the separation of the source laser beam by the optical matrix modulation means into a plurality of laser beams. separated.
  • it is possible to modulate in real time the dimensions and position of the plurality of separate laser beams formed by the optical matrix modulation means.
  • Such adaptability of the pattern to be machined in real time is implemented in a relatively simple manner because the invention allows the separation into a plurality of beams upstream of the beam shifting means allowing the precession of the latter on the workpiece. .
  • the matrix optical modulation means is a spatial light modulator also known with the acronym SLM.
  • SLM spatial light modulator
  • Such an SLM can operate in reflection or transmission in order to interact with a source beam.
  • An SLM makes it possible, for example, to spatially modify: the amplitude and / or the phase and / or the polarization of a beam having interacted with the optical matrix modulation means.
  • the optical matrix modulator is a matrix phase modulator of the liquid crystal on silicon (LCOS SLM) type.
  • An SLM is preferably of the electrically addressed liquid crystal matrix type.
  • the first embodiment is particularly advantageous because it allows the use of matrix modulation means of relatively small area because illuminated with a fixed laser beam.
  • the matrix modulation means upstream of the spatial shift unit, their programming is particularly easy because they are illuminated with a fixed beam. If the matrix modulation means were positioned downstream of the spatial shift means, as is the case in DE 10 2014 200 633 B3, then the matrix modulation means would have to be modulated in real time in order to have a separation of beam for all of the beam shift positions thereon.
  • said matrix modulation means are matrix phase modulation means, preferably matrix phase modulation means in reflection.
  • the matrix optical modulation means is an active optical element which makes it possible to spatially modulate laser radiation.
  • the matrix modulation means makes it possible to modify the shape or the intensity of the beam by selectively modulating the interaction of the source laser beam with the matrix of pixels of the matrix optical modulation means.
  • the display of a phase modulation map by the matrix optical modulation means makes it possible to separate by diffraction, a plurality of beams from a single source laser beam (collimated).
  • the matrix optical modulation means allows modulation of the phase in reflection, and therefore the diffraction of the source beam into a plurality of beams by reflection.
  • An advantage of the first embodiment is to use a matrix optical modulation means which induces only a negligible divergence on the plurality of diffracted beams, which does not require the use of collimation / focusing means between the means. matrix optical modulation and spatial shifting means in order to be able to transport the beam to the workpiece.
  • said reflection matrix phase modulation means are an LCOS, in that they are able to separate said linearly polarized source laser beam into said plurality of laser beams separated.
  • said separation means comprise a fixed diffractive optical element for beam shaping.
  • the shaping of the laser beam corresponds to a separation of the laser beam into a plurality of separate laser beams.
  • a fixed diffractive optical element is for example a DOE.
  • the fixed diffractive optical element is a diffractive optical element in transmission.
  • the fixed diffractive optical element is a first diffractive optical element fixed in reflection.
  • the device further comprises a second diffractive optical element fixed in reflection so that said laser beam describes at least one reflection on each of the first and second diffractive optical elements in reflection, preferably at least two reflections on each of the first and second diffractive optical elements in reflection.
  • At least two reflections of the source beam on two diffractive optical elements make it possible to have better control of the separation of the plurality of separate laser beams. Also, this allows for better control of the depth of field when the plurality of separated laser beams are then focused.
  • this embodiment of the invention makes it possible to obtain a much greater depth of field in comparison with the depth of field obtained during a simple interaction of the beam with a diffractive optical element.
  • the spatial shift unit is configured such that each shifted laser beam is able to describe a circle around their respective main propagation axes A, in a plane perpendicular thereto.
  • the spatial shift unit is configured so that each shifted laser beam is able to describe one or more lines in a plane perpendicular to their respective main propagation axes A.
  • the line (s) lie in a plane perpendicular to the main axes of propagation A, regardless of the orientation of this line (s) in this plane.
  • the spatial shift unit is able to maintain the same polarization between said plurality of collimated laser beams and said plurality of shifted laser beams.
  • the spatial shift unit is able to maintain the same polarization between the plurality of collimated laser beams and the plurality of shifted laser beams.
  • This property of the spatial shift unit is particularly important because it makes it possible to be able to spatially shift laser beams separated by separation means that use the polarization of the light in order to separate them.
  • this embodiment makes it possible to modify the spatial shift of separate laser beams not having a fixed polarization in time.
  • said spatial shift unit comprises:
  • first lateral shift unit for obtaining a laser beam shift in a first direction X in a plane perpendicular to said main propagation axis A; - a second lateral shift unit for obtaining a laser beam shift in a second direction Y in a plane perpendicular to said main propagation axis A; said X and Y directions being orthogonal to them; said first and said second lateral shift unit are optically coupled so that they are able to shift said plurality of collimated laser beams to obtain a plurality of shifted laser beams, each shifted laser beam being adapted to describe a circle around their axes main propagation axes A, in a plane perpendicular to their main propagation axes A.
  • said first and / or said second lateral shift unit comprises a blade capable of being rotated so as to shift said plurality of collimated laser beams to obtain a collimated beam shift in an X direction and / or Y respectively in a plane perpendicular to said main axes of propagation A.
  • said first and / or said second lateral shift unit comprises:
  • an optical return system configured to redirect a first input reflection on said mobile mirror of the plurality of collimated laser beams towards said mobile mirror so as to obtain, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror, an offset of each beam laser collimated in an X and / or Y direction respectively.
  • the optical feedback system comprises:
  • a first and a second fixed mirror configured so: o that a first input reflection of the plurality of laser beams collimated on said mobile mirror is directed towards said first fixed mirror, o that a second reflection on said first mirror fixed is directed towards said second fixed mirror, o that a third reflection on said second fixed mirror is directed towards said movable mirror, and, o that a fourth output reflection on said movable mirror, makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said movable mirror, an offset of each laser beam collimated in a first direction X or a second direction Y with respect to their respective main axes of propagation A.
  • the first and the second lateral shift unit each comprise:
  • a first mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space
  • a second mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space; the normals of the first and second movable mirrors being parallel for all the possible positions and orientations of the first and second movable mirrors, and, the first and second movable mirrors being configured such that: a first input reflection of the plurality of laser beams collimated on said first movable mirror is directed towards said second movable mirror; a second reflection on said second mobile mirror makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first and second mobile mirrors, a plurality of beams offset laterally in an X direction; a third reflection of said plurality of laterally shifted beams on said first movable mirror is directed towards said second movable mirror; that a fourth reflection on said second mobile mirror makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first and second mobile mirrors of said first and second lateral shift unit, a plurality of shifted laser beams, each shifted laser beam being suitable in describing a circle
  • the first and second lateral shift units are defined according to the embodiment defined in paragraph [0035] or according to the embodiment defined in paragraph [0036].
  • the first and second lateral offset units are defined according to the embodiment defined in paragraph [0032]
  • the lateral shift unit comprises:
  • a second mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space, and in that it comprises a plate positioned between said first and said second mobile mirror so that a first reflection on said first mirror movable is directed towards said second movable mirror passing through said blade.
  • the spatial shift unit comprises:
  • a first mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space
  • the spatial shift unit comprises:
  • an optical return system configured to redirect a first reflection of said plurality of beams collimated on said mobile mirror, towards said mobile mirror so as to obtain, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror, a plurality of offset laser beams, each beam spatially offset laser being able to describe a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
  • the optical return system is a retro-reflection system, preferably a retro-reflector.
  • said spatial shift unit comprises:
  • a mirror o having an essentially planar reflection surface defined by a normal to obtain a first plurality of reflected laser beams from said plurality of collimated laser beams, o mobile such that its normal is capable of describing a trajectory in a three-dimensional space ; said spatial shift unit being configured such that said plurality of collimated laser beams and said normal of said mirror are separated by an angle between 0 ° and 15 °, preferably between 0.01 ° and 10 °, preferably between 0, 1 ° and 8 ° and even more preferably between 0.1 ° and 3 °, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror;
  • a retro-reflection system o positioned relative to the mobile mirror to obtain, from the first plurality of reflected laser beams, a second plurality of laser beams incident to the mobile mirror for all the positions and orientations of said mobile mirror, to obtain the plurality of laser beam shifted from a reflection of the second plurality of laser beams incident on the mobile mirror, and able to provide the second plurality of laser beams incident on the mobile mirror, parallel to the first plurality of laser beams reflected for all possible positions and orientations of the mobile mirror.
  • the optical device comprises a set of optical alignment and / or resizing of the source beam placed upstream of the optical matrix modulation means.
  • a set of alignment and / or resizing optics allows optimum use of the separation means and in particular of the optical matrix modulation means and, for example, of an optical matrix beam modulator.
  • the dimensions of the source laser beam make it possible to illuminate a large portion of the active surface of the optical matrix modulator.
  • the dimensions of the source laser beam are smaller than the dimensions of the matrix optical beam modulator.
  • the source laser beam has a diameter of between 5 mm and 10 mm on the matrix optical modulation means.
  • the source laser beam makes it possible to illuminate more than 75% of the active surface of the optical matrix modulator, more preferably more than 80%.
  • one of the aims of the present invention is to provide an optical system allowing rapid and high quality machining on the same part.
  • an optical system for laser machining comprising:
  • - Focusing means configured to focus each offset laser beam on a workpiece.
  • the optical system of the invention further comprises a system for adjusting the collimation which makes it possible to adapt more easily. at different target thickness, sample.
  • the laser source makes it possible to generate a coherent laser beam.
  • the ultrashort pulse laser source is able to emit a collimated source beam having a fixed polarization over time.
  • one of the aims of the present invention is to provide a method for generating laser beams allowing rapid and high quality machining on the same part.
  • the inventors propose a method for providing a plurality of laser beams offset from a plurality of separate laser beams for machining a part and comprising the following steps: a. providing an ultrashort pulse laser source to generate a source laser beam; b. providing separation means controlled by a control unit; vs. providing a spatial shift unit and focusing means; d. controlling said separation means to separate a source laser beam into a plurality of separate laser beams, each of the separate laser beams being adapted to propagate along different propagation axes. e.
  • each shifted laser beam is able to propagate around a main propagation axis A and is able in describing a movement around the main axis of propagation A f.
  • focusing using the focusing means each laser beam shifted on a workpiece in the direction of its own propagation axis.
  • the source laser beam is preferably a coherent laser beam.
  • the source laser beam has a fixed polarization over time.
  • the separation means are matrix modulation means, and even more preferably, matrix phase modulation means.
  • the separation means comprise an array of pixels controlled to display a phase modulation map so that interaction of said source laser beam with said phase modulation pattern generates said plurality of separate laser beams.
  • the modulation pattern is configured to separate the source laser beam into nine separate beams.
  • - Fig.1 shows an embodiment of the device of the system according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of the device of the system according to the invention
  • FIG. 3 shows an embodiment of the system according to the invention
  • FIG. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e show embodiments of a spatial shift unit included in the device
  • Figs. 6, 7A, 7B, 8A, 8B show embodiments of the separation means included in the device.
  • the optical device 1 comprises separation means 30 making it possible to separate a source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301.
  • the source laser beam is preferably generated by a laser source 10.
  • the beam laser source 101 is a collimated laser beam.
  • the plurality of separated laser beams 301 is obtained by means of the separation means 30 which make it possible to separate the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301 in the direction of the spatial 50 or lateral shift unit 50x, 50y.
  • the separation means 30 make it possible to maintain the collimated appearance of the plurality of separated laser beams 301.
  • the plurality of laser beams 301 separated after their separation by the separation means 30 are not parallel to each other.
  • the plurality of separated laser beams 301 after their separation by the separation means 30 are not parallel to the direction of propagation of the source laser beam 101.
  • Figure 1 shows an optical device 1 comprising a lateral shift unit 50X, 50Y for obtaining from said plurality of separate laser beams 301, a plurality of laser beams shifted 501 in a linear translation in a plane perpendicular to said axis of main propagation A as indicated by the double arrow (the direction of which in the plane of the figure is given by way of example).
  • Linear translation is obtained on either side of a main propagation axis A for each offset laser beam 501.
  • Each laser beam is laterally offset in a direction around the main propagation axis A.
  • Each offset laser beam describes a movement - for example along the double arrow - around the main axis of propagation A.
  • each laser beam is along one or more lines in a plane perpendicular to the respective main axes of propagation A.
  • the line (s) lie in a plane perpendicular to the main axes of propagation A, regardless of the orientation of this line (s) in this plane.
  • Figure 2 shows an optical device 1 comprising a spatial shift unit 50 for obtaining from said plurality of separate laser beams 301, a plurality of shifted laser beams 501, each shifted laser beam being shifted in a circular translation in a plane perpendicular to said main axis of propagation A as indicated by the curved arrow.
  • Each laser beam is laterally offset around the main propagation axis A.
  • Each offset laser beam describes a movement along the curved arrow around the main propagation axis A. The movement of each laser beam is in a circle around their respective main axes of propagation A, in a plane perpendicular to them.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the system 100 of the invention.
  • the optical machining system 100 comprises separation means 30 for separating (shaping) the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301.
  • the source laser beam 101 being preferably collimated, the separation means 30 make it possible to maintain a acceptable collimation so that each of the separate laser beams of the plurality of separate laser beams 301 can be considered to be collimated.
  • the plurality of separate laser beams 301 are then directed toward the spatial (lateral) shift unit 50 adapted to spatially (laterally) shift each of the plurality of separate beams 301.
  • FIG. 3 is shown a spatial offset according to a circle in a plane perpendicular to a main propagation axis A.
  • the particularity of this spatial (lateral) offset unit 50 is to allow conservation of the same polarization between the plurality of separate laser beams 301 and the plurality of offset laser beams 501.
  • the machining optical system 100 also comprises focusing means 70 - preferably a single optical element common to all of the offset beams and preferably telecentric - for focusing the plurality of offset laser beams. on a workpiece 202, so that each offset laser beam is focused in the direction of its own propagation axis. Downstream of the focusing means 70, the angle between each of the offset laser beams and a normal of the upper surface of the workpiece is non-zero (or different from 0 °).
  • the spatial shift preferably the rotational movement of each of the beams constituting the plurality of offset laser beams 501 around their own propagation axis, is generated by the spatial shift unit 50 upstream of the focusing means 70, this which makes it possible to have an angle of attack of the part and to produce a precession movement of each beam of the plurality of offset laser beams 501 downstream of the focusing means 70.
  • the precession movement of each of the offset laser beams 501 is preferably produced at a point, a spot or a small area on a substrate 201 intended to be structured or machined.
  • the system 100 comprises displacement means 160 making it possible to move at least one part or part 202 relatively with respect to the plurality of offset laser beams 501.
  • the displacement means 160 make it possible for example to move the substrate in the directions 101, 102. and 103.
  • the directions 101, 102 and 103 preferably defining a three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • the directions 101 and 102 defining for example an X direction and a Y direction.
  • the Z direction 103 defines the direction of the main axis A and corresponds to a normal to the upper surface of the part.
  • the plurality of offset laser beams 501 are focused by the focusing means 70, so that the angle of attack of the offset laser beams 501 on the workpiece 202 is not parallel to a normal of the upper surface. of the part 202. This therefore makes it possible to obtain very straight drilling or cutting faces or with a controlled taper.
  • the system 100 of the invention makes it possible to machine very close positions on a (single) part to be machined 202.
  • the focusing means 70 preferably a single optical element and preferably telecentric - focus the plurality of offset laser beams on the (single) part to be machined 202, so that each of the offset laser beams is focused in the direction of its own propagation axis. Downstream of the focusing means 70, the angle of attack between each of the offset laser beams and a normal of the upper surface of the workpiece is non-zero (or different from 0 °). The plurality of offset laser beams 501 are focused by the focusing means 70, so that the angle of attack of the offset laser beams 501 on the workpiece 202 to be machined is not parallel to a normal of the upper surface of the machine.
  • the invention is particularly well suited to the structuring of a substrate with patterns having a negative taper, for example lines having a negative taper.
  • Such lines having a negative taper are particularly advantageous for assembly applications by mechanical anchoring where a fusible material of a part to be assembled is then melted in the negative taper groove and then cooled in order to obtain a good mechanical anchoring.
  • FIG. 4a shows one embodiment of a spatial (lateral) shift unit 50.
  • the separated laser beam 301 in the lateral shift unit 50 is a laser beam generated by a laser source 10 and traveling from side to side. preferably outside the side shift unit 50 before entering it.
  • the lateral shift unit 50 comprises a mirror 119 which enables to obtain a first laser beam reflected 123 by the reflection of the incident laser beam 14.
  • the lateral shift unit 50 also comprises a retro-reflection system 121 which enables to obtain. redirecting the first reflected laser beam 123 onto the mirror 119.
  • the second incident laser beam 18 in the direction of the mirror 119 is obtained by the passage of the first reflected laser beam 123 into the retro-reflection system 121.
  • the second incident laser beam 18 is then reflected by mirror 119 and forms a plurality of offset laser beams 501.
  • the lateral shift unit 50 is configured such that the shifted laser beam 501 can be spatially shifted relative to the separated laser beam 301 while remaining parallel to the direction of the separated laser beam 301 upstream of the focusing means. 70.
  • the separated laser beam 301 and the shifted laser beam 501 are transversely shifted.
  • the mirror 119 can perform a complete rotation around an axis of rotation 150 and drive means 16 allow the mirror 119 to be rotated about its axis of rotation 150.
  • the lateral shift unit 50 is configured so that the first incident laser beam 301 and the normal 126 to the mirror 19 are separated by an angle 115 of between 0 ° and 15 ° for all the possible positions and orientation of the movable mirror 119. This angle 115 is not shown to scale in FIG. 4a for the sake of clarity of the figure.
  • the spatial shift unit 50 is configured such that a change in position between the mirror 119 and the retro reflection system 121 allows to induce a variation in the offset between the separated laser beams 301 and shifted 501. In Figure 4a, depending on the angular position of the movable mirror 119, the offset laser beam 501 will follow a different path.
  • each of the trajectories of the offset laser beam 501 obtained for each of the angular positions of the mobile mirror 119 are parallel.
  • the optical machining system also comprises focusing means 70 for focusing each offset laser beam 501 after the lateral offset (around a main propagation axis A which is specific to it) of the plurality of beams offset 501 by the unit. spatial offset 50 on a part or a workpiece 201.
  • each of the offset laser beams 501 makes it possible to producing the precession movement of the offset laser beam 501 downstream of the focusing means 70; downstream of the focusing means 70, each offset laser beam is focused on the workpiece in the direction of its own propagation axis.
  • the precessional motion of each of the shifted laser beams 501 is preferably produced at a point, spot, or small area on a substrate 201 intended to be patterned or machined.
  • the angle of attack of offset laser beams 501 on workpiece 202 is not parallel to a normal of the top surface of workpiece 202; this therefore makes it possible to obtain very straight drilling or cutting faces or with a controlled taper.
  • the precession movement is illustrated in Figures 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d and 5e by arrows describing a portion of a circle.
  • the movement of the offset laser beam 501 along a line (or more lines) is illustrated by a double arrow in FIG. 1, 4c, 4d, 4th.
  • Figure 4b shows a spatial shift unit 50 for spatially shifting an incoming laser beam 301 (301 ') into a shifted laser beam 501 (501') having a main propagation axis A and capable of describing a circle in a plane perpendicular to this main axis of propagation A.
  • This spatial shift unit 50 includes a first lateral shift unit 50X and a second lateral shift unit 50Y configured such that:
  • the first 50X lateral shift unit makes it possible to shift the incoming beam 301 (301 ’) into a laterally shifted beam 302 (302’) in an X or Y direction in a plane perpendicular to the main propagation axis A, and,
  • the second lateral shift unit 50Y makes it possible to shift the laterally shifted beam 302 (302 ') in the X or Y direction not shifted by the first lateral shift unit 50X into an shifted beam 501 (501') having a propagation axis principal A and capable of describing a circle in a plane perpendicular to this principal axis of propagation A.
  • the laterally shifted beam 302 (302 ’) is able to move along a line in a plane perpendicular to this main propagation axis A.
  • Figure 4c shows a (first or second) side shift unit 50X, 50Y comprising a blade 410 having a refractive index greater than air or vacuum.
  • the blade 410 is tilted (i.e. orientable about an axis) so that for all of its orientations, the separate laser beams 301 or the laterally shifted beams 302 are transmitted by the blade 410.
  • the blade 410 is switched from a first position to a second position, the separated laser beams 301 and / or the laterally shifted laser beams 302 are shifted laterally in a line, or in a circle if the beam 302 was already shifted in a line when it was passage in the blade 410.
  • the tilt corresponds to tilting the blade 410 so that the separate laser beams 301 or the laterally shifted beams 302 have a varying angle of incidence on the blade 410.
  • the rounded arrow schematically represents the trajectory of the tilt of the blade 410.
  • the blade 410 in solid lines represents a first blade position and the blade 410 in broken lines represents a second position of the blade 410.
  • the tilt of the blade 410. is generated between the first and second blade position 410.
  • the split laser beams 301 or the laterally shifted laser beams 302 when shifted by the blade 410 to the first position are shown in solid lines and when shifted by the blade 410 in broken lines, are shown in broken lines.
  • the main axis of propagation A is not shown.
  • Figure 4d shows (first or second) lateral shift unit 50X, 50Y comprising a movable mirror 401 (the movable mirror is preferably tiltable, that is to say orientable about an axis), a first 402 and a second fixed mirror 403 configured such that: that a second reflection on the first fixed mirror 402 is directed towards the second fixed mirror 403, o that a third reflection on the second fixed mirror 403 is directed towards the movable mirror 401, and, o that a fourth output reflection on said movable mirror 401, makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of the movable mirror, a laser beam 302, 501 in an X or Y direction, or X and Y respectively.
  • the laser beams coming from the reflections on the mobile mirror 401 and the second 402 and third 403 mirrors are for example in the same plane.
  • the orientations of the mirrors can be adjusted so as to modify the paths of the separate laser beams 301, or laterally offset 302 or offset 501.
  • the main propagation axis A is not shown.
  • Figure 4e shows a (first or second) lateral shift unit 50X, 50Y comprising a first movable mirror 421 X, 421 Y and a second movable mirror 422X, 422Y so that their normals are able to describe a trajectory in a two-dimensional space.
  • the first 421 X, 421 Y and second 422X, 422Y movable mirrors are movable so that their surfaces or normals are always parallel.
  • the movement of the first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) mobile mirrors is synchronized.
  • the first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) movable mirrors are moved so that their respective surfaces are always parallel.
  • the laterally offset beams 302, or offset 501 are always parallel to each other.
  • the laterally offset laser beam 302, or offset 501 is obtained for all possible positions and orientations of said first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) movable mirrors.
  • the beam shift obtained by the first 50X or the second 50Y lateral shift unit is preferably along a line, i.e. the movement or scanning of the laterally shifted laser beam 302 occurs along a line. line.
  • the main axis of propagation A is not shown.
  • Figure 5a shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first 50X and a second 50Y lateral shift units as described in Fig. 4th.
  • the separate laser beam 301 is laterally shifted by the first lateral shift unit 50X, into a laterally shifted beam 302.
  • the laterally shifted beam 302 is shifted such that for all positions of the first 421 X and second 421 Y mirrors, the shifted beam laterally 302 sweeps a straight line. This straight line follows a first axis X in a plane perpendicular to the propagation of the laterally shifted beam 302.
  • the laterally shifted beam 302 then enters a second lateral shift unit 50Y allowing it to be shifted in a second direction Y which has preferably not been shifted by the first lateral shift unit 50X.
  • the laterally shifted beam 302 is then laterally shifted by the second lateral shift unit 50Y, into a spatially shifted beam 501 as a result of the reflection of the laterally shifted beam 302 on the first 421 Y and second 422Y movable mirrors of the second lateral shift unit 50Y.
  • the spatially shifted beam 501 thus obtained can describe a circle in a plane perpendicular to the main propagation axis A (not shown), when the first 50X and second 50Y lateral offset units are coordinated in a coordinated fashion. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the separated source laser beam 301 and the spatially shifted laser beam 501.
  • Figure 5b shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first movable mirror 431 and a second movable mirror 432 so that their normals are able to describe a trajectory in a three-dimensional space.
  • the first 431 and second 432 movable mirrors are movable so that their surfaces or normals are always parallel.
  • a separate incoming source beam 301 directed towards the first movable mirror 431 undergoes a first input reflection of the laser beam on said first movable mirror 431, this reflection is directed towards said second movable mirror 432, so that a second reflection on said second mobile mirror 432 makes it possible to obtain a spatially offset laser beam 501 having a main propagation axis A (not shown), said spatially offset laser beam 501 being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A.
  • the offset laser beam 501 is obtained for all the possible positions and orientations of said first 431 and second 432 mobile mirrors.
  • the resulting beam shift preferably describes a circle, i.e.
  • FIG. 5c shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising the lateral displacement unit 50X, 50Y of Figure 4e in which, a tiltable blade 410 is inserted between the first 421 and second 422 mirrors movable (tiltables) - tiltable meaning orientable around an axis.
  • first 421 and second 422 tiltable mirrors make it possible to move the laser beam in an X or Y direction
  • the tiltable blade then makes it possible to move the same laser beam in a Y or X direction respectively.
  • This configuration could be envisaged by positioning the blade 410 upstream of the first movable mirror 421 or downstream of the second movable mirror 422.
  • the configuration shown in FIG. 5c is nevertheless particularly compact.
  • the combination of the two movable mirrors (tiltable) 421, 422 and the movable blade (410) (tiltable) makes it possible to obtain a spatially shifted laser beam having a main propagation axis A (not shown) and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A, thanks to the synchronization of the movements of the first 421 and second 422 mobile mirrors and of the mobile blade 410.
  • This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the source laser beam 101 at the input and the spatially shifted laser beam 501 at the output.
  • the embodiment of FIG. 5c is a combination of the embodiments of Figs. 4c and 4th.
  • Figure 5d shows an embodiment of a spatial shift unit 50 including an improvement of the side shift unit 50X, 50Y shown in Fig. 4c.
  • the improvement lies in the setting in motion of the blade 410.
  • the blade 410 is set in motion so that its normal describes a trajectory in three-dimensional space, for example such that its normal describes a circle.
  • its normal describes a circle around an axis passing through the point of incidence of a separate beam 301 with the blade 410.
  • the axis is not parallel to the separated beam 301, that is to say , not merged with the separated beam 301.
  • Such an axis is represented by the dashed line.
  • This embodiment of a spatial shift unit 50 which makes it possible to obtain a plurality of spatially shifted laser beams 501, having a main propagation axis A and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main axis of propagation A, in particular when the normal of the blade 410 describes a circular path around the axis.
  • This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between said source laser beam 101 and the spatially shifted laser beam 501.
  • Figure 5e shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first wedge prism 441 and a second wedge prism 442, each of the two wedge prisms 441, 442 being able to be rotated around an axis as shown in FIG. 5th.
  • the two wedge prisms 441, 442 are rotated synchronously. Preferably, they are rotated so that the sum of their thicknesses at any point in a direction parallel to their axis of rotation is equal.
  • the two wedge prisms 441, 442 have identical wedge prism angles.
  • the passage of the laser beam through the two wedge prisms 441, 442 during their synchronized rotations makes it possible to obtain a spatially shifted laser beam 501 having a main propagation axis A and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A.
  • This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the separated laser beam 301 at the input and the spatially shifted laser beam 501 at the output.
  • Figure 6 shows separation means 30 comprising a first reflective diffractive optical element 37 and a second reflective diffractive optical element 38.
  • the first 37 and the second 38 reflective diffractive optical elements each comprise a diffraction grating for diffract a laser beam in reflection.
  • the source laser beam 101 is directed towards the diffraction grating of the first diffractive optical element 37 in reflection, the diffracted and reflected beam is then directed towards the second optical element in reflection 38 where it is again diffracted and reflected in a plurality of beams.
  • separate laser 301 In another embodiment of the separation means of FIG.
  • the source laser beam 101 is reflected and diffracted at least twice on each of the first 37 and second 38 reflective diffractive optical elements so that a plurality of separate laser beams 301 are generated by the separation means 30. At least two reflections of the source beam 101 allow better control of the separation of the plurality of separate laser beams 301, and, in particular, better control of the depth of field when the plurality of separate laser beams 301 is then focused.
  • FIG. 7A shows separation means 30 comprising a transmission diffractive optical element 36.
  • a transmission diffractive element 36 comprises a diffraction grating on at least one of its surfaces.
  • a transmission diffractive element 36 is made of a material transparent to the source laser beam 101.
  • the transmission diffractive element 36 allows the source laser beam 101 to be diffracted into a plurality of separate laser beams 301.
  • Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagating in a direction which is specific to them. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle ⁇ between them.
  • FIG. 7B shows separation means 30 comprising a reflection diffractive optical element 37.
  • a reflection diffractive element 37 comprises a diffraction grating on its reflection surface.
  • the reflective diffractive element 37 makes it possible to diffract the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301.
  • Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagates in a direction of their own. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle ⁇ between them.
  • FIG. 8A shows separation means 30 comprising transmission matrix modulation means 35.
  • Transmission matrix modulation means 35 comprise a matrix of pixels capable of being traversed by the source laser beam 101.
  • the pixel matrix is configured to display a phase modulation map (a diffractive pattern) making it possible to diffract the beam.
  • laser source 101 during the transmission thereof through the displayed phase modulation map, in a plurality of separate laser beams 301.
  • Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagate in a direction which is theirs. is clean.
  • two separate laser beams have directions which describe an angle ⁇ between them.
  • FIG. 8B shows separation means 30 comprising reflection matrix modulation means 39.
  • Reflection matrix modulation means 39 comprise a pixel matrix making it possible to reflect the source laser beam 101.
  • the pixel matrix is configured to display a phase modulation map (a diffractive pattern) making it possible to diffract the laser beam.
  • source 101 during the reflection thereof on the displayed phase modulation map, in a plurality of separate laser beams 301.
  • Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagate in a direction which is specific to them.
  • two separate laser beams have directions which describe an angle ⁇ between them.
  • the present invention is not limited to the examples illustrated and / or described above.
  • the use of the verbs "to understand”, “to include”, “to include”, or any other variant, as well as their conjugations, can in no way exclude the presence of elements other than those mentioned.
  • the use of the indefinite article “a”, “a”, or of the definite article “the”, “the” or “”, to introduce an element does not exclude the presence of a plurality of these elements . Reference numbers in the claims do not limit their scope.
  • the laser machining optical system according to the invention makes it possible to machine several patterns simultaneously on the same part more simply and more robustly.
  • the system includes
  • an ultrashort pulse laser source 10 for generating a source laser beam 101
  • Focusing means 70 configured to focus each laser beam shifted on a workpiece 201 in the direction of its own propagation axis.

Abstract

Optical system for laser machining, which system enables simpler and more reliable machining of several patterns simultaneously on the same part. The system of the invention comprises - an ultra-short pulse laser source for generating a source laser beam (101); - a device (1) with - separation means (30) for separating a source laser beam (101) into a plurality of separated laser beams (301), such that each of the separated laser beams (301) is directed in a direction of propagation specific thereto; - a spatial offsetting unit (50, 50X, 50Y) for obtaining, from said plurality of separated laser beams (301), a plurality of offset laser beams (501) such that each offset laser beam (501) can propagate around a main axis of propagation A specific thereto and is capable of describing a movement around the main axis of propagation A; - focusing means (70) configured to focus each offset laser beam on a workpiece in the direction of the axis of propagation specific thereto.

Description

Système optique d’usinage laser Laser machining optical system
Domaine technique Technical area
[0001] Selon un aspect, l’invention se rapporte à un système optique d’usinage laser. Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à une méthode pour fournir une pluralité de faisceaux laser décalés pour l’usinage d’une pièce. [0001] In one aspect, the invention relates to a laser machining optical system. In another aspect, the invention relates to a method for providing a plurality of offset laser beams for machining a workpiece.
Etat de la technique State of the art
[0002] Des sources laser à impulsions ultra-courtes ayant des puissances moyennes dépassant la centaine de watts et permettant d’atteindre des puissances crêtes de l’ordre du giga watt (présentant dès lors des énergies par puise supérieures à 1 mJ) sont maintenant disponibles sur le marché. Celles-ci permettent théoriquement une augmentation de la productivité grâce à un accroissement de la vitesse d’usinage. Cependant, l’utilisation de telles sources laser pour l’usinage d’une pièce, sans baisser la puissance moyenne de la source laser, n’est en général pas possible, à cause d’effets thermiques sur la pièce pouvant mener à la déformer (voire la détruire), l’oxyder, ou la modifier d’un point de vue structurel. Ultra-short pulse laser sources having average powers exceeding one hundred watts and making it possible to reach peak powers of the order of giga watt (therefore having energies per pulse greater than 1 mJ) are now available in the market. These theoretically allow an increase in productivity thanks to an increase in the machining speed. However, the use of such laser sources for machining a part, without lowering the average power of the laser source, is generally not possible, because of thermal effects on the part which can lead to deforming it. (or even destroy it), oxidize it, or modify it from a structural point of view.
[0003] Ces effets thermiques sont d’autant plus néfastes lorsqu’il est désiré d’usiner sur une même pièce, des zones très proches les unes des autres. En effet, l’usinage d’une zone peut être influencé par échauffement lié à l’usinage d’une zone adjacente : la chaleur générée lors de l’usinage d’une telle zone adjacente n’a pas le temps de se dissiper lors de l’usinage d’une nouvelle zone. [0003] These thermal effects are all the more harmful when it is desired to machine on the same part, areas very close to each other. Indeed, the machining of a zone can be influenced by heating linked to the machining of an adjacent zone: the heat generated during the machining of such an adjacent zone does not have time to dissipate during the machining. machining a new area.
[0004] Les effets thermiques dus à l’utilisation d’une source laser de puissance élevée peuvent être réduits en irradiant de plus grandes zones avec un puise ayant une même énergie d’impulsion. Cependant, pour de nombreuses applications, en particulier pour le micro-usinage au laser, il est désiré d’utiliser des faisceaux d’usinage de petite taille pour obtenir des précisions géométriques élevées. [0005] Les procédés d’usinage au laser utilisent désormais davantage des têtes de balayage (par exemple : moyens de déflexion, scanner) plutôt que des moyens de déplacement de la cible afin de parcourir la surface à usiner avec le faisceau laser. Ce choix est avant tout suivi pour des raisons de facilité d’utilisation et de vitesse d’usinage. Cependant, en raison de la distribution généralement gaussienne du faisceau laser, l’utilisation d’un scanner entraîne des usinages dont les faces de découpe sont coniques : ces faces de découpe ne sont donc pas perpendiculaires à la surface d’attaque. Pour certaines applications, cela n’est pas acceptable. [0004] The thermal effects due to the use of a high power laser source can be reduced by irradiating larger areas with a pulse having the same pulse energy. However, for many applications, in particular for laser micromachining, it is desired to use small size machining beams to achieve high geometric accuracies. Laser machining methods now use more scanning heads (for example: deflection means, scanner) rather than means for moving the target in order to travel the surface to be machined with the laser beam. This choice is above all followed for reasons of ease of use and machining speed. However, due to the generally Gaussian distribution of the laser beam, the use of a scanner results in machining of which the cutting faces are conical: these cutting faces are therefore not perpendicular to the attack surface. For some applications this is not acceptable.
[0006] Afin de contrôler ou de supprimer la conicité des faces de découpe, des dispositifs de précession ont étés développées. Ces dispositifs de précession permettent de contrôler l’angle d’attaque du faisceau laser sur la cible à usiner. Cette maîtrise de l’angle d’attaque permet de mieux contrôler la conicité des faces de découpe. In order to control or eliminate the taper of the cutting faces, precession devices have been developed. These precession devices make it possible to control the angle of attack of the laser beam on the target to be machined. This control of the angle of attack allows better control of the taper of the cutting faces.
[0007] DE 10 2014 200 633 B3 décrit un système d’usinage permettant une répartition de la puissance d’une source laser sur une zone élargie, en divisant un faisceau laser décalé spatialement en une pluralité de faisceaux secondaires décalés spatialement. Ce document décrit également des moyens de contrôle de l’angle d’attaque de la pluralité des faisceaux secondaires sur une pièce à usiner. Néanmoins, le dispositif d’usinage décrit dans DE 10 2014 200 633 B3 est complexe à mettre en oeuvre, spécifique à un type d’usinage et difficile à adapter aux évolutions de puissance des sources laser. DE 10 2014 200 633 B3 describes a machining system for distributing the power of a laser source over an enlarged area, by dividing a spatially shifted laser beam into a plurality of spatially shifted secondary beams. This document also describes means for controlling the angle of attack of the plurality of secondary beams on a workpiece. Nevertheless, the machining device described in DE 10 2014 200 633 B3 is complex to implement, specific to a type of machining and difficult to adapt to changes in the power of the laser sources.
Résumé de l’invention Summary of the invention
[0008] Selon un aspect, un des buts de la présente invention est de proposer un système optique d’usinage laser permettant d’usiner sur une même pièce plus simplement et de façon plus robuste plusieurs motifs simultanément. [0009] À cet effet, les inventeurs suggèrent un système optique d’usinage laser, comprenant : [0008] According to one aspect, one of the aims of the present invention is to provide an optical laser machining system making it possible to machine several patterns simultaneously on the same part more simply and in a more robust manner. [0009] To this end, the inventors suggest a laser machining optical system, comprising:
- une source laser à impulsions ultracourtes pour générer un faisceau laser source; - an ultrashort pulse laser source for generating a source laser beam;
- un dispositif comprenant o des moyens de séparation, pour séparer un faisceau laser source en une pluralité de faisceaux laser séparés, de sorte que chacun des faisceaux laser séparés est dirigé selon une direction de propagation qui lui est propre; o une unité de décalage spatial pour obtenir à partir de ladite pluralité de faisceaux laser séparés une pluralité de faisceaux laser décalés de sorte que chaque faisceau laser décalé puisse se propager autour d’un axe de propagation principal A qui lui est propre et soit apte à décrire un mouvement autour de l’axe de propagation principal A ; a device comprising o separation means, for separating a source laser beam into a plurality of separate laser beams, so that each of the separated laser beams is directed in a direction of propagation which is specific to it; a spatial shift unit for obtaining from said plurality of separate laser beams a plurality of shifted laser beams so that each shifted laser beam can propagate around a main propagation axis A which is specific to it and is suitable for describe a movement around the main axis of propagation A;
- des moyens de focalisation configurés pour focaliser les faisceaux laser décalés sur une pièce à usiner en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. - focusing means configured to focus the laser beams shifted on a workpiece in the direction of its own propagation axis.
[0010] L’invention permet d’obtenir une grande qualité d’usinage grâce à un décalage et un mouvement de chacun des faisceaux autour de leur axe de propagation propre avant focalisation, permettant après focalisation sur la pièce, de focaliser (ou rediriger) les faisceaux en direction de leur axe de propagation pour avoir un angle d’attaque non nul de chaque faisceau sur la pièce. Le système optique d’usinage laser est particulièrement robuste concernant la large gamme de sources laser qu’il peut supporter. En effet, le dispositif ne nécessitant qu’un nombre d’éléments optiques limités, préférentiellement en réflexion permet l’utilisation d’une large gamme de longueur d’onde de rayonnement laser ainsi que de puissance et ou durée d’impulsion de rayonnement laser source. Par ailleurs, le dispositif est robuste car il comprend un nombre très limité d’éléments optiques. Préférentiellement tous les éléments optiques sont configurés en réflexion. Par ailleurs, le dispositif nécessite un nombre d’éléments optiques en interaction avec le faisceau peu important ce qui le rend plus robuste. En effet, ce nombre moins important d’éléments optiques présente un risque plus faible que l’alignement d’un élément optique vienne à devoir être corrigé entraînant l’indisponibilité du dispositif. Par ailleurs, le dispositif nécessite des moyens de séparation plus simple et plus petits car positionnés avant les moyens de mise en rotation du faisceau. Avant signifie ici que les moyens de séparations sont en interaction avec le faisceau laser source avant l’unité de décalage spatial sur le trajet optique du faisceau laser. Des moyens de séparation plus simple et plus petits sont nécessairement plus robustes et moins onéreux. Grâce au positionnement des moyens de séparation avant l’unité de décalage spatial, leur programmation est particulièrement aisée car illuminés avec un faisceau immobile. Si les moyens de séparation étaient positionnés en aval des moyens de décalage spatial, alors, il faudrait ajuster en temps réel les moyens de séparation afin d’avoir une séparation de faisceau pour toutes les positions de décalages du faisceau sur ceux-ci. Il n’est donc pas compatible de mettre les moyens de séparation en aval des moyens de décalage spatial. De préférence, l’invention met en oeuvre, en aval des moyens de séparation, une unité de décalage spatial qui est unique et recevant tous les faisceaux séparés, ce qui permet d’appliquer aisément le même décalage à tous les faisceaux laser séparés. De plus, selon l’invention, les moyens de séparation séparent les faisceaux d’un angle très faible, ce qui permet d’utiliser des moyens de focalisation qui sont un élément optique unique commun à tous les faisceaux, ce qui permet de traiter une seule pièce avec plusieurs faisceaux. De préférence encore, les moyens de focalisation sont télécentriques. The invention makes it possible to obtain a high quality of machining thanks to an offset and a movement of each of the beams around their own propagation axis before focusing, allowing after focusing on the part, to focus (or redirect) the beams in the direction of their propagation axis to have a non-zero angle of attack of each beam on the part. The laser machining optical system is particularly robust regarding the wide range of laser sources it can support. Indeed, the device requiring only a limited number of optical elements, preferably in reflection, allows the use of a wide range of wavelengths of laser radiation as well as of power and or pulse duration of laser radiation. source. Furthermore, the device is robust because it comprises a very limited number of optical elements. Preferably all the optical elements are configured in reflection. Furthermore, the device requires a small number of optical elements interacting with the beam, which makes it more robust. Indeed, this smaller number of optical elements presents a lower risk that the alignment of an optical element has to be corrected, causing the device to be unavailable. Furthermore, the device requires simpler and smaller separation means because they are positioned before the means for rotating the beam. Avant means here that the separation means interact with the source laser beam before the spatial shift unit on the optical path of the laser beam. Simpler and smaller separation means are necessarily more robust and less expensive. Thanks to the positioning of the separation means before the spatial shift unit, their programming is particularly easy because they are illuminated with a beam motionless. If the separation means were positioned downstream of the spatial shifting means, then the separation means would have to be adjusted in real time in order to have beam separation for all of the beam shift positions thereon. It is therefore not compatible to place the separation means downstream of the spatial shifting means. Preferably, the invention uses, downstream of the separation means, a spatial shift unit which is unique and receives all the separated beams, which makes it possible to easily apply the same shift to all the separated laser beams. In addition, according to the invention, the separation means separate the beams at a very low angle, which makes it possible to use focusing means which are a single optical element common to all the beams, which makes it possible to process a single piece with multiple beams. More preferably, the focusing means are telecentric.
[0011] Aussi, l’invention permet l’utilisation de sources laser ayant une large gamme de puissances laser moyennes et en particulier des sources laser ayant des puissances moyennes élevées, en particulier des puissances moyennes supérieures à 100 W grâce à l’utilisation d’un moyen de modulation optique matriciel pour la séparation du faisceau laser. L’invention permet en particulier d’éviter le transport par un relai optique des faisceaux laser décalés tel que proposé par DE 10 2014 200 633 B3. Un tel transport d’impulsions laser de grandes puissances par relai optique vers la pièce à usiner peut avoir pour conséquence la génération d’un plasma au point de focalisation (du relai optique) ce qui peut engendrer une perte de puissance et de résolution lors de l’usinage de la pièce. Ainsi, le système optique de l’invention permet la séparation du faisceau laser source en une pluralité de faisceaux laser, chaque faisceau laser étant essentiellement collimatés mais se propageant avec des angles légèrement différents. La pluralité de faisceaux laser peut être vue comme étant légèrement divergente par rapport à un axe de propagation central. Une telle divergence, due aux angles propres de chacun des faisceaux, se traduit ensuite par des décalages latéraux sur la pièce à usiner. L’invention permet donc d’obtenir une bonne qualité d’usinage en plusieurs positions d’une pièce à usiner quelle que soit la puissance de la source laser utilisée. [0012] L’invention permet aussi un usinage plus rapide grâce à la pluralité de faisceaux obtenus et dirigés vers une pièce à usiner, de sorte que chaque faisceau, après focalisation sur la pièce, permet l’usinage d’une portion de la pièce. L’invention permet d’obtenir une grande qualité d’usinage grâce au décalage latéral avant focalisation de chacun des faisceaux, se traduisant après focalisation sur la pièce, par un contrôle de l’angle d’attaque de chaque faisceau sur la pièce. [0011] Also, the invention allows the use of laser sources having a wide range of average laser powers and in particular laser sources having high average powers, in particular average powers greater than 100 W thanks to the use of a matrix optical modulation means for the separation of the laser beam. The invention makes it possible in particular to avoid the transport by an optical relay of the shifted laser beams as proposed by DE 10 2014 200 633 B3. Such a transport of high power laser pulses by optical relay to the workpiece can result in the generation of a plasma at the focal point (of the optical relay) which can cause a loss of power and resolution during machining of the part. Thus, the optical system of the invention allows the separation of the source laser beam into a plurality of laser beams, each laser beam being essentially collimated but propagating with slightly different angles. The plurality of laser beams can be viewed as being slightly divergent from a central axis of propagation. Such a divergence, due to the natural angles of each of the beams, then results in lateral offsets on the workpiece. The invention therefore makes it possible to obtain good machining quality in several positions of a part to be machined regardless of the power of the laser source used. The invention also allows faster machining thanks to the plurality of beams obtained and directed towards a workpiece, so that each beam, after focusing on the workpiece, allows the machining of a portion of the workpiece . The invention makes it possible to obtain a high quality of machining thanks to the lateral offset before focusing of each of the beams, resulting after focusing on the part, in a control of the angle of attack of each beam on the part.
[0013] De préférence la pluralité de faisceaux laser séparée par les moyens de séparation a une polarisation fixe dans le temps. Preferably the plurality of laser beams separated by the separation means has a fixed polarization over time.
[0014] De préférence, les moyens de décalage spatial sont positionnés en aval des moyens de séparation afin de permettre le décalage spatial de chaque faisceau séparé se propageant selon une direction qui leur est propre et quel que soit leur état de polarisation. Ceci est en grande partie possible grâce à l’utilisation de moyens de décalage spatial n’utilisant pas d’éléments optiques diffractifs et/ou réfractifs mais essentiellement des éléments optiques en réflexion. En aval signifie ici que l’unité de décalage spatial est en interaction avec le faisceau laser source après les moyens de séparations sur le trajet optique du faisceau laser. Preferably, the spatial shifting means are positioned downstream from the separation means in order to allow the spatial shifting of each separate beam propagating in a direction which is specific to them and regardless of their state of polarization. This is largely possible thanks to the use of spatial shifting means that do not use diffractive and / or refractive optical elements but mainly reflective optical elements. Downstream here means that the spatial shift unit interacts with the source laser beam after the separation means on the optical path of the laser beam.
[0015] De préférence la source laser du système optique permet d’émettre un faisceau laser pulsé, de préférence avec une durée de puise comprise entre 10 10 s et 10 15s, de préférence comprise entre 10 11 s et 10 14 s. Preferably, the laser source of the optical system makes it possible to emit a pulsed laser beam, preferably with a pulse duration of between 10 10 s and 10 15 s, preferably between 10 11 s and 10 14 s.
[0016] L’usinage laser avec un rayonnement laser pulsé, de préférence avec des impulsions ultra-courtes (fs ou comprise entre 10 10 s et 10 15 s) permet d’obtenir un bon contrôle de l’usinage. Un bon contrôle de l’usinage se traduit en général par une bonne qualité d’usinage. Laser machining with pulsed laser radiation, preferably with ultra-short pulses (fs or between 10 10 s and 10 15 s) makes it possible to obtain good control of the machining. Good machining control generally translates into good machining quality.
[0017] De préférence, des faisceaux laser décalés de la pluralité de faisceaux laser décalés pouvant se propager autour des axes de propagation principaux A, lesdits axes de propagation principaux A décrivent des angles a non-nuls entre eux. Ainsi, lesdits axes de propagation principaux A de chaque faisceau laser décalé décrivent un angle a non-nul entre eux. Autrement dit, la pluralité de faisceaux laser décalés pouvant se propager autour des axes de propagation principaux A de chaque faisceau laser décalé décrivent des angles a non-nuls entre eux. Les angles a entre les axes de propagation A sont identiques, ce qui permet de contrôler plus aisément l’orientation et l’angle d’attaque des faisceaux sur la pièce à usiner. Preferably, laser beams offset from the plurality of offset laser beams being able to propagate around the main propagation axes A, said main propagation axes A describe non-zero angles between them. Thus, said main axes of propagation A of each shifted laser beam describe a non-zero angle a between them. In other words, the plurality of offset laser beams capable of propagating around the main axes of propagation A of each offset laser beam describe non-zero angles between them. The angles a between the axes of propagation A are identical, which makes it easier to control the orientation and angle of attack of the beams on the workpiece.
[0018] Un tel angle a non-nul entre chaque faisceau laser décalé offre une divergence relative entre ceux-ci, ce qui permet à chacun d’entre eux de pouvoir être décalé spatialement ou latéralement par les moyens de décalage spatial ou latéral. La divergence de ceux-ci peut être utilisée afin d’obtenir une séparation suffisante entre eux lorsqu’ils sont focalisés sur la pièce à usiner. Grâce aux moyens de séparations, il est possible d’ajuster cet angle a et donc la distance entre la pluralité de faisceaux laser d’usinage. Par exemple dans le cas de moyen de modulation matriciels (LCOS), en fonction de la carte de déviation de phase affichée, l’angle a peut alors être ajusté. [0018] Such a non-zero angle α between each offset laser beam offers a relative divergence between them, which allows each of them to be able to be offset spatially or laterally by the spatial or lateral offset means. The divergence of these can be used in order to achieve sufficient separation between them when they are focused on the workpiece. Thanks to the separation means, it is possible to adjust this angle α and therefore the distance between the plurality of machining laser beams. For example in the case of matrix modulation means (LCOS), depending on the phase deviation map displayed, the angle a can then be adjusted.
[0019] De préférence, chacun desdits axes de propagation principaux A desdits faisceaux laser décalés décrit un angle compris entre 0,005° et 1 ° par rapport à un axe de propagation principal A lui étant adjacent, de préférence 0,01 ° et 0,5°, de manière encore plus préférée entre 0,05 et 0,2°. Par exemple, pour un intervalle d’angles compris entre 0,01 ° et 0,5° cela signifie que l’écartement entre deux faisceaux laser décalés adjacents sur une pièce à usiner (au point focal des moyens de focalisation) est compris entre 17 pm et 875 pm. Par exemple, pour un intervalle d’angles compris entre 0,05° et 0,2°, l’écartement est compris entre 87 pm et 350 pm. Ceci permet d’utiliser des moyens de focalisation qui sont un élément optique unique commun à tous les faisceaux décalés. Preferably, each of said main propagation axes A of said offset laser beams describes an angle of between 0.005 ° and 1 ° with respect to a main propagation axis A being adjacent thereto, preferably 0.01 ° and 0.5 °, even more preferably between 0.05 and 0.2 °. For example, for an interval of angles between 0.01 ° and 0.5 ° this means that the spacing between two adjacent offset laser beams on a workpiece (at the focal point of the focusing means) is between 17 pm and 875 pm. For example, for a range of angles between 0.05 ° and 0.2 °, the spacing is between 87 µm and 350 µm. This makes it possible to use focusing means which are a single optical element common to all the shifted beams.
[0020] Selon un premier mode de réalisation, un des buts de la présente invention est de proposer un système optique d’usinage laser avec un dispositif permettant d’adapter les faisceaux laser d’usinage en temps réel et indépendamment les uns des autres. Selon ce premier mode de réalisation, les inventeurs proposent que les moyens de séparation sont des moyens de modulation matriciels, de préférence des moyens de modulation matriciels en réflexion. [0020] According to a first embodiment, one of the aims of the present invention is to provide an optical laser machining system with a device making it possible to adapt the machining laser beams in real time and independently of one another. According to this first embodiment, the inventors propose that the separation means are matrix modulation means, preferably matrix modulation means in reflection.
[0021] Le système optique d’usinage laser permet d’offrir une grande adaptabilité des motifs pouvant être usinés. Ainsi, l’invention permet une grande adaptabilité de l’usinage obtenu grâce à la séparation du faisceau laser source par les moyens de modulation optique matriciel en une pluralité de faisceau laser séparés. Ainsi, il est possible de moduler en temps réel les dimensions et position de la pluralité de faisceaux laser séparés formés par les moyens de modulation optique matriciel. Une telle adaptabilité du motif à usiner en temps réel est mise en oeuvre de manière relativement simple car l’invention permet la séparation en une pluralité de faisceaux en amont des moyens de décalage de faisceaux permettant la précession de ceux-ci sur la pièce à usiner. The laser machining optical system makes it possible to offer great adaptability of the patterns which can be machined. Thus, the invention allows great adaptability of the machining obtained by virtue of the separation of the source laser beam by the optical matrix modulation means into a plurality of laser beams. separated. Thus, it is possible to modulate in real time the dimensions and position of the plurality of separate laser beams formed by the optical matrix modulation means. Such adaptability of the pattern to be machined in real time is implemented in a relatively simple manner because the invention allows the separation into a plurality of beams upstream of the beam shifting means allowing the precession of the latter on the workpiece. .
[0022] Selon un mode de réalisation préféré du premier mode de réalisation, le moyen de modulation optique matriciel est un modulateur spatial de lumière également connu avec l’acronyme SLM. Un tel SLM peut fonctionner en réflexion ou en transmission afin d’interagir avec un faisceau source. Un SLM permet par exemple de modifier spatialement : l’amplitude et/ou la phase et/ou la polarisation d’un faisceau ayant interagit avec le moyen de modulation optique matriciel. Par exemple le modulateur optique matriciel est un modulateur de phase matriciel de type cristaux liquides sur silicium (LCOS SLM). Un SLM est de préférence du type matrice de cristaux liquides adressés électriquement. [0023] Le premier mode de réalisation est particulièrement avantageux car il permet l’utilisation de moyens de modulation matriciels de surface relativement peu étendue car illuminés avec un faisceau laser fixe. Grâce au positionnement des moyens de modulation matriciels en amont de l’unité de décalage spatial, leur programmation est particulièrement aisée car illuminés avec un faisceau fixe. Si les moyens de modulation matriciels étaient positionnés en aval des moyens de décalage spatial, comme c’est le cas dans DE 10 2014 200 633 B3, alors, il faudrait moduler en temps réel les moyens de modulation matriciels afin d’avoir une séparation de faisceau pour toutes les positions de décalages du faisceau sur ceux-ci. According to a preferred embodiment of the first embodiment, the matrix optical modulation means is a spatial light modulator also known with the acronym SLM. Such an SLM can operate in reflection or transmission in order to interact with a source beam. An SLM makes it possible, for example, to spatially modify: the amplitude and / or the phase and / or the polarization of a beam having interacted with the optical matrix modulation means. For example, the optical matrix modulator is a matrix phase modulator of the liquid crystal on silicon (LCOS SLM) type. An SLM is preferably of the electrically addressed liquid crystal matrix type. The first embodiment is particularly advantageous because it allows the use of matrix modulation means of relatively small area because illuminated with a fixed laser beam. Thanks to the positioning of the matrix modulation means upstream of the spatial shift unit, their programming is particularly easy because they are illuminated with a fixed beam. If the matrix modulation means were positioned downstream of the spatial shift means, as is the case in DE 10 2014 200 633 B3, then the matrix modulation means would have to be modulated in real time in order to have a separation of beam for all of the beam shift positions thereon.
[0024] Selon un autre mode de réalisation préféré du premier mode de réalisation, lesdits moyens de modulation matriciels sont des moyens de modulation de phase matriciels, de préférence des moyens de modulation de phase matriciels en réflexion. According to another preferred embodiment of the first embodiment, said matrix modulation means are matrix phase modulation means, preferably matrix phase modulation means in reflection.
[0025] Le moyen de modulation optique matriciel est un élément optique actif qui permet de moduler spatialement un rayonnement laser. Ainsi le moyen de modulation matriciel, permet de modifier la forme ou l’intensité du faisceau en modulant sélectivement l’interaction du faisceau laser source avec la matrice de pixels du moyen de modulation optique matriciel. L’affichage d’une carte de modulation de phase par le moyen de modulation optique matriciel permet de séparer par diffraction, une pluralité de faisceaux à partir d’un seul faisceau laser source (collimaté). De préférence, le moyen de modulation optique matriciel permet une modulation de la phase en réflexion, et donc la diffraction du faisceau source en une pluralité de faisceau par réflexion. Un avantage du premier mode de réalisation est d’utiliser un moyen de modulation optique matriciel qui n’induit qu’une divergence négligeable sur la pluralité de faisceaux diffractés, ce qui ne nécessite pas d’utiliser des moyens de collimation/focalisation entre les moyens de modulation optique matriciels et les moyens de décalage spatial afin de pouvoir transporter le faisceau jusqu’à la pièce à usiner. The matrix optical modulation means is an active optical element which makes it possible to spatially modulate laser radiation. Thus the matrix modulation means makes it possible to modify the shape or the intensity of the beam by selectively modulating the interaction of the source laser beam with the matrix of pixels of the matrix optical modulation means. The display of a phase modulation map by the matrix optical modulation means makes it possible to separate by diffraction, a plurality of beams from a single source laser beam (collimated). Preferably, the matrix optical modulation means allows modulation of the phase in reflection, and therefore the diffraction of the source beam into a plurality of beams by reflection. An advantage of the first embodiment is to use a matrix optical modulation means which induces only a negligible divergence on the plurality of diffracted beams, which does not require the use of collimation / focusing means between the means. matrix optical modulation and spatial shifting means in order to be able to transport the beam to the workpiece.
[0026] Selon un autre mode de réalisation préféré du premier mode de réalisation, lesdits moyens de modulation de phase matriciels en réflexion sont un LCOS, en ce qu’ils sont aptes à séparer ledit faisceau laser source polarisé linéairement en ladite pluralité de faisceaux laser séparés. According to another preferred embodiment of the first embodiment, said reflection matrix phase modulation means are an LCOS, in that they are able to separate said linearly polarized source laser beam into said plurality of laser beams separated.
[0027] Selon une deuxième mode de réalisation, lesdits moyens de séparation comprennent un élément optique diffractif fixe pour la mise en forme de faisceau. La mise en forme du faisceau laser correspond à une séparation du faisceau laser en une pluralité de faisceau laser séparés. Un élément optique diffractif fixe est par exemple un DOE. According to a second embodiment, said separation means comprise a fixed diffractive optical element for beam shaping. The shaping of the laser beam corresponds to a separation of the laser beam into a plurality of separate laser beams. A fixed diffractive optical element is for example a DOE.
[0028] Selon un mode de réalisation préféré du deuxième mode de réalisation, l’élément optique diffractif fixe est un élément optique diffractif en transmission. According to a preferred embodiment of the second embodiment, the fixed diffractive optical element is a diffractive optical element in transmission.
[0029] Selon un autre mode de réalisation préféré du deuxième mode de réalisation, l’élément optique diffractif fixe est un premier élément optique diffractif fixe en réflexion. According to another preferred embodiment of the second embodiment, the fixed diffractive optical element is a first diffractive optical element fixed in reflection.
[0030] Selon un autre mode de réalisation préféré du deuxième mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un deuxième élément optique diffractif fixe en réflexion de sorte que ledit faisceau laser décrive au moins une réflexion sur chacun des premier et deuxième éléments optique diffractifs en réflexion, de préférence au moins deux réflexions sur chacun des premier et deuxième éléments optique diffractifs en réflexion. [0031] Au moins deux réflexions du faisceau source sur deux éléments optiques diffractifs permettent d’avoir un meilleur contrôle de la séparation de la pluralité de faisceaux laser séparés. Aussi, cela permet d’avoir un meilleur contrôle de la profondeur de champ lorsque la pluralité de faisceau laser séparé est ensuite focalisée. Lorsque cela est souhaité, ce mode de réalisation de l’invention permet d’obtenir une profondeur de champ beaucoup plus grande en comparaison avec la profondeur de champ obtenue lors d’une simple interaction du faisceau avec un élément optique diffractif. According to another preferred embodiment of the second embodiment, the device further comprises a second diffractive optical element fixed in reflection so that said laser beam describes at least one reflection on each of the first and second diffractive optical elements in reflection, preferably at least two reflections on each of the first and second diffractive optical elements in reflection. At least two reflections of the source beam on two diffractive optical elements make it possible to have better control of the separation of the plurality of separate laser beams. Also, this allows for better control of the depth of field when the plurality of separated laser beams are then focused. When this is desired, this embodiment of the invention makes it possible to obtain a much greater depth of field in comparison with the depth of field obtained during a simple interaction of the beam with a diffractive optical element.
[0032] De préférence, l’unité de décalage spatial est configuré de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à décrire un cercle autour de leurs axes de propagation principaux A respectifs, dans un plan perpendiculaire à ceux-ci. Preferably, the spatial shift unit is configured such that each shifted laser beam is able to describe a circle around their respective main propagation axes A, in a plane perpendicular thereto.
[0033] Selon un autre mode de réalisation, l’unité de décalage spatial est configurée de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à décrire une ou plusieurs lignes dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. La ou les lignes se situent dans un plan perpendiculaire aux axes de propagation principaux A, quelle que soit l’orientation de cette ou ces lignes dans ce plan. [0033] According to another embodiment, the spatial shift unit is configured so that each shifted laser beam is able to describe one or more lines in a plane perpendicular to their respective main propagation axes A. The line (s) lie in a plane perpendicular to the main axes of propagation A, regardless of the orientation of this line (s) in this plane.
[0034] De préférence, l’unité de décalage spatial est apte à conserver une même polarisation entre ladite pluralité de faisceau laser collimatés et ladite pluralité de faisceaux laser décalé. Ainsi, l’unité de décalage spatial est apte à conserver une même polarisation entre la pluralité de faisceau laser collimatés et la pluralité de faisceaux laser décalés. Cette propriété de l’unité de décalage spatial est particulièrement importante car cela permet de pouvoir décaler spatialement des faisceaux laser séparés par des moyens de séparation utilisent la polarisation de la lumière afin pour la séparation de ceux-ci. Ainsi, ce mode de réalisation permet de modifier le décalage spatial de faisceaux laser séparés n’ayant pas une polarisation fixe dans le temps. Preferably, the spatial shift unit is able to maintain the same polarization between said plurality of collimated laser beams and said plurality of shifted laser beams. Thus, the spatial shift unit is able to maintain the same polarization between the plurality of collimated laser beams and the plurality of shifted laser beams. This property of the spatial shift unit is particularly important because it makes it possible to be able to spatially shift laser beams separated by separation means that use the polarization of the light in order to separate them. Thus, this embodiment makes it possible to modify the spatial shift of separate laser beams not having a fixed polarization in time.
[0035] De préférence, ladite unité de décalage spatial comprend : Preferably, said spatial shift unit comprises:
- une première unité de décalage latéral pour obtenir un décalage de faisceau laser selon une première direction X dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A ; - une deuxième unité de décalage latéral pour obtenir un décalage de faisceau laser selon une deuxième direction Y dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A ; lesdites directions X et Y étant orthogonales en elles ; ladite première et ladite deuxième unité de décalage latéral sont optiquement couplées de sorte qu’elles sont aptes à décaler ladite pluralité de faisceaux laser collimatés pour obtenir une pluralité de faisceaux laser décalé, chaque faisceau laser décalé étant apte à décrire un cercle autour de leurs axes de propagation principaux A respectifs, dans un plan perpendiculaire à leurs axe de propagation principaux A. - a first lateral shift unit for obtaining a laser beam shift in a first direction X in a plane perpendicular to said main propagation axis A; - a second lateral shift unit for obtaining a laser beam shift in a second direction Y in a plane perpendicular to said main propagation axis A; said X and Y directions being orthogonal to them; said first and said second lateral shift unit are optically coupled so that they are able to shift said plurality of collimated laser beams to obtain a plurality of shifted laser beams, each shifted laser beam being adapted to describe a circle around their axes main propagation axes A, in a plane perpendicular to their main propagation axes A.
[0036] De préférence, ladite première et/ou ladite deuxième unité de décalage latéral comprend une lame apte à être mise en rotation de sorte à décaler ladite pluralité de faisceau laser collimatés pour obtenir un décalage de faisceau collimaté selon une direction X et/ou Y respectivement dans un plan perpendiculaire auxdits axes de propagation principaux A. Preferably, said first and / or said second lateral shift unit comprises a blade capable of being rotated so as to shift said plurality of collimated laser beams to obtain a collimated beam shift in an X direction and / or Y respectively in a plane perpendicular to said main axes of propagation A.
[0037] De préférence, ladite première et/ou ladite deuxième unité de décalage latéral comprend : Preferably, said first and / or said second lateral shift unit comprises:
- un miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, - a mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space,
- un système de retour optique configuré pour rediriger une première réflexion d’entrée sur ledit miroir mobile de la pluralité de faisceaux laser collimatés vers ledit miroir mobile de sorte à obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile, un décalage de chaque faisceau laser collimaté selon une direction X et/ou Y respectivement. an optical return system configured to redirect a first input reflection on said mobile mirror of the plurality of collimated laser beams towards said mobile mirror so as to obtain, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror, an offset of each beam laser collimated in an X and / or Y direction respectively.
[0038] De préférence, le système de retour optique comprend : Preferably, the optical feedback system comprises:
- un premier et un deuxième miroir fixes configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de la pluralité de faisceaux laser collimatés sur ledit miroir mobile est dirigée vers ledit premier miroir fixe, o qu’une deuxième réflexion sur ledit premier miroir fixe est dirigée vers ledit deuxième miroir fixe, o qu’une troisième réflexion sur ledit deuxième miroir fixe est dirigée vers ledit miroir mobile, et, o qu’une quatrième réflexion de sortie sur ledit miroir mobile, permet d’obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile, un décalage de chaque faisceau laser collimaté selon une première direction X ou une deuxième direction Y par rapport à leurs axes de propagation principaux A respectifs. - a first and a second fixed mirror configured so: o that a first input reflection of the plurality of laser beams collimated on said mobile mirror is directed towards said first fixed mirror, o that a second reflection on said first mirror fixed is directed towards said second fixed mirror, o that a third reflection on said second fixed mirror is directed towards said movable mirror, and, o that a fourth output reflection on said movable mirror, makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said movable mirror, an offset of each laser beam collimated in a first direction X or a second direction Y with respect to their respective main axes of propagation A.
[0039] De préférence, la première et la deuxième unité de décalage latéral comprennent chacune : Preferably, the first and the second lateral shift unit each comprise:
- un premier miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel ; a first mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space;
- un deuxième miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel ; les normales des premier et deuxième miroirs mobiles étant parallèles pour toutes les positions et orientations possibles des premier et deuxième miroirs mobiles, et, les premier et deuxième miroirs mobiles étant configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de la pluralité de faisceaux laser collimatés sur ledit premier miroir mobile est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile ; o qu’une deuxième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile permet d’obtenir, pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier et deuxième miroirs mobiles, une pluralité de faisceaux décalés latéralement selon une direction X ; o qu’une troisième réflexion de ladite pluralité de faisceaux décalés latéralement sur ledit premier miroir mobile est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile ; qu’une quatrième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile permet d’obtenir, pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier et deuxième miroirs mobiles desdites première et deuxième unité de décalage latéral, une pluralité de faisceaux laser décalés, chaque faisceau laser décalé étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. [0040] De préférence, les première et deuxième unités de décalage latéral sont définies selon le mode de réalisation défini au paragraphe [0035]. a second mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space; the normals of the first and second movable mirrors being parallel for all the possible positions and orientations of the first and second movable mirrors, and, the first and second movable mirrors being configured such that: a first input reflection of the plurality of laser beams collimated on said first movable mirror is directed towards said second movable mirror; a second reflection on said second mobile mirror makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first and second mobile mirrors, a plurality of beams offset laterally in an X direction; a third reflection of said plurality of laterally shifted beams on said first movable mirror is directed towards said second movable mirror; that a fourth reflection on said second mobile mirror makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first and second mobile mirrors of said first and second lateral shift unit, a plurality of shifted laser beams, each shifted laser beam being suitable in describing a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A. Preferably, the first and second lateral shift units are defined according to the embodiment defined in paragraph [0035].
[0041] De préférence, les première et deuxième unités de décalage latéral sont définies selon le mode de réalisation défini au paragraphe [0035] ou selon le mode de réalisation défini au paragraphe [0036]. Preferably, the first and second lateral shift units are defined according to the embodiment defined in paragraph [0035] or according to the embodiment defined in paragraph [0036].
[0042] De préférence, les première et deuxième unités de décalage latéral sont définies selon le mode de réalisation défini à l’alinéa [0032] Preferably, the first and second lateral offset units are defined according to the embodiment defined in paragraph [0032]
[0043] De préférence, l'unité de décalage latéral comprend : Preferably, the lateral shift unit comprises:
- un premier miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, - a first mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space,
- un deuxième miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, et en ce qu’elle comprend une lame positionnée entre ledit premier et ledit deuxième miroir mobile de sorte qu’une première réflexion sur ledit premier miroir mobile est dirigé vers ledit deuxième miroir mobile en passant à travers ladite lame. a second mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space, and in that it comprises a plate positioned between said first and said second mobile mirror so that a first reflection on said first mirror movable is directed towards said second movable mirror passing through said blade.
[0044] De préférence, l’unité de décalage spatial comprend : Preferably, the spatial shift unit comprises:
- un premier miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; a first mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space;
- un deuxième miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; lesdites normales desdits premier et deuxième miroirs mobiles étant parallèles pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier et deuxième miroirs mobiles, et, lesdits premier et deuxième miroirs mobiles étant configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de ladite pluralité de faisceaux collimatés sur ledit premier miroir mobile est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile, o qu’une deuxième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile permet d’obtenir pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier et deuxième miroirs mobiles, une pluralité faisceaux laser décalés, chaque faisceau laser décalé spatialement étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. [0045] De préférence, l’unité de décalage spatial comprend : a second mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space; said normals of said first and second movable mirrors being parallel for all possible positions and orientations of said first and second movable mirrors, and, said first and second movable mirrors being configured such that: a first input reflection of said plurality of beams collimated on said first mobile mirror is directed towards said second mobile mirror, o that a second reflection on said second mobile mirror makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first and second mobile mirrors, a plurality of offset laser beams, each spatially shifted laser beam being able to describe a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A. Preferably, the spatial shift unit comprises:
- un miroir mobile de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel, - a mobile mirror so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space,
- un système de retour optique configuré pour rediriger une première réflexion de ladite pluralité de faisceaux collimatés sur ledit miroir mobile, vers ledit miroir mobile de sorte à obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile, une pluralité faisceaux laser décalés, chaque faisceau laser décalés spatialement étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. an optical return system configured to redirect a first reflection of said plurality of beams collimated on said mobile mirror, towards said mobile mirror so as to obtain, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror, a plurality of offset laser beams, each beam spatially offset laser being able to describe a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
[0046] De préférence, le système de retour optique est un système de rétro-réflexion, de préférence un rétroréflecteur. Preferably, the optical return system is a retro-reflection system, preferably a retro-reflector.
[0047] De préférence, ladite unité de décalage spatial comprend : Preferably, said spatial shift unit comprises:
- un miroir : o ayant une surface de réflexion essentiellement plane définie par une normale pour obtenir une première pluralité de faisceaux laser réfléchi issu de ladite pluralité de faisceaux laser collimatés, o mobile tel que sa normale soit apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; ladite unité de décalage spatial étant configurée de sorte que ladite pluralité de faisceaux laser collimatés et ladite normale dudit miroir sont séparés par un angle compris entre 0° et 15°, de préférence compris entre 0,01 ° et 10°, préférentiellement entre 0,1 ° et 8° et encore plus préférentiellement entre 0,1 ° et 3°, pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile ; - a mirror: o having an essentially planar reflection surface defined by a normal to obtain a first plurality of reflected laser beams from said plurality of collimated laser beams, o mobile such that its normal is capable of describing a trajectory in a three-dimensional space ; said spatial shift unit being configured such that said plurality of collimated laser beams and said normal of said mirror are separated by an angle between 0 ° and 15 °, preferably between 0.01 ° and 10 °, preferably between 0, 1 ° and 8 ° and even more preferably between 0.1 ° and 3 °, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror;
- des moyens d’entrainement pour déplacer ledit miroir mobile ; - drive means for moving said movable mirror;
- un système de rétro-réflexion : o positionné par rapport au miroir mobile pour obtenir à partir de la première pluralité de faisceaux laser réfléchi, une deuxième pluralité de faisceaux laser incidents au miroir mobile pour toutes les positions et orientations dudit miroir mobile, pour obtenir la pluralité de faisceau laser décalé à partir d’une réflexion de la deuxième pluralité de faisceaux laser incidents sur le miroir mobile, et apte à fournir la deuxième pluralité de faisceaux laser incidents sur le miroir mobile, parallèle à la première pluralité de faisceaux laser réfléchi pour toutes les positions et orientations possibles du miroir mobile. - a retro-reflection system: o positioned relative to the mobile mirror to obtain, from the first plurality of reflected laser beams, a second plurality of laser beams incident to the mobile mirror for all the positions and orientations of said mobile mirror, to obtain the plurality of laser beam shifted from a reflection of the second plurality of laser beams incident on the mobile mirror, and able to provide the second plurality of laser beams incident on the mobile mirror, parallel to the first plurality of laser beams reflected for all possible positions and orientations of the mobile mirror.
[0048] De préférence, le dispositif optique comprend un ensemble d'optiques d'alignement et/ou de redimensionnement du faisceau source placés en amont des moyens de modulation optique matriciel. Un tel ensemble d’optique d’alignement et/ou de redimensionnement permet une exploitation optimale des moyens de séparation et en particulier des moyens de modulation optique matriciel et par exemple d’un modulateur de faisceau optique matriciel. Preferably, the optical device comprises a set of optical alignment and / or resizing of the source beam placed upstream of the optical matrix modulation means. Such a set of alignment and / or resizing optics allows optimum use of the separation means and in particular of the optical matrix modulation means and, for example, of an optical matrix beam modulator.
[0049] De préférence les dimensions du faisceau laser source permettent d’éclairer une grande portion de la surface active du modulateur optique matriciel. En général les dimensions du faisceau laser source sont plus petites que les dimensions du modulateur de faisceau optique matriciel. Par exemple le faisceau laser source à un diamètre compris entre 5 mm et 10 mm sur le moyen de modulation optique matriciel. De préférence, le faisceau laser source permet d’éclairer plus de 75% de la surface active du modulateur optique matriciel, de manière plus préféré plus de 80%. Preferably, the dimensions of the source laser beam make it possible to illuminate a large portion of the active surface of the optical matrix modulator. In general, the dimensions of the source laser beam are smaller than the dimensions of the matrix optical beam modulator. For example, the source laser beam has a diameter of between 5 mm and 10 mm on the matrix optical modulation means. Preferably, the source laser beam makes it possible to illuminate more than 75% of the active surface of the optical matrix modulator, more preferably more than 80%.
[0050] Ainsi, un des buts de la présente invention est de proposer un système optique permettant un usinage rapide et de grande qualité sur une même pièce. [0050] Thus, one of the aims of the present invention is to provide an optical system allowing rapid and high quality machining on the same part.
[0051] A cet effet, les inventeurs proposent un système optique pour l’usinage laser comprenant : To this end, the inventors propose an optical system for laser machining comprising:
- une source laser à impulsions ultracourtes pour générer un faisceau laser source; - an ultrashort pulse laser source for generating a source laser beam;
- un dispositif décrit précédemment; - a device described above;
- des moyens de focalisation configurés pour focaliser chaque faisceau laser décalé sur une pièce à usiner. - Focusing means configured to focus each offset laser beam on a workpiece.
[0052] Les différentes variantes et avantages décrits pour le dispositif s’applique au système optique, mutatis mutandis. The different variants and advantages described for the device apply to the optical system, mutatis mutandis.
[0053] De préférence, le système optique de l’invention comprend en outre un système de réglage de la collimation qui permet de s’adapter plus facilement à différentes épaisseurs de cible, échantillon. Préférentiellement, la source laser permet de générer un faisceau laser cohérent. Encore plus préférentiellement, la source laser à impulsions ultracourtes est apte à émettre un faisceau source collimaté ayant une polarisation fixe dans le temps. [0054] Selon un encore un autre aspect, un des buts de la présente invention est de proposer une méthode pour générer des faisceaux laser permettant un usinage rapide et de grande qualité sur une même pièce. Preferably, the optical system of the invention further comprises a system for adjusting the collimation which makes it possible to adapt more easily. at different target thickness, sample. Preferably, the laser source makes it possible to generate a coherent laser beam. Even more preferably, the ultrashort pulse laser source is able to emit a collimated source beam having a fixed polarization over time. According to yet another aspect, one of the aims of the present invention is to provide a method for generating laser beams allowing rapid and high quality machining on the same part.
[0055] A cet effet, les inventeurs proposent une méthode pour fournir une pluralité de faisceau laser décalé par rapport à une pluralité de faisceaux laser séparés pour l’usinage d’une pièce et comprenant les étapes suivantes : a. fournir une source laser à impulsions ultracourtes pour générer un faisceau laser source ; b. fournir des moyens de séparation commandé par une unité de contrôle ; c. fournir une unité de décalage spatial et des moyens de focalisation ; d. commander lesdits moyens de séparation pour séparer un faisceau laser source en une pluralité de faisceaux laser séparés, chacun des faisceaux laser séparés étant apte à se propager le long d’axes de propagation différents. e. activer ladite unité de décalage spatial pour produire à partir d’une pluralité de faisceaux laser séparés, une pluralité de faisceaux laser décalés, de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à se propager autour d’un axe de propagation principal A et est apte à décrire un mouvement autour de l’axe de propagation principal A f. focaliser à l’aide des moyens de focalisation chaque faisceau laser décalé sur une pièce à usiner en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. To this end, the inventors propose a method for providing a plurality of laser beams offset from a plurality of separate laser beams for machining a part and comprising the following steps: a. providing an ultrashort pulse laser source to generate a source laser beam; b. providing separation means controlled by a control unit; vs. providing a spatial shift unit and focusing means; d. controlling said separation means to separate a source laser beam into a plurality of separate laser beams, each of the separate laser beams being adapted to propagate along different propagation axes. e. activating said spatial shift unit to produce from a plurality of separate laser beams a plurality of shifted laser beams, so that each shifted laser beam is able to propagate around a main propagation axis A and is able in describing a movement around the main axis of propagation A f. focusing using the focusing means each laser beam shifted on a workpiece in the direction of its own propagation axis.
[0056] Le faisceau laser source est préférentiellement un faisceau laser cohérent. De préférence, le faisceau laser source a une polarisation fixe dans le temps. De préférence, les moyens de séparation sont des moyens de modulation matriciels, et de manière encore plus préféré, des moyens de modulation de phase matriciels. [0057] Les différentes variantes et avantages décrits pour le dispositif et pour le système optique s’appliquent à la méthode, mutatis mutandis. The source laser beam is preferably a coherent laser beam. Preferably, the source laser beam has a fixed polarization over time. Preferably, the separation means are matrix modulation means, and even more preferably, matrix phase modulation means. The different variants and advantages described for the device and for the optical system apply to the method, mutatis mutandis.
[0058] De préférence, les moyens de séparation comprennent une matrice de pixels commandés pour afficher une carte de modulation de phase de sorte qu’une interaction dudit faisceau laser source avec ledit motif de modulation de phase génère ladite pluralité de faisceaux laser séparés. Preferably, the separation means comprise an array of pixels controlled to display a phase modulation map so that interaction of said source laser beam with said phase modulation pattern generates said plurality of separate laser beams.
[0059] De préférence, le motif de modulation est configuré pour séparer le faisceau laser source en neuf faisceaux séparés. Preferably, the modulation pattern is configured to separate the source laser beam into nine separate beams.
Brève description des figures Brief description of the figures
[0060] Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l’invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles: [0060] These and other aspects of the invention will be clarified in the detailed description of particular embodiments of the invention, with reference being made to the drawings of the figures, in which:
- la Fig.1 montre un mode de réalisation du dispositif du système selon l’invention; - Fig.1 shows an embodiment of the device of the system according to the invention;
- la Fig.2 montre un mode de réalisation du dispositif du système selon l’invention; - Fig.2 shows an embodiment of the device of the system according to the invention;
- la Fig.3 montre un mode de réalisation du système selon l’invention - Fig. 3 shows an embodiment of the system according to the invention
- les Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e montrent des modes de réalisation d’unité de décalage spatial compris dans le dispositif ; - Figs. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e show embodiments of a spatial shift unit included in the device;
- lesx Figs. 6, 7A, 7B, 8A, 8B montrent des modes de réalisation des moyens de séparation compris dans le dispositif. - lesx Figs. 6, 7A, 7B, 8A, 8B show embodiments of the separation means included in the device.
Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications. The drawings of the figures are not to scale. Generally, like elements are denoted by like references in the figures. The presence of reference numbers in the drawings cannot be considered as limiting, including when these numbers are indicated in the claims.
Description détaillée de certains modes de réalisation de l’invention [0061] Les figures 1 et 2 montrent des exemples de mode de réalisation du dispositif optique 1 du système de l’invention. Le dispositif optique 1 comprend des moyens de séparation 30 permettant de séparer un faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301 . Le faisceau laser source est de préférence généré par une source laser 10. Préférentiellement, le faisceau laser source 101 est un faisceau laser collimaté. La pluralité de faisceaux laser séparés 301 est obtenue grâce aux moyens de séparation 30 qui permettent de séparer le faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301 en direction de l’unité de décalage spatial 50 ou latéral 50x, 50y. De préférence, les moyens de séparation 30 permettent de conserver l’aspect collimaté de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 . La pluralité des faisceaux laser séparés 301 après leur séparation par les moyens de séparation 30 ne sont pas parallèles entre eux. Par exemple, La pluralité des faisceaux laser séparés 301 après leur séparation par les moyens de séparation 30 ne sont pas parallèles à la direction de propagation du faisceau laser source 101 . Detailed Description of Certain Embodiments of the Invention Figures 1 and 2 show exemplary embodiments of the optical device 1 of the system of the invention. The optical device 1 comprises separation means 30 making it possible to separate a source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301. The source laser beam is preferably generated by a laser source 10. Preferably, the beam laser source 101 is a collimated laser beam. The plurality of separated laser beams 301 is obtained by means of the separation means 30 which make it possible to separate the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301 in the direction of the spatial 50 or lateral shift unit 50x, 50y. Preferably, the separation means 30 make it possible to maintain the collimated appearance of the plurality of separated laser beams 301. The plurality of laser beams 301 separated after their separation by the separation means 30 are not parallel to each other. For example, the plurality of separated laser beams 301 after their separation by the separation means 30 are not parallel to the direction of propagation of the source laser beam 101.
[0062] La Figure 1 montre un dispositif optique 1 comprenant une unité de décalage latéral 50X, 50Y pour obtenir à partir de ladite pluralité de faisceaux laser séparés 301 , une pluralité de faisceaux laser décalés 501 selon une translation linéaire dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A telle qu’indiquée par la double flèche (dont la direction dans le plan de figure est donnée à titre d’exemple). La translation linéaire est obtenu de part et d’autre d’un axe de propagation principal A pour chaque faisceau laser décalé 501. Chaque faisceau laser est décalé latéralement selon une direction autour de l’axe de propagation principal A. Chaque faisceau laser décalé décrit un mouvement - par exemple selon la double-flèche - autour de l’axe de propagation principal A. Le mouvement de chaque faisceau laser est selon une un plusieurs lignes dans un plan perpendiculaire aux axes de propagation principaux A respectifs. La ou les lignes se situent dans un plan perpendiculaire aux axes de propagation principaux A, quelle que soit l’orientation de cette ou ces lignes dans ce plan. Figure 1 shows an optical device 1 comprising a lateral shift unit 50X, 50Y for obtaining from said plurality of separate laser beams 301, a plurality of laser beams shifted 501 in a linear translation in a plane perpendicular to said axis of main propagation A as indicated by the double arrow (the direction of which in the plane of the figure is given by way of example). Linear translation is obtained on either side of a main propagation axis A for each offset laser beam 501. Each laser beam is laterally offset in a direction around the main propagation axis A. Each offset laser beam describes a movement - for example along the double arrow - around the main axis of propagation A. The movement of each laser beam is along one or more lines in a plane perpendicular to the respective main axes of propagation A. The line (s) lie in a plane perpendicular to the main axes of propagation A, regardless of the orientation of this line (s) in this plane.
[0063] La figure 2 montre un dispositif optique 1 comprenant une unité de décalage spatial 50 pour obtenir à partir de ladite pluralité de faisceaux laser séparés 301 , une pluralité de faisceaux laser décalés 501 , chaque faisceau laser décalé étant décalé selon une translation circulaire dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A telle qu’indiqué par la flèche courbe. Chaque faisceau laser est décalé latéralement autour de l’axe de propagation principal A. Chaque faisceau laser décalé décrit un mouvement selon la flèche courbe autour de l’axe de propagation principal A. Le mouvement de chaque faisceau laser est selon un cercle autour de leurs axes de propagation principaux A respectifs, dans un plan perpendiculaire à ceux-ci. Figure 2 shows an optical device 1 comprising a spatial shift unit 50 for obtaining from said plurality of separate laser beams 301, a plurality of shifted laser beams 501, each shifted laser beam being shifted in a circular translation in a plane perpendicular to said main axis of propagation A as indicated by the curved arrow. Each laser beam is laterally offset around the main propagation axis A. Each offset laser beam describes a movement along the curved arrow around the main propagation axis A. The movement of each laser beam is in a circle around their respective main axes of propagation A, in a plane perpendicular to them.
[0064] La figure 3 montre un mode de réalisation du système 100 de l’invention. Le système 100 optique d’usinage comprend des moyens de séparation 30 pour séparer (conformer) le faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301. Le faisceau laser source 101 étant préférentiellement collimaté, les moyens de séparation 30 permettent de maintenir une collimation acceptable de sorte que chacun des faisceaux laser séparés de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 peut être considéré comme étant collimaté. La pluralité de faisceaux laser séparés 301 est ensuite dirigée en direction de l’unité de décalage spatial (latéral) 50 apte à décaler spatialement (latéralement) chaque faisceau de la pluralité de faisceaux séparés 301. En Fig. 3 est représenté un décalage spatial selon un cercle dans un plan perpendiculaire à un axe de propagation principal A. La particularité de cette unité de décalage spatial (latéral) 50 est de permettre une conservation d’une même polarisation entre la pluralité de faisceau laser séparés 301 et la pluralité de faisceau laser décalés 501. Le système 100 optique d’usinage comprend également des moyens de focalisation 70 - de préférence un élément optique unique commun à tous les faisceaux décalés et de préférence télécentrique - pour focaliser la pluralité de faisceaux laser décalés sur une pièce à usiner 202, de sorte que chaque faisceau laser décalé est focalisé en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. En aval des moyens de focalisation 70, l’angle entre chacun des faisceaux laser décalés et une normale de la surface supérieure de la pièce à usiner est non nul (ou différent de 0°). Le décalage spatial, de préférence, le mouvement de rotation de chacun des faisceaux constituant la pluralité de faisceaux laser décalés 501 autour de leur propre axe de propagation, est généré par l’unité de décalage spatial 50 en amont des moyens de focalisation 70, ce qui permet d’avoir un angle d’attaque de la pièce et produire un mouvement de précession de chaque faisceau de la pluralité de faisceaux laser décalés 501 en aval des moyens de focalisation 70. Le mouvement de précession de chacun des faisceaux laser décalés 501 est de préférence produit en un point, une tâche ou une petite surface sur un substrat 201 destiné à être structuré ou usiné. Le mouvement de précession est illustré sur les figures 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e par des flèches décrivant une portion de cercle (autour de l’axe de propagation non représenté). Enfin le système 100 comprend des moyens de déplacement 160 permettant de déplacer au moins une partie ou pièce 202 relativement par rapport à la pluralité de faisceau laser décalés 501. Les moyens de déplacement 160 permettent par exemple de déplacer le substrat selon les directions 101 , 102 et 103. Les directions 101 , 102 et 103 définissant de préférence un système de coordonnées cartésiennes en trois dimensions. Les directions 101 et 102 définissant par exemple une direction X et une direction Y. Selon un mode de réalisation préféré, la direction Z 103 définit la direction de l’axe principal A et correspond à une normale à la surface supérieure de la pièce. Sur la Fig. 3, la pluralité de faisceau laser décalés 501 sont focalisés par les moyens de focalisation 70, de sorte que l’angle d’attaque des faisceaux laser décalés 501 sur la pièce 202 à usiner n’est pas parallèle à une normale de la surface supérieure de la pièce 202. Cela permet donc d’obtenir des faces de perçage ou de découpe bien droites ou avec une conicité contrôlée. En Fig. 3, le système 100 de l’invention permet d’usiner des positions très rapprochées sur une pièce (unique) à usiner 202. En effet, grâce à la combinaison des moyens de séparation 30 et de l’unité de décalage spatial 50, il est possible d’obtenir simplement une pluralité de faisceaux décalés 501 qui sont chacun très proches les uns des autres. Cela permet d’usiner une portion de pièce avec plusieurs faisceaux laser simultanément. Ceci est particulièrement avantageux pour l’usinage de motifs répétitifs sur une portion de pièce, par exemple une structuration/texturation de surface. Un autre exemple pour lequel le système de l’invention est particulièrement avantageux concerne le perçage de trous dans une portion de pièce 202, de manière préféré, d’un maillage de trous percé simultanément. Grâce au système de l’invention, des trous de forme complexe peuvent être réalisés tout en assurant une grande qualité de perçage, avec des trous aux bords perpendiculaires à la surface d’un substrat. La description et les avantages de l’exemple de la réalisation de la figure 3 correspondant au dispositif de la figure 2 sont aussi applicables à un décalage (latéral) selon une ou plusieurs translations linéaires dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A. Le décalage est selon une ou plusieurs lignes se situant dans un plan perpendiculaire aux axes de propagation principaux A, quelle que soit l’orientation de cette ou ces lignes dans ce plan (par exemple dans la direction qu’indiquée par la double flèche sur la figure 1 ). Notamment, avec le dispositif 1 de la figure 1 appliqué au système de la figure 3, les moyens de focalisation 70 - de préférence un élément optique unique et de préférence télécentrique - focalisent la pluralité de faisceaux laser décalés sur la pièce (unique) à usiner 202, de sorte que chacun des faisceaux laser décalés est focalisé en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. En aval du moyen de focalisation 70, l’angle d’attaque entre chacun des faisceaux laser décalés et une normale de la surface supérieure à la pièce à usiner est non nul (ou différent de 0°). La pluralité de faisceau laser décalés 501 sont focalisés par les moyens de focalisation 70, de sorte que l’angle d’attaque des faisceaux laser décalés 501 sur la pièce 202 à usiner n’est pas parallèle à une normale de la surface supérieure de la pièce 202 ; cela permet donc d’obtenir des faces de perçage ou de découpe bien droites ou avec une conicité contrôlée. [0065] Selon un exemple de mode de réalisation, l’invention est particulièrement bien adaptée à la structuration de substrat avec des motifs ayant une conicité négative, par exemple des lignes ayant une conicité négative. De telles lignes ayant une conicité négative sont particulièrement avantageuse pour des applications d’assemblage par ancrage mécanique où un matériau fusible d’une pièce à assembler est ensuite fondue dans la rainure à conicité négative puis refroidi afin d’obtenir un bon ancrage mécanique. FIG. 3 shows an embodiment of the system 100 of the invention. The optical machining system 100 comprises separation means 30 for separating (shaping) the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301. The source laser beam 101 being preferably collimated, the separation means 30 make it possible to maintain a acceptable collimation so that each of the separate laser beams of the plurality of separate laser beams 301 can be considered to be collimated. The plurality of separate laser beams 301 are then directed toward the spatial (lateral) shift unit 50 adapted to spatially (laterally) shift each of the plurality of separate beams 301. In FIG. 3 is shown a spatial offset according to a circle in a plane perpendicular to a main propagation axis A. The particularity of this spatial (lateral) offset unit 50 is to allow conservation of the same polarization between the plurality of separate laser beams 301 and the plurality of offset laser beams 501. The machining optical system 100 also comprises focusing means 70 - preferably a single optical element common to all of the offset beams and preferably telecentric - for focusing the plurality of offset laser beams. on a workpiece 202, so that each offset laser beam is focused in the direction of its own propagation axis. Downstream of the focusing means 70, the angle between each of the offset laser beams and a normal of the upper surface of the workpiece is non-zero (or different from 0 °). The spatial shift, preferably the rotational movement of each of the beams constituting the plurality of offset laser beams 501 around their own propagation axis, is generated by the spatial shift unit 50 upstream of the focusing means 70, this which makes it possible to have an angle of attack of the part and to produce a precession movement of each beam of the plurality of offset laser beams 501 downstream of the focusing means 70. The precession movement of each of the offset laser beams 501 is preferably produced at a point, a spot or a small area on a substrate 201 intended to be structured or machined. The precession movement is illustrated in Figures 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e by arrows describing a portion of a circle (around the axis of propagation not shown). Finally, the system 100 comprises displacement means 160 making it possible to move at least one part or part 202 relatively with respect to the plurality of offset laser beams 501. The displacement means 160 make it possible for example to move the substrate in the directions 101, 102. and 103. The directions 101, 102 and 103 preferably defining a three-dimensional Cartesian coordinate system. The directions 101 and 102 defining for example an X direction and a Y direction. According to a preferred embodiment, the Z direction 103 defines the direction of the main axis A and corresponds to a normal to the upper surface of the part. In Fig. 3, the plurality of offset laser beams 501 are focused by the focusing means 70, so that the angle of attack of the offset laser beams 501 on the workpiece 202 is not parallel to a normal of the upper surface. of the part 202. This therefore makes it possible to obtain very straight drilling or cutting faces or with a controlled taper. In Fig. 3, the system 100 of the invention makes it possible to machine very close positions on a (single) part to be machined 202. In fact, thanks to the combination of the separation means 30 and of the spatial shift unit 50, it It is possible to simply obtain a plurality of offset beams 501 which are each very close to each other. This makes it possible to machine a portion of a part with several laser beams simultaneously. This is particularly advantageous for the machining of repeating patterns on a portion of a part, for example a surface structuring / texturing. Another example for which the system of the invention is particularly advantageous relates to the drilling of holes in a portion of a part 202, preferably of a mesh of holes drilled simultaneously. Thanks to the system of the invention, holes of complex shape can be produced while ensuring a high quality of drilling, with holes at the edges perpendicular to the surface of a substrate. The description and the advantages of the example of the embodiment of FIG. 3 corresponding to the device of FIG. 2 are also applicable to an offset (lateral) along one or more linear translations in a plane perpendicular to said main axis of propagation A. offset is along one or more lines lying in a plane perpendicular to the axes of main propagation A, regardless of the orientation of this or these lines in this plane (for example in the direction indicated by the double arrow in FIG. 1). In particular, with the device 1 of FIG. 1 applied to the system of FIG. 3, the focusing means 70 - preferably a single optical element and preferably telecentric - focus the plurality of offset laser beams on the (single) part to be machined 202, so that each of the offset laser beams is focused in the direction of its own propagation axis. Downstream of the focusing means 70, the angle of attack between each of the offset laser beams and a normal of the upper surface of the workpiece is non-zero (or different from 0 °). The plurality of offset laser beams 501 are focused by the focusing means 70, so that the angle of attack of the offset laser beams 501 on the workpiece 202 to be machined is not parallel to a normal of the upper surface of the machine. room 202; this therefore makes it possible to obtain very straight drilling or cutting faces or with a controlled taper. According to an exemplary embodiment, the invention is particularly well suited to the structuring of a substrate with patterns having a negative taper, for example lines having a negative taper. Such lines having a negative taper are particularly advantageous for assembly applications by mechanical anchoring where a fusible material of a part to be assembled is then melted in the negative taper groove and then cooled in order to obtain a good mechanical anchoring.
[0066] La Fig. 4a montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatiale (latérale) 50. Dans ce mode de réalisation, le faisceau laser séparé 301 dans l’unité de décalage latéral 50 est un faisceau laser généré par une source laser 10 et voyageant de préférence à l’extérieur de l’unité de décalage latéral 50 avant d’y pénétrer. L’unité de décalage latéral 50 comprend un miroir 119 qui permet d’obtenir un premier faisceau laser réfléchi 123 par la réflexion du faisceau laser incident 14. L’unité de décalage latéral 50 comprend également un système de rétro-réflexion 121 qui permet de rediriger le premier faisceau laser réfléchi 123 sur le miroir 119. En d’autres termes, le deuxième faisceau laser incident 18 en direction du miroir 119 est obtenu par le passage du premier faisceau laser réfléchi 123 dans le système de rétro réflexion 121. Le deuxième faisceau laser incident 18 est alors réfléchi par le miroir 119 et forme une pluralité de faisceaux laser décalés 501 . Par exemple, l’unité de décalage latéral 50 est configurée de telle sorte que le faisceau laser décalé 501 peut être spatialement décalé par rapport au faisceau laser séparé 301 tout en restant parallèle à la direction du faisceau laser séparé 301 en amont des moyens de focalisation 70. Dans l’exemple montré par ce mode de réalisation, le faisceau laser séparé 301 et le faisceau laser décalé 501 sont décalés de façon transversale. De préférence, le miroir 119 peut effectuer une rotation complète autour d’un axe de rotation 150 et des moyens d’entraînement 16 permettent de mettre le miroir 119 en rotation autour de son axe de rotation 150. L’unité de décalage latéral 50 est configurée de sorte que le premier faisceau laser incident 301 et la normale 126 au miroir 19 sont séparés par un angle 115 compris entre 0° et 15° pour toutes les positions et orientation possibles du miroir 119 mobile. Cet angle 115 n’est pas montré à l’échelle sur la fig. 4a pour des raisons de clarté de la figure. L’unité de décalage spatial 50 est configurée de sorte qu’une modification de position entre le miroir 119 et le système de rétro réflexion 121 permet d’induire une variation du décalage entre les faisceaux laser séparés 301 et décalés 501 . [0067] En figure 4a, en fonction de la position angulaire du miroir 119 mobile, le faisceau laser décalé 501 va suivre une trajectoire différente. De préférence chacune des trajectoires du faisceau laser décalé 501 obtenues pour chacune des positions angulaires du miroir 119 mobile sont parallèles. Le système optique d’usinage comprend également des moyens de focalisation 70 pour focaliser chaque faisceau laser décalé 501 après le décalage latéral (autour d’un axe de propagation principal A qui lui est propre) de la pluralité de faisceaux décalés 501 par l’unité de décalage spatial 50 sur une partie ou une pièce à usiner 201. Le mouvement de rotation de chacun des faisceaux laser décalés 501 autour de l’axe de propagation principal A engendré par la rotation du miroir 119 en amont des moyens de focalisation 70 permet de produire le mouvement de précession du faisceau laser décalé 501 en aval des moyens de focalisation 70 ; en aval des moyens de focalisation 70, chaque faisceau laser décalé est focalisé sur la pièce à usiner en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. Le mouvement de précession de chacun des faisceaux laser décalés 501 est de préférence produit en un point, une tâche ou une petite surface sur un substrat 201 destiné à être structuré ou usiné. Ainsi, l’angle d’attaque des faisceaux laser décalés 501 sur la pièce 202 à usiner n’est pas parallèle à une normale de la surface supérieure de la pièce 202 ; cela permet donc d’obtenir des faces de perçage ou de découpe bien droites ou avec une conicité contrôlée. [0068] Le mouvement de précession est illustré sur les figures 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d et 5e par des flèches décrivant une portion de cercle. Le mouvement du faisceau laser décalé 501 selon une ligne (ou plusieurs lignes) est illustré par une double flèche en Fig. 1 , 4c, 4d, 4e. [0066] FIG. 4a shows one embodiment of a spatial (lateral) shift unit 50. In this embodiment, the separated laser beam 301 in the lateral shift unit 50 is a laser beam generated by a laser source 10 and traveling from side to side. preferably outside the side shift unit 50 before entering it. The lateral shift unit 50 comprises a mirror 119 which enables to obtain a first laser beam reflected 123 by the reflection of the incident laser beam 14. The lateral shift unit 50 also comprises a retro-reflection system 121 which enables to obtain. redirecting the first reflected laser beam 123 onto the mirror 119. In other words, the second incident laser beam 18 in the direction of the mirror 119 is obtained by the passage of the first reflected laser beam 123 into the retro-reflection system 121. The second incident laser beam 18 is then reflected by mirror 119 and forms a plurality of offset laser beams 501. For example, the lateral shift unit 50 is configured such that the shifted laser beam 501 can be spatially shifted relative to the separated laser beam 301 while remaining parallel to the direction of the separated laser beam 301 upstream of the focusing means. 70. In the example shown by this embodiment, the separated laser beam 301 and the shifted laser beam 501 are transversely shifted. Preferably, the mirror 119 can perform a complete rotation around an axis of rotation 150 and drive means 16 allow the mirror 119 to be rotated about its axis of rotation 150. The lateral shift unit 50 is configured so that the first incident laser beam 301 and the normal 126 to the mirror 19 are separated by an angle 115 of between 0 ° and 15 ° for all the possible positions and orientation of the movable mirror 119. This angle 115 is not shown to scale in FIG. 4a for the sake of clarity of the figure. The spatial shift unit 50 is configured such that a change in position between the mirror 119 and the retro reflection system 121 allows to induce a variation in the offset between the separated laser beams 301 and shifted 501. In Figure 4a, depending on the angular position of the movable mirror 119, the offset laser beam 501 will follow a different path. Preferably, each of the trajectories of the offset laser beam 501 obtained for each of the angular positions of the mobile mirror 119 are parallel. The optical machining system also comprises focusing means 70 for focusing each offset laser beam 501 after the lateral offset (around a main propagation axis A which is specific to it) of the plurality of beams offset 501 by the unit. spatial offset 50 on a part or a workpiece 201. The rotational movement of each of the offset laser beams 501 around the main propagation axis A generated by the rotation of the mirror 119 upstream of the focusing means 70 makes it possible to producing the precession movement of the offset laser beam 501 downstream of the focusing means 70; downstream of the focusing means 70, each offset laser beam is focused on the workpiece in the direction of its own propagation axis. The precessional motion of each of the shifted laser beams 501 is preferably produced at a point, spot, or small area on a substrate 201 intended to be patterned or machined. Thus, the angle of attack of offset laser beams 501 on workpiece 202 is not parallel to a normal of the top surface of workpiece 202; this therefore makes it possible to obtain very straight drilling or cutting faces or with a controlled taper. The precession movement is illustrated in Figures 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d and 5e by arrows describing a portion of a circle. The movement of the offset laser beam 501 along a line (or more lines) is illustrated by a double arrow in FIG. 1, 4c, 4d, 4th.
[0069] La Figure 4b montre une unité de décalage spatial 50 pour décaler spatialement un faisceau laser entrant 301 (301 ’) en un faisceau laser décalé 501 (501 ’) présentant un axe de propagation principal A et apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A. Cette unité de décalage spatial 50 comprend une première unité de décalage latéral 50X et une deuxième unité de décalage latéral 50Y configurées de sorte que : Figure 4b shows a spatial shift unit 50 for spatially shifting an incoming laser beam 301 (301 ') into a shifted laser beam 501 (501') having a main propagation axis A and capable of describing a circle in a plane perpendicular to this main axis of propagation A. This spatial shift unit 50 includes a first lateral shift unit 50X and a second lateral shift unit 50Y configured such that:
- la première unité de décalage latéral 50X permet de décaler le faisceau entrant 301 (301 ’) en un faisceau décalé latéralement 302 (302’) selon une direction X ou Y dans un plan perpendiculaire à l’axe de propagation principal A, et, - the first 50X lateral shift unit makes it possible to shift the incoming beam 301 (301 ’) into a laterally shifted beam 302 (302’) in an X or Y direction in a plane perpendicular to the main propagation axis A, and,
- la deuxième unité de décalage latéral 50Y permet de décaler le faisceau décalé latéralement 302 (302’) selon la direction X ou Y non décalée par la première unité de décalage latéral 50X en un faisceau décalé 501 (501 ’) présentant un axe de propagation principal A et apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A. - the second lateral shift unit 50Y makes it possible to shift the laterally shifted beam 302 (302 ') in the X or Y direction not shifted by the first lateral shift unit 50X into an shifted beam 501 (501') having a propagation axis principal A and capable of describing a circle in a plane perpendicular to this principal axis of propagation A.
Le faisceau décalé latéralement 302 (302’) est apte à se déplacer selon une ligne dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A. The laterally shifted beam 302 (302 ’) is able to move along a line in a plane perpendicular to this main propagation axis A.
[0070] La Figure 4c montre une (première ou deuxième) unité de décalage latéral 50X, 50Y comprenant une lame 410 ayant un indice de réfraction plus grand que l’air ou le vide. La lame 410 est tiltée (c’est-à-dire orientable autour d’un axe) de sorte que pour toutes ses orientations, les faisceaux laser séparés 301 ou les faisceaux décalés latéralement 302 sont transmis par la lame 410. Lorsque la lame 410 est basculée d’une première position vers une deuxième position, les faisceaux laser séparés 301 et/ou les faisceaux laser décalés latéralement 302 sont décalés latéralement selon une ligne, ou selon un cercle si le faisceau 302 était déjà décalé selon une ligne lors de son passage dans la lame 410. Le tilt correspond à faire basculer la lame 410 de sorte que les faisceaux laser séparés 301 ou les faisceaux décalés latéralement 302 aient un angle d’incidence sur la lame 410 qui varie. La flèche arrondie représente de façon schématique la trajectoire du tilt de la lame 410. La lame 410 en trait plein représente une première position de lame et la lame 410 en traits interrompus représente une deuxième position de la lame 410. Le tilt de la lame 410 est généré entre la première et la deuxième position de lame 410. Les faisceaux laser séparés 301 ou les faisceaux laser décalés latéralement 302 lorsqu’ils sont décalés par la lame 410 en première position sont représentés en trait plein et lorsqu’ils sont décalés par la lame 410 en traits interrompus, sont représentés en traits interrompus. L’axe de propagation principal A n’est pas représenté. Figure 4c shows a (first or second) side shift unit 50X, 50Y comprising a blade 410 having a refractive index greater than air or vacuum. The blade 410 is tilted (i.e. orientable about an axis) so that for all of its orientations, the separate laser beams 301 or the laterally shifted beams 302 are transmitted by the blade 410. When the blade 410 is switched from a first position to a second position, the separated laser beams 301 and / or the laterally shifted laser beams 302 are shifted laterally in a line, or in a circle if the beam 302 was already shifted in a line when it was passage in the blade 410. The tilt corresponds to tilting the blade 410 so that the separate laser beams 301 or the laterally shifted beams 302 have a varying angle of incidence on the blade 410. The rounded arrow schematically represents the trajectory of the tilt of the blade 410. The blade 410 in solid lines represents a first blade position and the blade 410 in broken lines represents a second position of the blade 410. The tilt of the blade 410. is generated between the first and second blade position 410. The split laser beams 301 or the laterally shifted laser beams 302 when shifted by the blade 410 to the first position are shown in solid lines and when shifted by the blade 410 in broken lines, are shown in broken lines. The main axis of propagation A is not shown.
[0071] La Figure 4d montre (première ou deuxième) unité de décalage latéral 50X, 50Y comprenant un miroir mobile 401 (le miroir mobile est de préférence tiltable, c’est-à-dire orientable autour d’un axe), un premier 402 et un deuxième 403 miroir fixes configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée d’un faisceau laser séparé 301 ou d’un faisceau décalé latéralement 302 sur le miroir mobile 401 est dirigée vers le premier miroir fixe 402, o qu’une deuxième réflexion sur le premier miroir fixe 402 est dirigée vers le deuxième miroir fixe 403, o qu’une troisième réflexion sur le deuxième miroir fixe 403 est dirigée vers le miroir mobile 401 , et, o qu’une quatrième réflexion de sortie sur ledit miroir mobile 401 , permet d’obtenir pour toutes les positions et orientations possibles du miroir mobile, un faisceau laser décalé 302, 501 selon une direction X ou Y, ou X et Y respectivement. Dans ce mode de réalisation, les faisceaux laser issus des réflexions sur le miroir mobile 401 et les deuxième 402 et troisième 403 miroirs sont par exemple dans un même plan. Dans ce mode de réalisation, les orientations des miroirs peuvent être ajustées de sorte à modifier les trajectoires des faisceaux laser séparés 301 , ou décalés latéralement 302 ou décalés 501. L’axe de propagation principal A n’est pas représenté. [0072] La Figure 4e montre une (première ou deuxième) unité de décalage latéral 50X, 50Y comprenant un premier miroir mobile 421 X, 421 Y et un deuxième miroir mobile 422X, 422Y de sorte que leurs normales sont aptes à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel. Les premier 421 X, 421 Y et deuxième 422X, 422Y miroirs mobiles sont mobiles de sorte que leurs surfaces ou leurs normales sont toujours parallèles. Le déplacement des premier 421 X (421 Y) et deuxième 422X (422Y) miroirs mobiles se fait de manière synchronisée. Dans un mode de réalisation préféré, les premier 421 X (421 Y) et deuxième 422X (422Y) miroirs mobiles sont déplacés de sorte que leurs surfaces respectives sont toujours parallèles. Ainsi, pour tout déplacement des miroirs mobiles 421 X, 421 Y (422X, 422Y), les faisceaux décalés latéralement 302, ou décalé 501 sont toujours parallèles entre eux. Un faisceau laser séparé 301 ou un faisceau décalé latéralement 302 dirigé vers le premier miroir mobile 421 X (422X) subit une première réflexion d’entrée du faisceau laser sur ledit premier miroir mobile 421 X (421 Y), cette réflexion est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile 422X (422Y), de sorte qu’une deuxième réflexion sur le deuxième miroir mobile 422X (422Y) permet d’obtenir un faisceau laser décalé latéralement 302, ou décalé 501. Le faisceau laser décalé latéralement 302, ou décalé 501 est obtenu pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier 421 X (421 Y) et deuxième 422X (422Y) miroirs mobiles. Le décalage de faisceau obtenu par la première 50X ou par la deuxième 50Y unité de décalage latéral est de préférence selon une ligne, c’est-à-dire que le mouvement ou balayage du faisceau laser décalé latéralement 302 se produit le long d’une ligne. L’axe de propagation principal A n’est pas représenté. Figure 4d shows (first or second) lateral shift unit 50X, 50Y comprising a movable mirror 401 (the movable mirror is preferably tiltable, that is to say orientable about an axis), a first 402 and a second fixed mirror 403 configured such that: that a second reflection on the first fixed mirror 402 is directed towards the second fixed mirror 403, o that a third reflection on the second fixed mirror 403 is directed towards the movable mirror 401, and, o that a fourth output reflection on said movable mirror 401, makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of the movable mirror, a laser beam 302, 501 in an X or Y direction, or X and Y respectively. In this embodiment, the laser beams coming from the reflections on the mobile mirror 401 and the second 402 and third 403 mirrors are for example in the same plane. In this embodiment, the orientations of the mirrors can be adjusted so as to modify the paths of the separate laser beams 301, or laterally offset 302 or offset 501. The main propagation axis A is not shown. Figure 4e shows a (first or second) lateral shift unit 50X, 50Y comprising a first movable mirror 421 X, 421 Y and a second movable mirror 422X, 422Y so that their normals are able to describe a trajectory in a two-dimensional space. The first 421 X, 421 Y and second 422X, 422Y movable mirrors are movable so that their surfaces or normals are always parallel. The movement of the first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) mobile mirrors is synchronized. In a preferred embodiment, the first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) movable mirrors are moved so that their respective surfaces are always parallel. Thus, for any displacement of the mobile mirrors 421 X, 421 Y (422X, 422Y), the laterally offset beams 302, or offset 501 are always parallel to each other. A separate laser beam 301 or a laterally shifted beam 302 directed towards the first movable mirror 421 X (422X) undergoes a first input reflection of the laser beam on said first movable mirror 421 X (421 Y), this reflection is directed towards said second movable mirror 422X (422Y), so that a second reflection on the second movable mirror 422X (422Y) provides a laterally offset laser beam 302, or offset 501. The laterally offset laser beam 302, or offset 501 is obtained for all possible positions and orientations of said first 421 X (421 Y) and second 422X (422Y) movable mirrors. The beam shift obtained by the first 50X or the second 50Y lateral shift unit is preferably along a line, i.e. the movement or scanning of the laterally shifted laser beam 302 occurs along a line. line. The main axis of propagation A is not shown.
[0073] La Figure 5a montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatial 50 comprenant une première 50X et une deuxième 50Y unités de décalage latéral telles que décrites en Fig. 4e. Le faisceau laser séparé 301 est décalé latéralement par la première unité de décalage latéral 50X, en un faisceau décalé latéralement 302. Le faisceau décalé latéralement 302 est décalé tel que pour toutes les positions des premier 421 X et deuxième 421 Y miroirs, le faisceau décalé latéralement 302 balaye une ligne droite. Cette ligne droite suit un premier axe X dans un plan perpendiculaire à la propagation du faisceau décalé latéralement 302. Le faisceau décalé latéralement 302 entre ensuite dans une deuxième unité de décalage latéral 50Y permettant de le décaler selon une deuxième direction Y qui n’a de préférence pas été décalée par la première unité de décalage latéral 50X. Le faisceau décalé latéralement 302 est alors décalé latéralement par la deuxième unité de décalage latéral 50Y, en un faisceau décalé spatialement 501 suite à la réflexion du faisceau décalé latéralement 302 sur les premier 421 Y et deuxième 422Y miroirs mobiles de la deuxième unité de décalage latéral 50Y. Le faisceau décalé spatialement 501 ainsi obtenu peut décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à l’axe de propagation principal A (non représenté), lorsque les première 50X et deuxième 50Y unités de décalage latérales sont contrôlées de façon coordonnée. Ce mode de réalisation permet de conserver une même polarisation entre le faisceau laser source séparé 301 et le faisceau laser décalé spatialement 501 . Figure 5a shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first 50X and a second 50Y lateral shift units as described in Fig. 4th. The separate laser beam 301 is laterally shifted by the first lateral shift unit 50X, into a laterally shifted beam 302. The laterally shifted beam 302 is shifted such that for all positions of the first 421 X and second 421 Y mirrors, the shifted beam laterally 302 sweeps a straight line. This straight line follows a first axis X in a plane perpendicular to the propagation of the laterally shifted beam 302. The laterally shifted beam 302 then enters a second lateral shift unit 50Y allowing it to be shifted in a second direction Y which has preferably not been shifted by the first lateral shift unit 50X. The laterally shifted beam 302 is then laterally shifted by the second lateral shift unit 50Y, into a spatially shifted beam 501 as a result of the reflection of the laterally shifted beam 302 on the first 421 Y and second 422Y movable mirrors of the second lateral shift unit 50Y. The spatially shifted beam 501 thus obtained can describe a circle in a plane perpendicular to the main propagation axis A (not shown), when the first 50X and second 50Y lateral offset units are coordinated in a coordinated fashion. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the separated source laser beam 301 and the spatially shifted laser beam 501.
[0074] La Figure 5b montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatiale 50 comprenant un premier miroir mobile 431 et un deuxième miroir mobile 432 de sorte que leurs normales sont aptes à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel. Les premier 431 et deuxième 432 miroirs mobiles sont mobiles de sorte que leurs surfaces ou leurs normales sont toujours parallèles. Un faisceau source séparé entrant 301 dirigé vers le premier miroir mobile 431 subit une première réflexion d’entrée du faisceau laser sur ledit premier miroir mobile 431 , cette réflexion est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile 432, de sorte qu’une deuxième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile 432 permet d’obtenir un faisceau laser décalé spatialement 501 présentant un axe de propagation principal A (non représenté), ledit faisceau laser décalé spatialement 501 étant apte à décrire un cercle autour de l’axe principal A dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A. Le faisceau laser décalé 501 est obtenu pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier 431 et deuxième 432 miroirs mobiles. Le décalage de faisceau obtenu décrit de préférence un cercle, c’est-à-dire qu’un mouvement ou balayage du faisceau laser décalé 501 se produit autour d’un cercle. De préférence, les normales des premier 431 et deuxième 432 miroirs mobiles décrivent chacune un cercle lors du déplacement du miroir 431 , 432. Ce mode de réalisation permet de conserver une même polarisation entre ledit faisceau source séparé 301 en entrée et le faisceau laser décalé spatialement 501 en sortie. [0075] La Figure 5c montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatial 50 comprenant l’unité de déplacement latéral 50X, 50Y de la figure 4e dans laquelle, une lame 410 tiltable est insérée entre les premier 421 et deuxième 422 miroirs mobiles (tiltables) - tiltable signifiant orientable autour d’un axe. Ainsi les premier 421 et deuxième 422 miroirs tiltables permettent de déplacer le faisceau laser selon une direction X ou Y, la lame tiltable permet alors de déplacer le même faisceau laser selon une direction Y ou X respectivement. Cette configuration pourrait être envisagée en positionnant la lame 410 en amont du premier miroir mobile 421 ou en aval du deuxième miroir mobile 422. La configuration montrée en Fig. 5c est néanmoins particulièrement compacte. La combinaison des deux miroirs mobiles (tiltable) 421 , 422 et de la lame mobile (410) (tiltable) permet d’obtenir un faisceau laser décalé spatialement présentant un axe de propagation principal A (non représenté) et étant apte à décrire un cercle autour de l’axe principal A dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A, grâce à la synchronisation des déplacements des premier 421 et deuxième 422 miroirs mobiles et de lame 410 mobile. Ce mode de réalisation permet de conserver une même polarisation entre le faisceau laser source 101 en entrée et le faisceau laser spatialement décalé 501 en sortie. De préférence, le mode de réalisation de la Fig. 5c est une combinaison des modes de réalisation des Fig. 4c et 4e. Figure 5b shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first movable mirror 431 and a second movable mirror 432 so that their normals are able to describe a trajectory in a three-dimensional space. The first 431 and second 432 movable mirrors are movable so that their surfaces or normals are always parallel. A separate incoming source beam 301 directed towards the first movable mirror 431 undergoes a first input reflection of the laser beam on said first movable mirror 431, this reflection is directed towards said second movable mirror 432, so that a second reflection on said second mobile mirror 432 makes it possible to obtain a spatially offset laser beam 501 having a main propagation axis A (not shown), said spatially offset laser beam 501 being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A. The offset laser beam 501 is obtained for all the possible positions and orientations of said first 431 and second 432 mobile mirrors. The resulting beam shift preferably describes a circle, i.e. movement or scanning of the shifted laser beam 501 occurs around a circle. Preferably, the normals of the first 431 and second 432 mobile mirrors each describe a circle during the displacement of the mirror 431, 432. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between said separated source beam 301 at the input and the spatially shifted laser beam. 501 output. Figure 5c shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising the lateral displacement unit 50X, 50Y of Figure 4e in which, a tiltable blade 410 is inserted between the first 421 and second 422 mirrors movable (tiltables) - tiltable meaning orientable around an axis. Thus the first 421 and second 422 tiltable mirrors make it possible to move the laser beam in an X or Y direction, the tiltable blade then makes it possible to move the same laser beam in a Y or X direction respectively. This configuration could be envisaged by positioning the blade 410 upstream of the first movable mirror 421 or downstream of the second movable mirror 422. The configuration shown in FIG. 5c is nevertheless particularly compact. The combination of the two movable mirrors (tiltable) 421, 422 and the movable blade (410) (tiltable) makes it possible to obtain a spatially shifted laser beam having a main propagation axis A (not shown) and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A, thanks to the synchronization of the movements of the first 421 and second 422 mobile mirrors and of the mobile blade 410. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the source laser beam 101 at the input and the spatially shifted laser beam 501 at the output. Preferably, the embodiment of FIG. 5c is a combination of the embodiments of Figs. 4c and 4th.
[0076] La Figure 5d montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatial 50 comprenant une amélioration de l’unité de décalage latérale 50X, 50Y montrée en Fig. 4c. L’amélioration se situe au niveau de la mise en mouvement de la lame 410. Dans ce mode de réalisation de la Fig. 5d, la lame 410 est mise en mouvement de sorte que sa normale décrive une trajectoire dans un espace tridimensionnel, par exemple tel que sa normale décrit un cercle. Par exemple sa normale décrit un cercle autour d’un axe passant par le point d’incidence d’un faisceau séparé 301 avec la lame 410. L’axe n’est pas parallèle au faisceau séparé 301 , c’est-à-dire, non-confondu avec le faisceau séparé 301. Un tel axe est représenté par la ligne en trait-point. Ce mode de réalisation d’une unité de décalage spatial 50 qui permet d’obtenir une pluralité de faisceaux laser décalés spatialement 501 , présentant un axe de propagation principal A et étant apte à décrire un cercle autour de l’axe principal A dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A, en particulier lorsque la normale de la lame 410 décrit une trajectoire circulaire autour de l’axe. Ce mode de réalisation permet de conserver une même polarisation entre ledit faisceau laser source 101 et le faisceau laser décalé spatialement 501 . [0076] Figure 5d shows an embodiment of a spatial shift unit 50 including an improvement of the side shift unit 50X, 50Y shown in Fig. 4c. The improvement lies in the setting in motion of the blade 410. In this embodiment of FIG. 5d, the blade 410 is set in motion so that its normal describes a trajectory in three-dimensional space, for example such that its normal describes a circle. For example, its normal describes a circle around an axis passing through the point of incidence of a separate beam 301 with the blade 410. The axis is not parallel to the separated beam 301, that is to say , not merged with the separated beam 301. Such an axis is represented by the dashed line. This embodiment of a spatial shift unit 50 which makes it possible to obtain a plurality of spatially shifted laser beams 501, having a main propagation axis A and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main axis of propagation A, in particular when the normal of the blade 410 describes a circular path around the axis. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between said source laser beam 101 and the spatially shifted laser beam 501.
[0077] La Figure 5e montre un mode de réalisation d’une unité de décalage spatial 50 comprenant un premier prisme cale 441 et un deuxième prisme cale 442, chacun des deux prismes cale 441 , 442 étant aptes à être mis en rotation autour d’un axe tel que représenté en Fig. 5e. Les deux prismes cale 441 , 442 sont mis en rotation de manière synchronisée. De préférence, ils sont mis en rotation de sorte que la somme de leurs épaisseurs en tout point selon une direction parallèle à leur axe de rotation est égale. De préférence les deux prismes cale 441 , 442 ont des angles de prisme cale identique. Ainsi le passage du faisceau laser dans les deux prismes cale 441 , 442 lors de leurs rotations synchronisées permet d’obtenir un faisceau laser décalé spatialement 501 présentant un axe de propagation principal A et étant apte à décrire un cercle autour de l’axe principal A dans un plan perpendiculaire à cet axe de propagation principal A. Ce mode de réalisation permet de conserver une même polarisation entre le faisceau laser séparé 301 en entrée et le faisceau laser décalé spatialement 501 en sortie. Figure 5e shows an embodiment of a spatial shift unit 50 comprising a first wedge prism 441 and a second wedge prism 442, each of the two wedge prisms 441, 442 being able to be rotated around an axis as shown in FIG. 5th. The two wedge prisms 441, 442 are rotated synchronously. Preferably, they are rotated so that the sum of their thicknesses at any point in a direction parallel to their axis of rotation is equal. Preferably, the two wedge prisms 441, 442 have identical wedge prism angles. Thus, the passage of the laser beam through the two wedge prisms 441, 442 during their synchronized rotations makes it possible to obtain a spatially shifted laser beam 501 having a main propagation axis A and being able to describe a circle around the main axis A in a plane perpendicular to this main propagation axis A. This embodiment makes it possible to maintain the same polarization between the separated laser beam 301 at the input and the spatially shifted laser beam 501 at the output.
[0078] La Figure 6 montre des moyens de séparation 30 comprenant un premier élément optique diffractif en réflexion 37 et un deuxième élément optique diffractif en réflexion 38. Le premier 37 et le deuxième 38 éléments optiques diffractifs en réflexion comprennent chacun un réseau de diffraction pour diffracter un faisceau laser en réflexion. Le faisceau laser source 101 est dirigé vers le réseau de diffraction du premier 37 élément optique diffractif en réflexion, le faisceau diffracté et réfléchi est alors dirigé vers le deuxième élément optique en réflexion 38 ou il est à nouveau diffracté et réfléchi en une pluralité de faisceaux laser séparés 301 . Dans un autre mode de réalisation des moyens de séparation de la Fig. 6, le faisceau laser source 101 est réfléchi et diffracté au moins deux fois sur chacun des premier 37 et deuxième 38 éléments optiques diffractifs en réflexion de sorte qu’une pluralité de faisceaux laser séparés 301 est générée par les moyens de séparation 30. Au moins deux réflexions du faisceau source 101 permettent un meilleur contrôle de la séparation de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 , et, en particulier, un meilleur contrôle de la profondeur de champ lorsque la pluralité de faisceaux laser séparés 301 est ensuite focalisée. Figure 6 shows separation means 30 comprising a first reflective diffractive optical element 37 and a second reflective diffractive optical element 38. The first 37 and the second 38 reflective diffractive optical elements each comprise a diffraction grating for diffract a laser beam in reflection. The source laser beam 101 is directed towards the diffraction grating of the first diffractive optical element 37 in reflection, the diffracted and reflected beam is then directed towards the second optical element in reflection 38 where it is again diffracted and reflected in a plurality of beams. separate laser 301. In another embodiment of the separation means of FIG. 6, the source laser beam 101 is reflected and diffracted at least twice on each of the first 37 and second 38 reflective diffractive optical elements so that a plurality of separate laser beams 301 are generated by the separation means 30. At least two reflections of the source beam 101 allow better control of the separation of the plurality of separate laser beams 301, and, in particular, better control of the depth of field when the plurality of separate laser beams 301 is then focused.
[0079] La Figure 7A montre des moyens de séparation 30 comprenant un élément optique diffractif en transmission 36. Un élément diffractif en transmission 36 comprend un réseau de diffraction sur au moins l’une de ses surfaces. Par exemple, un élément diffractif en transmission 36 est constitué d’un matériau transparent au faisceau laser source 101. L’élément diffractif en transmission 36 permet de diffracter le faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301. Chacun des faisceaux de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 se propageant alors selon une direction qui leur est propre. Par exemple, deux faisceaux laser séparés ont des directions qui décrivent un angle a entre elles. [0079] Figure 7A shows separation means 30 comprising a transmission diffractive optical element 36. A transmission diffractive element 36 comprises a diffraction grating on at least one of its surfaces. For example, a transmission diffractive element 36 is made of a material transparent to the source laser beam 101. The transmission diffractive element 36 allows the source laser beam 101 to be diffracted into a plurality of separate laser beams 301. Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagating in a direction which is specific to them. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle α between them.
[0080] La figure 7B montre des moyens de séparation 30 comprenant un élément optique diffractif en réflexion 37. Un élément diffractif en réflexion 37 comprend un réseau de diffraction sur sa surface de réflexion. L’élément diffractif en réflexion 37 permet de diffracter le faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301. Chacun des faisceaux de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 se propageant alors selon une direction qui leur est propre. Par exemple, deux faisceaux laser séparés ont des directions qui décrivent un angle a entre elles. FIG. 7B shows separation means 30 comprising a reflection diffractive optical element 37. A reflection diffractive element 37 comprises a diffraction grating on its reflection surface. The reflective diffractive element 37 makes it possible to diffract the source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301. Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagates in a direction of their own. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle α between them.
[0081 ] La Figure 8A montre des moyens de séparation 30 comprenant des moyens de modulation matriciels en transmission 35. Par exemple, il s’agit d’un filtre à cristaux liquides. Des moyens de modulation matriciels en transmission 35 comprennent une matrice de pixels pouvant être traversée par le faisceau laser source 101. Par exemple, la matrice de pixel est configurée pour afficher une carte de modulation de phase (un motif diffractif) permettant de diffracter le faisceau laser source 101 lors de la transmission de celui-ci au travers de la carte de modulation de phase affichée, en une pluralité de faisceaux laser séparés 301. Chacun des faisceaux de la pluralité de faisceaux laser séparés 301 se propagent alors selon une direction qui leur est propre. Par exemple, deux faisceaux laser séparés ont des directions qui décrivent un angle a entre elles. [0082] La figure 8B montre des moyens de séparation 30 comprenant des moyens de modulation matriciels en réflexion 39. Par exemple une matrice de cristaux liquide sur silicium (LCOS). Des moyens de modulation matriciels en réflexion 39 comprennent une matrice de pixels permettant de réfléchir le faisceau laser source 101. Par exemple, la matrice de pixel est configurée pour afficher une carte de modulation de phase (un motif diffractif) permettant de diffracter le faisceau laser source 101 lors de la réflexion de celui-ci sur la carte de modulation de phase affichée, en une pluralité de faisceaux laser séparés 301. Chacun des faisceaux de la pluralité de faisceau laser séparés 301 se propagent alors selon une direction qui leur est propre. Par exemple, deux faisceaux laser séparés ont des directions qui décrivent un angle a entre elles. [0083] La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée. FIG. 8A shows separation means 30 comprising transmission matrix modulation means 35. For example, it is a liquid crystal filter. Transmission matrix modulation means 35 comprise a matrix of pixels capable of being traversed by the source laser beam 101. For example, the pixel matrix is configured to display a phase modulation map (a diffractive pattern) making it possible to diffract the beam. laser source 101 during the transmission thereof through the displayed phase modulation map, in a plurality of separate laser beams 301. Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagate in a direction which is theirs. is clean. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle α between them. FIG. 8B shows separation means 30 comprising reflection matrix modulation means 39. For example a matrix of liquid crystals on silicon (LCOS). Reflection matrix modulation means 39 comprise a pixel matrix making it possible to reflect the source laser beam 101. For example, the pixel matrix is configured to display a phase modulation map (a diffractive pattern) making it possible to diffract the laser beam. source 101 during the reflection thereof on the displayed phase modulation map, in a plurality of separate laser beams 301. Each of the beams of the plurality of separate laser beams 301 then propagate in a direction which is specific to them. For example, two separate laser beams have directions which describe an angle α between them. The present invention has been described in relation to specific embodiments, which have a purely illustrative value and should not be considered as limiting. In general, the present invention is not limited to the examples illustrated and / or described above. The use of the verbs "to understand", "to include", "to include", or any other variant, as well as their conjugations, can in no way exclude the presence of elements other than those mentioned. The use of the indefinite article "a", "a", or of the definite article "the", "the" or "", to introduce an element does not exclude the presence of a plurality of these elements . Reference numbers in the claims do not limit their scope.
[0084] En résumé, l’invention peut également être décrite comme suit. Le système optique d’usinage laser selon l’invention permet d’usiner sur une même pièce plus simplement et de façon plus robuste plusieurs motifs simultanément. Le système comprend In summary, the invention can also be described as follows. The laser machining optical system according to the invention makes it possible to machine several patterns simultaneously on the same part more simply and more robustly. The system includes
- une source laser à impulsions ultracourtes 10 pour générer un faisceau laser source 101 ; an ultrashort pulse laser source 10 for generating a source laser beam 101;
- un dispositif 1 avec o des moyens de séparation 30, pour séparer un faisceau laser source 101 en une pluralité de faisceaux laser séparés 301 , de sorte que chacun des faisceaux laser séparés 301 est dirigé selon une direction de propagation qui lui est propre; o une unité de décalage spatial 50, 50X, 50Y pour obtenir à partir de ladite pluralité de faisceaux laser séparés 301 , une pluralité de faisceaux laser décalés 501 de sorte que chaque faisceau laser décalé 501 puisse se propager autour d’un axe de propagation principal A qui lui est propre, et soit apte à décrire un mouvement autour de l’axe de propagation principal A ; a device 1 with separation means 30, for separating a source laser beam 101 into a plurality of separate laser beams 301, so that each of the separated laser beams 301 is directed in a direction of propagation which is specific to it; a spatial shift unit 50, 50X, 50Y for obtaining from said plurality of separate laser beams 301, a plurality of shifted laser beams 501 so that each shifted laser beam 501 can propagate around a main propagation axis A which is proper to it, and is able to describe a movement around the main axis of propagation A;
- des moyens de focalisation 70 configurés pour focaliser chaque faisceau laser décalé sur une pièce à usiner 201 en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. - Focusing means 70 configured to focus each laser beam shifted on a workpiece 201 in the direction of its own propagation axis.

Claims

Revendications Claims
1. Système optique d’usinage laser, comprenant : 1. Optical laser machining system, comprising:
- une source laser à impulsions ultracourtes (10) pour générer un faisceau laser source (101) ; - un dispositif (1) avec o des moyens de séparation (30), pour séparer un faisceau laser source (101) en une pluralité de faisceaux laser séparés (301), de sorte que chacun des faisceaux laser séparés (301 ) est dirigé selon une direction de propagation qui lui est propre; o une unité de décalage spatial (50, 50X, 50Y) pour obtenir à partir de ladite pluralité de faisceaux laser séparés (301 ), une pluralité de faisceaux laser décalés (501) de sorte que chaque faisceau laser décalé (501) puisse se propager autour d’un axe de propagation principal A qui lui est propre et soit apte à décrire un mouvement autour de l’axe de propagation principal A ; - an ultrashort pulse laser source (10) for generating a source laser beam (101); - a device (1) with separation means (30), for separating a source laser beam (101) into a plurality of separate laser beams (301), so that each of the separated laser beams (301) is directed according to a direction of propagation which is specific to it; o a spatial shift unit (50, 50X, 50Y) for obtaining from said plurality of separate laser beams (301) a plurality of shifted laser beams (501) so that each shifted laser beam (501) can propagate around a main axis of propagation A which is specific to it and is capable of describing a movement around the main axis of propagation A;
- des moyens de focalisation (70) configurés pour focaliser chaque faisceau laser décalé sur une pièce à usiner (201) en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. 2. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacun des faisceaux laser décalés (501) de la pluralité de faisceaux laser décalés (501) peuvent se propager autour des axes de propagation principaux A, lesdits axes de propagation principaux A décrivant des angles a non-nuls entre eux. - focusing means (70) configured to focus each laser beam shifted on a workpiece (201) in the direction of its own propagation axis. 2. System (100) according to the preceding claim characterized in that each of the offset laser beams (501) of the plurality of offset laser beams (501) can propagate around the main propagation axes A, said main propagation axes A describing angles a non-zero between them.
3. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacun desdits axes de propagation principaux A desdits faisceaux laser décalés (501 ) décrit un angle compris entre 0,005° et 1 ° par rapport à un axe de propagation principal A lui étant adjacent, de préférence un angle compris entre 0,01° et 0,5. 3. System (100) according to the preceding claim characterized in that each of said main propagation axes A of said offset laser beams (501) describes an angle between 0.005 ° and 1 ° with respect to a main propagation axis A adjacent thereto. , preferably an angle between 0.01 ° and 0.5.
4. Système (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation (30) sont des moyens de modulation matriciels (35, 39), de préférence des moyens de modulation matriciels en réflexion (39). 4. System (100) according to any one of the preceding claims characterized in that said separation means (30) are means of matrix modulation (35, 39), preferably matrix reflection modulation means (39).
5. Système (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de modulation matriciels (35, 39) sont des moyens de modulation de phase matriciels (35, 39), de préférence des moyens de modulation de phase matriciels en réflexion (39). 5. System (100) according to any one of the preceding claims characterized in that said matrix modulation means (35, 39) are matrix phase modulation means (35, 39), preferably phase modulation means. matrices in reflection (39).
6. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits moyens de modulation de phase matriciels en réflexion (39) sont un LCOS, en ce qu’ils sont aptes à séparer ledit faisceau laser source (101) polarisé linéairement en ladite pluralité de faisceaux laser séparés (301). 6. System (100) according to the preceding claim characterized in that said reflection matrix phase modulation means (39) are an LCOS, in that they are capable of separating said source laser beam (101) linearly polarized into said plurality of separate laser beams (301).
7. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation (30) comprennent un élément optique diffractif fixe (36, 37, 38) pour la mise en forme de faisceau. 7. System (100) according to any one of claims 1 to 3 characterized in that said separation means (30) comprise a fixed diffractive optical element (36, 37, 38) for beam shaping.
8. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’élément optique diffractif fixe (36, 37, 38) est un élément optique diffractif en transmission (36). 8. System (100) according to the preceding claim characterized in that the fixed diffractive optical element (36, 37, 38) is a diffractive optical element in transmission (36).
9. Système (100) selon la revendication 7 caractérisé en ce que l’élément optique diffractif fixe (36, 37, 38) est un premier élément optique diffractif fixe en réflexion (37). 9. System (100) according to claim 7 characterized in that the fixed diffractive optical element (36, 37, 38) is a first fixed diffractive optical element in reflection (37).
10. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comprend en outre un deuxième élément optique diffractif fixe en réflexion (38) de sorte que ledit faisceau laser (101) décrive au moins une réflexion sur chacun des premier (37) et deuxième (38) éléments optique diffractifs en réflexion, de préférence au moins deux réflexions sur chacun des premier (37) et deuxième (38) éléments optique diffractifs en réflexion. 10. System (100) according to the preceding claim characterized in that it further comprises a second diffractive optical element fixed in reflection (38) so that said laser beam (101) describes at least one reflection on each of the first (37 ) and second (38) reflective diffractive optical elements, preferably at least two reflections on each of the first (37) and second (38) diffractive reflective optical elements.
11. Système (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’unité de décalage spatial (50) est configurée de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à : o décrire un cercle autour de leurs axes de propagation principaux A respectifs, dans un plan perpendiculaire à ceux-ci. 11. System (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the spatial shift unit (50) is configured so that each shifted laser beam is able to: describe a circle around their axes of propagation respective principal A, in a plane perpendicular to them.
12. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l’unité de décalage spatial (50, 50X, 50Y) est configurée de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à : o décrire une ou plusieurs lignes dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. 12. System (100) according to any one of claims 1 to 10 characterized in that the spatial shift unit (50, 50X, 50Y) is configured so that each shifted laser beam is able to: describe one or several lines in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
13. Système (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite unité de décalage spatial (50, 50X, 50Y) est apte à conserver une même polarisation entre ladite pluralité de faisceau laser collimatés (301) et ladite pluralité de faisceaux laser décalés (501). 13. System (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that said spatial shift unit (50, 50X, 50Y) is able to maintain the same polarization between said plurality of collimated laser beams (301) and said plurality. shifted laser beams (501).
14. Système (100) selon l’une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que ladite unité de décalage spatial (50) comprend : 14. System (100) according to any one of the preceding claims characterized in that said spatial shift unit (50) comprises:
- une première unité de décalage latéral (50X) pour obtenir un décalage de faisceau laser selon une première direction X dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A ; - a first lateral shift unit (50X) for obtaining a laser beam shift in a first direction X in a plane perpendicular to said main propagation axis A;
- une deuxième unité de décalage latéral (50Y) pour obtenir un décalage de faisceau laser selon une deuxième direction Y dans un plan perpendiculaire audit axe de propagation principal A ; lesdites directions X et Y étant orthogonales en elles ; ladite première (50X) et ladite deuxième (50Y) unité de décalage latéral sont optiquement couplées de sorte qu’elles sont aptes à décaler ladite pluralité de faisceaux laser collimatés (301) pour obtenir une pluralité de faisceaux laser décalé (501), chaque faisceau laser décalé étant apte à décrire un cercle autour de leurs axes de propagation principaux A respectifs, dans un plan perpendiculaire à leurs axe de propagation principaux A. - a second lateral shift unit (50Y) for obtaining a laser beam shift in a second direction Y in a plane perpendicular to said main propagation axis A; said X and Y directions being orthogonal to them; said first (50X) and said second (50Y) lateral shift unit are optically coupled so that they are able to shift said plurality of collimated laser beams (301) to obtain a plurality of shifted laser beams (501), each beam offset laser being able to describe a circle around their respective main propagation axes A, in a plane perpendicular to their main propagation axes A.
15. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite première (50X) et/ou ladite deuxième (50Y) unité de décalage latéral comprend une lame (410) apte à être mise en rotation de sorte à décaler ladite pluralité de faisceau laser collimatés (301 ) pour obtenir un décalage de faisceau collimaté selon une direction X et/ou Y respectivement dans un plan perpendiculaire auxdits axes de propagation principaux A. 15. System (100) according to the preceding claim characterized in that said first (50X) and / or said second (50Y) lateral shift unit comprises a blade (410) adapted to be rotated so as to shift said plurality of collimated laser beam (301) to obtain a collimated beam offset in an X and / or Y direction respectively in a plane perpendicular to said main propagation axes A.
16. Système (100) selon la revendication 11 caractérisé en ce que ladite première (50X) et/ou ladite deuxième (50Y) unité de décalage latéral comprend : 16. System (100) according to claim 11 characterized in that said first (50X) and / or said second (50Y) lateral shift unit comprises:
- un miroir mobile (401) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, - a mobile mirror (401) so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space,
- un système de retour optique (402, 403) configuré pour rediriger une première réflexion d’entrée sur ledit miroir mobile (401) de la pluralité de faisceaux laser collimatés (301) vers ledit miroir mobile (401) de sorte à obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile (401), un décalage de chaque faisceau laser collimaté selon une direction X et/ou Y respectivement. - an optical return system (402, 403) configured to redirect a first input reflection on said mobile mirror (401) of the plurality of collimated laser beams (301) towards said mobile mirror (401) so as to obtain for all the possible positions and orientations of said mobile mirror (401), an offset of each collimated laser beam in an X and / or Y direction respectively.
17. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit système de retour optique (402, 403) comprend : 17. System (100) according to the preceding claim characterized in that said optical feedback system (402, 403) comprises:
- un premier (402) et un deuxième (403) miroir fixes configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de la pluralité de faisceaux laser collimatés (301) sur ledit miroir mobile (401) est dirigée vers ledit premier miroir fixe (402), o qu’une deuxième réflexion sur ledit premier miroir fixe (402) est dirigée vers ledit deuxième miroir fixe (403), o qu’une troisième réflexion sur ledit deuxième miroir fixe (403) est dirigée vers ledit miroir mobile (401), et, o qu’une quatrième réflexion de sortie sur ledit miroir mobile (401), permet d’obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile (401), un décalage de chaque faisceau laser collimaté selon une première direction X ou une deuxième direction Y par rapport à leurs axes de propagation principaux A respectifs. - a first (402) and a second (403) fixed mirror configured so: o that a first input reflection of the plurality of collimated laser beams (301) on said mobile mirror (401) is directed towards said first mirror fixed (402), o that a second reflection on said first fixed mirror (402) is directed towards said second fixed mirror (403), o that a third reflection on said second fixed mirror (403) is directed towards said movable mirror (401), and, that a fourth output reflection on said mobile mirror (401), makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror (401), an offset of each laser beam collimated in a first direction X or a second direction Y with respect to their respective main axes of propagation A.
18. Système (100) selon la revendication 11 caractérisé en ce que ladite première (50X) et ladite deuxième (50Y) unité de décalage latéral comprennent chacune : 18. System (100) according to claim 11 characterized in that said first (50X) and said second (50Y) lateral shift unit each comprise:
- un premier miroir mobile (421 X, 421 Y) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel ; - a first mobile mirror (421 X, 421 Y) so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space;
- un deuxième miroir mobile (422X, 422Y) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel ; lesdites normales desdits premier (421 X, 421 Y) et deuxième (422X, 422Y) miroirs mobiles étant parallèles pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier (421 X, 421 Y) et deuxième (422X, 422Y) miroirs mobiles, et, lesdits premier (421 X, 421 Y) et deuxième (422X, 422Y) miroirs mobiles étant configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de la pluralité de faisceaux laser collimatés (301 ) sur ledit premier miroir mobile (421 X) est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile (422X) ; o qu’une deuxième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile (422X) permet d’obtenir, pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier (421 X) et deuxième (422X) miroirs mobiles, une pluralité de faisceaux décalés latéralement (302) selon une direction X ; o qu’une troisième réflexion de ladite pluralité de faisceaux décalés latéralement (302) sur ledit premier miroir mobile (421 Y) est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile (422Y) ; o qu’une quatrième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile (422Y) permet d’obtenir, pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier (421 X, 421 Y) et deuxième (422Y, 422Y) miroirs mobiles desdites première (1 X) et deuxième (1 Y) unité de décalage latéral, une pluralité de faisceaux laser décalés (501 ), chaque faisceau laser décalé étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. - a second mobile mirror (422X, 422Y) so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space; said normals of said first (421 X, 421 Y) and second (422X, 422Y) movable mirrors being parallel for all possible positions and orientations of said first (421 X, 421 Y) and second (422X, 422Y) movable mirrors, and, said first (421 X, 421 Y) and second (422X, 422Y) movable mirrors being configured such that: a first input reflection of the plurality of collimated laser beams (301) on said first movable mirror (421 X ) is directed towards said second movable mirror (422X); o that a second reflection on said second mobile mirror (422X) makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first (421 X) and second (422X) mobile mirrors, a plurality of laterally offset beams (302) according to an X direction; o that a third reflection of said plurality of laterally shifted beams (302) on said first movable mirror (421 Y) is directed towards said second movable mirror (422Y); o that a fourth reflection on said second movable mirror (422Y) makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first (421 X, 421 Y) and second (422Y, 422Y) movable mirrors of said first (1 X) and second (1 Y) lateral shift unit, a plurality of shifted laser beams (501), each shifted laser beam being adapted to describe a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
19. Système (100) selon la revendication 11 caractérisé en ce que lesdites première (50X) et deuxième (50Y) unités de décalage latéral sont définies selon la revendication 14. 19. System (100) according to claim 11 characterized in that said first (50X) and second (50Y) lateral shift units are defined according to claim 14.
20. Système (100) selon la revendication 11 caractérisé en ce que lesdites première (50X) et deuxième (50Y) unités de décalage latéral sont définies selon la revendication 14 et 15 respectivement. 20. A system (100) according to claim 11 characterized in that said first (50X) and second (50Y) lateral shift units are defined according to claim 14 and 15 respectively.
21. Système (100) selon la revendication 6 caractérisé en ce que lesdites première (50X) et deuxième (50Y) unités de décalage latéral sont définies selon la revendication 11 . 21. System (100) according to claim 6 characterized in that said first (50X) and second (50Y) lateral shift units are defined according to claim 11.
22. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'unité de décalage latéral (50) comprend : 22. System (100) according to any one of claims 1 to 10 characterized in that the lateral shift unit (50) comprises:
- un premier miroir mobile (421 ) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, - a first mobile mirror (421) so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space,
- un deuxième miroir mobile (422) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace bidimensionnel, et en ce qu’elle comprend une lame (410) positionnée entre ledit premier (421 ) et ledit deuxième (422) miroir mobile de sorte qu’une première réflexion sur ledit premier miroir mobile (421 ) est dirigé vers ledit deuxième miroir mobile (422) en passant à travers ladite lame (410). - a second mobile mirror (422) so that its normal is able to describe a trajectory in a two-dimensional space, and in that it comprises a blade (410) positioned between said first (421) and said second (422) mirror movable so that a first reflection on said first movable mirror (421) is directed towards said second movable mirror (422) passing through said plate (410).
23. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ladite unité de décalage spatial (50) comprend : 23. System (100) according to any one of claims 1 to 10 characterized in that said spatial shift unit (50) comprises:
- un premier miroir mobile (431 ) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; - a first mobile mirror (431) so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space;
- un deuxième miroir mobile (432) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; lesdites normales desdits premier (431 ) et deuxième (432) miroirs mobiles étant parallèles pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier (431 ) et deuxième (432) miroirs mobiles, et, lesdits premier (431) et deuxième miroirs- a second mobile mirror (432) so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space; said normals of said first (431) and second (432) movable mirrors being parallel for all possible positions and orientations of said first (431) and second (432) movable mirrors, and, said first (431) and second mirrors
(432) mobiles étant configurés de sorte : o qu’une première réflexion d’entrée de ladite pluralité de faisceaux collimatés (301) sur ledit premier miroir mobile (431) est dirigée vers ledit deuxième miroir mobile (432), o qu’une deuxième réflexion sur ledit deuxième miroir mobile (432) permet d’obtenir pour toutes les positions et orientations possibles desdits premier (431) et deuxième (432) miroirs mobiles, une pluralité faisceaux laser décalés (501), chaque faisceau laser décalé spatialement étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. (432) movable being configured such that: o that a first input reflection of said plurality of collimated beams (301) on said first movable mirror (431) is directed towards said second movable mirror (432), o that a second reflection on said second movable mirror (432) makes it possible to obtain, for all the possible positions and orientations of said first (431) and second (432) movable mirrors, a plurality of offset laser beams (501), each spatially offset laser beam being suitable in describing a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
24. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ladite unité de décalage spatial (50) comprend : 24. System (100) according to any one of claims 1 to 10 characterized in that said spatial shift unit (50) comprises:
- un miroir mobile (119) de sorte que sa normale est apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel, - a movable mirror (119) so that its normal is able to describe a trajectory in a three-dimensional space,
- un système de retour optique (121) configuré pour rediriger une première réflexion de ladite pluralité de faisceaux collimatés (301) sur ledit miroir mobile (119), vers ledit miroir mobile (119) de sorte à obtenir pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir mobile (119), une pluralité faisceaux laser décalés (501), chaque faisceau laser décalés spatialement étant apte à décrire un cercle dans un plan perpendiculaire à leurs axes de propagation principaux A respectifs. - an optical return system (121) configured to redirect a first reflection of said plurality of collimated beams (301) on said mobile mirror (119), towards said mobile mirror (119) so as to obtain for all possible positions and orientations of said movable mirror (119), a plurality of offset laser beams (501), each spatially offset laser beam being able to describe a circle in a plane perpendicular to their respective main axes of propagation A.
25. Système (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit système de retour optique (121) est un système de rétro-réflexion, de préférence un rétroréflecteur. 25. System (100) according to the preceding claim characterized in that said optical feedback system (121) is a retro-reflection system, preferably a retroreflector.
26. Système (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, 21 , 22 caractérisé en ce que ladite unité de décalage spatial (50) comprend : 26. System (100) according to any one of claims 1 to 10, 21, 22 characterized in that said spatial shift unit (50) comprises:
- un miroir (119) : o ayant une surface de réflexion essentiellement plane définie par une normale (126) pour obtenir une première pluralité de faisceaux laser réfléchi (123) issu de ladite pluralité de faisceaux laser collimatés (301 ), o mobile tel que sa normale (126) soit apte à décrire une trajectoire dans un espace tridimensionnel ; ladite unité de décalage spatial (1 ) étant configurée de sorte que ladite pluralité de faisceaux laser collimatés (301 ) et ladite normale (126) dudit miroir (119) sont séparés par un angle (115) compris entre 0° et 15°, de préférence compris entre 0,01 ° et 10°, préférentiellement entre 0,1 ° et 8° et encore plus préférentiellement entre 0,1 ° et 3°, pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir (119) mobile ; - a mirror (119): o having a substantially planar reflecting surface defined by a normal (126) to obtain a first plurality of reflected laser beams (123) from said plurality of collimated laser beams (301), o movable such that its normal (126) is suitable to describe a trajectory in a three-dimensional space; said spatial shift unit (1) being configured such that said plurality of collimated laser beams (301) and said normal (126) of said mirror (119) are separated by an angle (115) between 0 ° and 15 °, of preferably between 0.01 ° and 10 °, preferably between 0.1 ° and 8 ° and even more preferably between 0.1 ° and 3 °, for all the possible positions and orientations of said mobile mirror (119);
- des moyens d’entrainement (16) pour déplacer ledit miroir (119) mobile ; - drive means (16) for moving said mobile mirror (119);
- un système de rétro-réflexion (121 ) : o positionné par rapport audit miroir (119) pour obtenir à partir de ladite première pluralité de faisceaux laser réfléchi (123), une deuxième pluralité de faisceaux laser incidents (18) audit miroir (119) pour toutes les positions et orientations dudit miroir (119), pour obtenir ladite pluralité de faisceau laser décalé (501 ) à partir d’une réflexion de ladite deuxième pluralité de faisceaux laser incidents (18) sur ledit miroir (119) mobile, et o apte à fournir ladite deuxième pluralité de faisceaux laser incidents (18) sur ledit miroir (119), parallèle à ladite première pluralité de faisceaux laser réfléchi (123) pour toutes les positions et orientations possibles dudit miroir (119) mobile. - a retro-reflection system (121): positioned relative to said mirror (119) to obtain, from said first plurality of reflected laser beams (123), a second plurality of incident laser beams (18) to said mirror (119) ) for all positions and orientations of said mirror (119), to obtain said plurality of offset laser beam (501) from a reflection of said second plurality of incident laser beams (18) on said movable mirror (119), and o capable of supplying said second plurality of incident laser beams (18) on said mirror (119), parallel to said first plurality of reflected laser beams (123) for all the possible positions and orientations of said mobile mirror (119).
27. Méthode pour fournir une pluralité de faisceau laser décalé (501 ) par rapport à une pluralité de faisceaux laser séparés (301 ) pour l’usinage d’une pièce et comprenant la mise en oeuvre des étapes suivante : a. fournir une source laser à impulsions ultracourtes (10) pour générer un faisceau laser source (101 ) ; b. fournir des moyens de séparation (30) commandé par une unité de contrôle ; c. fournir une unité de décalage spatial (50, 50X, 50Y) et des moyens de focalisation (70) ; d. commander lesdits moyens de séparation (30) pour séparer un faisceau laser source (101) en une pluralité de faisceaux laser séparés (301 ), chacun des faisceaux laser séparés étant apte à se propager le long d’axes de propagation différents. e. activer ladite unité de décalage spatial (50, 50X, 50Y) pour produire à partir d’une pluralité de faisceaux laser séparés (301), une pluralité de faisceaux laser décalés (501), de sorte que chaque faisceau laser décalé est apte à se propager autour d’un axe de propagation principal A et est apte à décrire un mouvement autour de l’axe de propagation principal A ; f. focaliser à l’aide des moyens de focalisation (70) chaque faisceau laser décalé sur une pièce à usiner (201) en direction de l’axe de propagation qui lui est propre. 27. A method for providing a plurality of offset laser beams (501) from a plurality of separate laser beams (301) for machining a part and comprising performing the following steps: a. providing an ultrashort pulse laser source (10) to generate a source laser beam (101); b. providing separation means (30) controlled by a control unit; vs. providing a spatial shift unit (50, 50X, 50Y) and focusing means (70); d. controlling said separation means (30) to separate a source laser beam (101) into a plurality of separate laser beams (301), each of the separate laser beams being adapted to propagate along different propagation axes. e. activating said spatial shift unit (50, 50X, 50Y) to produce from a plurality of separate laser beams (301) a plurality of shifted laser beams (501) so that each shifted laser beam is capable of being propagate around a main propagation axis A and is able to describe a movement around the main propagation axis A; f. focusing using the focusing means (70) each laser beam shifted on a workpiece (201) in the direction of its own propagation axis.
28. Méthode selon la revendication précédente caractérisée en ce que lesdits moyens de séparation (30) comprennent une matrice de pixels commandés pour afficher une carte de modulation de phase de sorte qu’une interaction dudit faisceau laser source (101) avec ledit motif de modulation de phase génère ladite pluralité de faisceaux laser séparés (301). 29. Méthode selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit motif de modulation est configuré pour séparer ledit faisceau laser source (101 ) en neuf faisceaux séparés (301). 28. Method according to the preceding claim characterized in that said separation means (30) comprise a matrix of pixels controlled to display a phase modulation map so that an interaction of said source laser beam (101) with said modulation pattern phase generates said plurality of separate laser beams (301). 29. Method according to the preceding claim characterized in that said modulation pattern is configured to separate said source laser beam (101) into nine separate beams (301).
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