TWI674939B - 使用多焦點雷射處理透明物品的方法及系統及由此方法及系統處理的透明物品 - Google Patents

使用多焦點雷射處理透明物品的方法及系統及由此方法及系統處理的透明物品 Download PDF

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Abstract

本文中揭露透明物品、以及用於處理透明物品的方法及系統。用於處理透明物品(例如，切割玻璃)之系統可包括至少一初始雷射及至少一偏振化分束器，其中該偏振化分束器經組態以分離一初始雷射光束成為複數個雷射光束，且其中該複數個雷射光束係有用於處理透明物品。用於處理透明物品之方法包含在透明物品中以複數個雷射光束建立至少一瑕疵。

Description

使用多焦點雷射處理透明物品的方法及系統及由此方法及 系統處理的透明物品
本申請案主張於2014年11月10日提出申請之美國申請案第62/077,451號的優先權權益。該申請案以引用方式全文併入本文中。
本揭示內容大致上與處理透明材料(諸如玻璃)的方法與系統有關。
許多應用需要經加勁之玻璃，舉例而言在諸如LCD及LED顯示器、電腦螢幕、自動提款機(ATM)及類似物等消費電子裝置及商業電子裝置中。用於此類裝置的片狀玻璃零件經常是使用機械刻劃工具(mechanical scoring tool)或雷射從較大的玻璃件所切割出。此等粗糙切割的零件一般再經過額外的研磨(grinding)或拋光(polishing)程序以符合特定要求，諸如具體的尺寸公差(tolerance)及/或邊緣形狀。此等程序不僅緩慢且勞力密集，且亦特別不適用於加勁玻璃(strengthened glass)。
多種製程可用以對玻璃加勁，該等製程包括化學退火(chemical tempering)、熱退火、積層(lamination)。舉例而言，於一離子交換加勁程序中， 玻璃表面層中的離子被浴溶液(諸如鹽浴(salt bath))中具有同價或相同氧化狀態的較大離子取代或與之交換。積層機械玻璃加勁係一讓具有不同熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion,CTE)的複數層玻璃接合或積層的機制。舉例而言，在一個三層之積層體(亦即由兩個包覆層圍繞的一核心層)中，在熱接合(thermal bonding)後的冷卻時，核心玻璃層與包覆玻璃層之CTE相比相對較高的CTE造成核心玻璃層較包覆玻璃層收縮或縮小更多。此造成核心玻璃層處於張力狀態中，而包覆玻璃層處於壓縮狀態中。包覆玻璃層的壓縮應力抑制包覆玻璃層中的裂紋形成及裂紋增長，從而使玻璃基層體較未處於壓縮應力下的包覆玻璃相比係經加勁的。
雷射可用於處理多種類型的加勁及非加勁玻璃。於多種雷射處理方法及系統中，可建立多個劃線痕(scribe line)以達成所欲的玻璃片之平滑且均勻的分割。可藉由重複雷射頭和玻璃結構相對於彼此的運動完成多條劃線痕，此增加製程的時間和成本。
因此，提供用於切割透明材料(例如加勁玻璃)的方法及系統將係有利的，該等方法及系統提供改良的精密度及/或準確度，同時節省時間及成本。為了減少製造成本及/或處理時間，提供可至少部分與現存用於切割玻璃結構的系統配合的系統與方法將係更為有利的。
於多種實施例中，本揭示內容與用於處理透明材料之系統有關，該系統包含：(i)一雷射發射器，其經組態以產生一初始雷射光束，(ii)一第一偏振化分束器(beam splitter)，其經組態以分離該初始雷射光束成為沿一第一路徑被引導的一第一雷射光束以及沿一第二路徑被引導的一第二雷射光束，該第二路徑自該第一路徑分散，其中該第一雷射光束沿該第一路徑包括一第一焦點，且該第二雷射光束沿該第二路徑包括一第二焦點；以及(iii)一第二偏振化分束器，其經組態以接收該等第一及第二雷射光束，且經組態以引導該等第一及第二雷射光束通過一共同聚焦透鏡(mutual focusing lens)，其中該第一雷射光束經組態以於該透明材料中於該透明材料之一第一橫向位置處及在該透明材料之表面中一第一深度處產生一第一系列瑕疵，其中該第二雷射光束經組態以於該透明材料中於該透明材料之一第二橫向位置處及在該透明材料之表面中一第二深度處產生一第二系列瑕疵，且其中該等第一及第二系列之瑕疵促進該透明材料沿該等第一及第二系列之瑕疵分隔為多於一個部分。於多種實施例中，該等系統可包含一第一透鏡組，該第一透鏡組沿該第二路徑設置且經組態以接收該第二雷射光束，其中在第一透鏡組之間之一距離沿該第二路徑制定該第二焦點之一位置，及/或至少兩個透鏡，該至少兩個透鏡經組態以接收該初始雷射光束，其 中該第一透鏡組之間的一距離之調整改變該等第一及第二雷射光束之至少一者之一焦點。此外，至少一鏡可經組態以反射該第二雷射光束，其中該鏡之一角度之調整改變該第一橫向位置與該第二橫向位置之間的一距離，該第一橫向位置與該第二橫向位置分別對應於該等第一及第二雷射光束之該等焦點。
於多種實施例中，本揭示內容亦關於用於處理透明材料之方法，該等方法包含(i)沿一共同路徑共線收斂一第一雷射光束及一第二雷射光束，該第一雷射光束之一第一焦點及該第二雷射光束之一第二焦點沿該共同路徑彼此偏移，(ii)初始地移動經共線收斂之該等第一及第二雷射光束橫越該透明材料之一表面之一部分，其中一第一系列之瑕疵係於該透明材料之該表面中一第一深度處、以及該透明材料之該表面之一第二深度處形成於該透明材料中，該第一深度對應於該第一焦點，且該第二深度對應於該第二焦點，(iii)調整該第一焦點及該第二焦點之至少一者，以及(iv)隨後移動經共線收斂之該等第一及第二雷射光束橫越該透明材料之該表面之該部分，其中一第二系列之瑕疵係於該透明材料之該表面中一第三深度處、以及該透明材料之該表面之一第四深度處形成於該透明材料中，該第三深度對應於該第一焦點，且該第四深度對應於該第二焦點，且其中該第一系列之瑕疵與該第二系列之瑕疵交錯。
於多種實施例中，本揭示內容亦關於用於處理透明材料之方法，該等方法包含(i)以一雷射產生一初始雷射光束，該初始雷射光束經組態以沿第一路徑投射，(ii)使用設置於該第一路徑中的一偏振化分束器來分離該初始雷射光束，其中一第一雷射光束係沿該第一路徑經引導，且一第二雷射光束係沿與該第一路徑分散的一第二路徑被引導，且其中該第一雷射光束沿該第一路徑具有一第一焦點，且該第二雷射光束沿該第二路徑具有一第二焦點；(iii)使該等第一及第二雷射光束穿過一共同聚焦透鏡，其中該共同聚焦透鏡聚焦該等第一及第二雷射光束於該透明材料上；以及(iv)移動該等第一及第二雷射光束橫越該透明材料之一表面，以分別於該透明材料中形成一第一及第二系列之瑕疵，其中該第一系列之瑕疵係於該透明材料之一第一橫向位置處、以及該透明材料之該表面中一第一深度處形成，該第二系列之瑕疵係於自該第一橫向位置偏移之該透明材料之一第二橫向位置處、以及自該第一深度偏移之該透明物品之該表面中之一第二深度處形成，且其中該第一橫向位置及該第一深度對應於該第一焦點，且該第二橫向位置及該第二深度對應於該第二焦點。
進一步方法包含沿該等第一及第二系列之瑕疵分隔該透明材料成為複數個部分之一步驟。
本揭示內容之額外特徵及優點將於下列之實施方式中提出，且對本領域具通常知識者而言，部分將 自彼實施方式為顯而易見的，或藉由實踐如本文所描述之方法而經體認，其包括以下之實施方式、申請專利範圍、以及所附圖式。
應瞭解到，前述之大致描述以及以下之實施方式兩者呈現本揭示內容之多種實施例，且係意欲用以提供用於理解申請專利範圍之本質與特性的概述及架構。隨附圖式係包括以提供本揭示內容之進一步理解，且經併入且構成本說明書之一部分。圖式繪示本揭示內容之多種實施例，且與實施方式一起用於闡釋本揭示內容之原理及操作的目的。
10‧‧‧初始雷射光束
11‧‧‧經調整雷射光束
21‧‧‧第一雷射光束
22‧‧‧第二雷射光束
23‧‧‧第三雷射光束
24‧‧‧第四雷射光束
25‧‧‧第五雷射光束
26‧‧‧第六雷射光束
30‧‧‧共同路徑
41‧‧‧第一雷射光束
42‧‧‧第二雷射光束
51‧‧‧第一雷射光束
52‧‧‧第二雷射光束
53‧‧‧第三雷射光束
54‧‧‧第四雷射光束
55‧‧‧第五雷射光束
56‧‧‧第六雷射光束
100‧‧‧光學配置
110‧‧‧第一通用透鏡組
112‧‧‧波板
121‧‧‧第一偏振化分束器
122‧‧‧第二偏振化分束器
123‧‧‧第三偏振化分束器
124‧‧‧第四偏振化分束器
125‧‧‧第五偏振化分束器
126‧‧‧第六偏振化分束器
131‧‧‧第一鏡
132‧‧‧第二鏡
133‧‧‧第三鏡
134‧‧‧第四鏡
135‧‧‧第五鏡
136‧‧‧第六鏡
140‧‧‧額外透鏡組
141‧‧‧第一透鏡組
142‧‧‧第二透鏡組
143‧‧‧第三透鏡組
144‧‧‧第四透鏡組
150‧‧‧聚焦鏡
151‧‧‧第一焦點；焦點
152‧‧‧第二焦點；焦點
153‧‧‧第三焦點
154‧‧‧第四焦點
161‧‧‧第一偏振化旋轉器
162‧‧‧第二偏振化旋轉器
163‧‧‧第三偏振化旋轉器
164‧‧‧第四偏振化旋轉器
200‧‧‧光學配置
251‧‧‧第三焦點；焦點
252‧‧‧第四焦點；焦點
300‧‧‧透明物品
305‧‧‧頂表面
330‧‧‧瑕疵；第一瑕疵
335‧‧‧瑕疵；第二瑕疵
340‧‧‧瑕疵；第四瑕疵
345‧‧‧瑕疵；第三瑕疵
351‧‧‧第五焦點；焦點
352‧‧‧第六焦點；焦點
400‧‧‧透明物品
405‧‧‧頂表面
430‧‧‧第一瑕疵
435‧‧‧第二瑕疵
440‧‧‧第三瑕疵
445‧‧‧第四瑕疵
500‧‧‧透明物品
505‧‧‧頂表面
530‧‧‧第一瑕疵
535‧‧‧第二瑕疵
540‧‧‧第三瑕疵
545‧‧‧第四瑕疵
600‧‧‧透明物品
605‧‧‧頂表面
630‧‧‧第一瑕疵
635‧‧‧第二瑕疵
640‧‧‧第三瑕疵
645‧‧‧第四瑕疵
650‧‧‧第五瑕疵
655‧‧‧第六瑕疵
900‧‧‧透明物品
930‧‧‧第一瑕疵
940‧‧‧第二瑕疵
945‧‧‧第三瑕疵
950‧‧‧第四瑕疵
955‧‧‧第五瑕疵
960‧‧‧第六瑕疵
965‧‧‧第七瑕疵
970‧‧‧第八瑕疵
975‧‧‧第九瑕疵
985‧‧‧第十瑕疵
1100‧‧‧光學配置
1200‧‧‧透明物品
1201‧‧‧第一玻璃部分
1202‧‧‧第二透明物品部分；第二玻璃部分
1210‧‧‧U形邊緣
1301‧‧‧透明物品
1302‧‧‧透明物品
1303‧‧‧透明物品
1304‧‧‧透明物品
1311‧‧‧經定角度邊緣切割
1321‧‧‧直線邊緣
1322‧‧‧截頂隅角
1331‧‧‧圓頭邊緣切割
1341‧‧‧直線邊緣
1342‧‧‧圓頭隅角
1400‧‧‧積層透明物品
1405‧‧‧頂表面
1410‧‧‧底表面
1430‧‧‧劃線痕；第一劃線痕
1435‧‧‧劃線痕；第二劃線痕
A‧‧‧掃程；第一掃程
A1‧‧‧第一距離
B‧‧‧掃程
B1‧‧‧第二距離
C‧‧‧掃程
D‧‧‧掃程；第一掃程
D0‧‧‧主要光學元件串距離
d1‧‧‧第一深度
d2‧‧‧第二深度
d3‧‧‧第三深度
d4‧‧‧第四深度
Df1‧‧‧第一焦距
Df2‧‧‧第二焦距
Df3‧‧‧第三焦距
Df4‧‧‧第四焦距
E‧‧‧掃程；第二掃程
F‧‧‧掃程；第一掃程
G‧‧‧掃程；第二掃程
H‧‧‧掃程；第一掃程
H1‧‧‧透鏡間隔
H2‧‧‧透鏡間隔
I‧‧‧掃程；第二掃程
J‧‧‧掃程；第三掃程
K‧‧‧第一掃程
L‧‧‧第二路徑；第二掃程
M‧‧‧第三掃程
N‧‧‧第四掃程
O‧‧‧第五路徑；第五掃程
P‧‧‧第六路徑；第六掃程
T‧‧‧完整厚度
z‧‧‧偏移距離
z1‧‧‧第一偏移距離
z1‧‧‧距離(圖14)
z2‧‧‧第二偏移距離
z3‧‧‧第三偏移距離
α‧‧‧角度
以下實施方式當與下列圖式配合閱讀時可最佳地被瞭解，其中類似的結構以類似的標號指示，且其中：圖1為根據本揭示內容之一實施例的一多焦點雷射光束之例示性光學配置的示意平面圖。
圖2為根據本揭示內容之另一實施例的一多焦點雷射光束之例示性光學配置的示意平面圖。
圖3A為根據本揭示內容之一實施例的一含多條劃線痕之例示性透明材料的側立面影像。
圖3B為根據本揭示內容之一實施例的含圖3A之多條劃線痕的例示性透明材料之示意透視圖。
圖4為根據本揭示內容之一實施例的一包括堆疊劃線痕之例示性透明材料的側立面影像。
圖5為根據本揭示內容之一實施例的一包括交錯劃線痕對之例示性透明材料的側立面影像。
圖6為根據本揭示內容之一實施例的一包括可變劃線痕分隔之例示性透明材料的側立面影像。
圖7為根據本揭示內容之一實施例的垂直劃線痕分隔隨透鏡分隔改變之圖形表示。
圖8為根據本揭示內容之一實施例的比較第一及第二雷射光束之平均功率隨波板(wave-plate)設定之改變的圖形表示。
圖9A為根據本揭示內容之一實施例的一包括與圖8之圖形中所表示的設定之第一組對應的多條劃線痕之例示性透明材料的側立面影像。
圖9B為根據本揭示內容之一實施例的一包括與圖8之圖形中所表示的設定之第二組對應的多條劃線痕之例示性透明材料的側立面影像。
圖10為根據本揭示內容之一實施例的比較第一及第二功率路徑之劃線痕斑點大小隨波板設定之改變的圖形表示。
圖11為根據本揭示內容之一實施例的一用於形成含多個彼此偏軸(off-axis)的焦點之雷射光束的例示性光學配置的示意平面圖。
圖12A為根據本揭示內容之一實施例的用以在一例示性透明物品中形成U形邊緣的可變劃線痕之示意剖面側視圖。
圖12B為根據本揭示內容之一實施例的沿該等可變劃線痕分隔以形成U形邊緣的圖12A之例示性透明物品之示意剖面側視圖。
圖13A至圖13D為根據本揭示內容之實施例所形成的不同透明物品邊緣形狀的示意剖面側視圖。
圖14為根據本揭示內容之一實施例的一含多條劃線痕之例示性透明材料的切割邊緣之側立面影像。
於本文中揭示用於處理透明材料之方法及系統。該系統可包括光學配置，該等光學配置包含一雷射發射器及至少兩個偏振化分束器。該雷射發射器可產生一初始雷射光束。該兩個偏振化分束器之一第一偏振化分束器可經組態以分離該初始雷射光束成為沿一第一路徑被引導的一第一雷射光束以及沿一第二路徑被引導的一第二雷射光束，該第二路徑自該第一路徑分散。該第一雷射光束沿該第一路徑包括一第一焦點，且該第二雷射光束沿該第二路徑包括一第二焦點。該兩個偏振化分束器之一第二偏振化分束器可經組態以接收該等第一及第二雷射光束，且經組態以引導該等第一及第二雷射光束通過一共同聚焦透鏡。該第一雷射光束可經組態以在該透明材料之一表面下之一第一深度處產生該透明材料中的一第一系列之瑕疵。此外，該第二雷射光束可經組態以在該透明材料之一表面下之一第二深度處產生該透 明材料中的一第二系列之瑕疵。如此一來，該等第一及第二系列之瑕疵可幫助該透明材料沿該等第一及第二系列之瑕疵分隔為多於一個部分。
如本文中所使用，用語「雷射(laser)」指稱利用原子或分子的能量位準之間的自然振盪以產生同調電磁輻射之光束的一裝置，該光束於本文中稱為一雷射光束，通常在頻譜上的紫外光、可見光或紅外線區域中。根據不同實施例，一初始雷射可被分離(亦即分隔)成為複數個雷射光束。
如本文中所使用，用語「共線收斂(collinearly converging)」指稱多於一個雷射光束聚集以佔據或穿過相同的直線。
如本文中所使用，用語「焦點(focus point)」及其變形指稱射線(如光、熱、或聲音之射線)收斂到的點，或射線從其分散或看似分散的點。舉例而言，此包括在藉由鏡之反射或藉由透鏡或光學配置之折射後，適形於從一點分散(或向一點收斂)的光線之若干幾何邊界(或若干幾何邊界之延長)交截且引起一影像或光線之成群處的點。
如本文中所使用，用語「光學元件串(optical train)」及其變形係意欲用以表示一系列的雷射光束可行進通過之光學組件。
如本文中所使用，如本文中所使用的用語「透明物品(transparent article)」指稱一特定的雷射光 束可穿過之品項或物件。具體而言，透明物品可係脆性的，包括但不限於玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、結晶材料、聚合物、以及其組合。本文中所描述之方法可對之有用的玻璃實施例包括但不限於玻璃片及玻璃結構，特別是加勁玻璃(例如化學加勁及/或積層玻璃)。應注意到，實施例僅為了參照之簡便而以相關於玻璃而描述，但應瞭解該等實施例對於其他透明材料亦係相同地有用。
如本文中所使用，相對於被處理的透明材料之表面的相關於雷射光束的用語「移動」，係意欲包括雷射光束或透明材料之一者或兩者相對於彼此的移動。因此，詞組「移動第一及第二雷射光束橫越透明材料之表面，以在透明材料中形成第一及第二系列之瑕疵」包括其中雷射光束移動但透明材料維持靜止的實施例、其中透明材料移動但雷射維持靜止的實施例、以及其中透明材料及雷射兩者均移動的實施例。
如本文中所使用，用語「瑕疵(flaw)」及其變形意圖包括在透明物品之物理結構或形式中或對透明物品之物理結構或形式的缺陷或損傷。如本文中所使用的「系列之瑕疵」指稱在物品上或物品內依序依序排列的複數個瑕疵。一順序且連續的系列之瑕疵可形成一條線(亦即一長且窄的標記)，該條線可係直線及/或曲線。瑕疵可形成於物品之表面上以及物品之主體中(亦即在表面之下方)。
如在本文中所使用，用語「劃線痕(scribe line)」以及其變化係意指藉由刻劃或切割物品(諸如玻璃片)之表面所造成的線。根據多種實施例，劃線痕可形成於物品之頂表面之下，諸如透明物品之主體中。根據所描述之多種實施例，劃線痕係由雷射處理造成。根據多種實施例，劃線痕可係實質上連續的線，或可包含一系列之不連續瑕疵。
雷射處理在玻璃產業內已被廣泛採用以取代機械處理，且提供特別的屬性給經處理玻璃。雷射處理對加勁玻璃係特別有用的，其中傳統機械劃線及切斷方法可能無法達成平滑且均勻的分隔。在用於玻璃的傳統雷射處理系統中，雷射功率係集中於緊密環繞雷射光束之單一焦點的小區域中。若功率密度大於經處理玻璃之主體損傷臨限(bulk damage threshold)，此將在彼小區域處建立一個瑕疵。在雷射光束焦點及透明物品相對於彼此移動時(雷射頭相對於透明物品移動或反之的任一者)，瑕疵將形成一條劃線痕，該劃線痕可係一條直線或其他與該動作對應的形狀。
用於加勁及非加勁玻璃之多種不同的雷射分隔技術可用以達成高邊緣強度及/或良好的邊緣品質。該等程序所使用者係經由雷射所引發熱應力(laser induced thermal stress)、化學鍵斷裂、兩個機制之組合(熱應力及化學鍵斷裂)來建立裂痕/瑕疵且增長該等裂痕(亦即裂痕增長法)、或燒蝕(ablation)以移除 或部分地移除玻璃材料(亦即燒蝕法)。裂痕增長法可達成相對高的切割速度(例如>300mm/s)且有所欲的邊緣品質和強度，但在達成所有所欲的邊緣形狀(諸如牛鼻(bull nose)狀或倒角狀(chamfer))時可能不實用。相反而言，燒蝕法可以非常高的精密度移除玻璃的很小部分且因此可以達成特定的邊緣形狀，但相對緩慢(例如，小於50mm/s的切割速度)。
根據多種實施例，例示性方法和系統包含一具有複數個焦點的單一雷射光束。此類實施例可允許以雷射頭的單一掃程(pass)來建立複數個瑕疵或劃線痕。非限制實施例可包括含偏振化分束器及可變光學透鏡的光學系統，以達成光束分離及/或調處(manipulation)。如此一來，單一雷射光束可被調處為在其中具有多焦點。多焦點之各者可於玻璃中形成瑕疵，諸如用於將玻璃分隔成複數個部分的各種不同的劃線痕及/或圖樣，留下有預定形狀或輪廓的切割邊緣。
舉例而言，來自脈衝化雷射(pulsed laser)的雷射光束(脈衝持續時間在一個微微秒(picosecond)到數十奈秒的範圍之間，波長範圍在200nm至1600nm之間)可被分離為複數個光束，各自可以在堅硬積層玻璃以及其他玻璃類型中形成一瑕疵或劃線痕，該等其他玻璃類型諸如但不限於Eagle XG®、Gorilla® Glass、以及Willow® Glass(均 為Corning Incorporated,Corning,New York的玻璃產品的註冊商標)。
一般而言，在玻璃中形成瑕疵或劃線痕所需的功率要求與許多系統中可得的完整功率相較為相對低的，該等雷射系統在一些應用中可能提供多於所需功率的5至10倍。據此，藉由分離單一高功率雷射光束成為複數個低功率雷射光束(各低功率雷射光束經組態以含足夠的能量以在最堅硬類型的玻璃中建立劃線痕)，本文中所描述的多種實施例可將習用雷射所供應的過多功率作為優勢，而非浪費過多功率。
典型的雷射光束發射一給定波長的輻射，含一具高斯性質(Gaussian nature)橫向強度分佈(transverse intensity profile)I(r)，其可依據方程式(1)表示： 其中：I0=於雷射光束之腰部處的雷射光束之中心的強度；exp=指數函數ex；r=來自中央最大值的半徑；且ω 0=高斯光束最小值半徑(亦即於雷射光束腰部處)。
使用一透鏡組，高斯光束可被聚焦於與一焦點關聯之一小斑點(spot)。焦點與該透鏡組將係距離Df，該距離Df與沿該光束的路徑上的與該光束之腰部關聯之一點對應。當一玻璃件放置在該小斑點處時，若來自該光束的能量超過透明物品的主體損傷臨限，瑕疵將會被形成。如此一來，若該焦點與透明物品的表面重合時，需要超過表面損傷臨限以產生一瑕疵。反之，若該焦點在該透明物品之表面下，需要超過該透明物體之與該焦點重合的彼區域之主體損傷臨限以產生一瑕疵。瑕疵之大小將取決於斑點之大小，以及於該焦點處的光束超過主體損傷臨限的程度。離透鏡組的距離Df可依據方程式(2)表示： 其中：f=透鏡之有效焦距；λ=波長；且π=圓周率，約3.14156。對由兩個透鏡組成的一複式透鏡而言，該複式透鏡的有效焦距f=f1*f2/(f1+f2-H1)，其中f1及f2係該兩個透鏡之各者的有效焦距；H1係該兩個透鏡之間的距離。如此一來，複式透鏡的有效焦距可藉由改變透鏡間的透鏡間隔H1來變化
然而，光束分散之半角(halfangle)可依據方程式(3)表示：
因此，方程式(2)可依據方程式(4)重寫：
如此一來，方程式(4)展示了最小斑點大小發生的距離Df取決於光束的分散度(divergence)。據此，藉由改變光束的分散度，距離Df亦可被改變。
依據一個例示性實施例，光束發散度可藉由在光束路徑中放置兩個互補的透鏡來改變，該兩個互補的透鏡一起作用以在高斯光束行進通過該光學元件串的時候稍微修改該高斯光束的分散度。在該等透鏡移動而彼此靠近或彼此遠離時，分散度改變，且因此最小斑點大小發生的距離Df可相對於聚焦透鏡的焦距而改變。
圖1繪示用於本文中所描述之多種方法的一非限制實施例之例示性光學配置100；然而，多種其他組態係經設想且意欲落在本揭示內容之範疇內，包括但不限於不同定向、組態、大小、及數量的光學元件串，以及不同數目的光學元件串。光學配置100包括包含兩個單獨的光學元件串，該等單獨的光學元件串包括用以初始地分隔且之後重新組合一初始雷射光束10的一系列之透鏡(lens)、分束器、及鏡(mirror)。一旦初始 雷射光束10被分隔成複數個光束，該複數個光束之至少一者的焦點可依據如上所描述的方程式1至4而改變。因此，當該複數個光束被重新組合時，該複數個光束像是一個具有複數個焦點的單一光束而作用。
舉例而言，初始雷射光束10可係由雷射產生的大致共準直(collimated)光束，諸如能夠輸出一波長從200nm至1600nm的雷射光束之紫外線雷射。可選地，初始雷射光束10可在被引導至光學元件串內前經修改。舉例而言，可選地，初始雷射光束10可經引導通過一第一通用透鏡組110，該第一通用透鏡組110可提供一可調整套筒伸縮配置(adjustable telescoping arrangement)。舉例而言，第一通用透鏡組110可包括至少兩個透鏡以擴展或收縮該初始光束以產生具有所欲直徑的經調整雷射光束11。反之，若沒有第一通用透鏡組110，經調整雷射光束11將會與初始雷射光束10相同。可選地，經調整雷射光束11可經組態以具有一線性偏振化(linear polarization)，但有一混合及/或任意初始偏振化角度。經調整雷射光束11可經引導至第一偏振化分束器121內。第一偏振化分束器121將入射光從經調整雷射光束11分離成為具有正交偏振(orthogonal polarization)之兩個部分，亦即第一雷射光束21及第二雷射光束22。此外，第一偏振化分束器121之內角(internal angle)在第一雷射光束21及第二雷射光束22中賦予和經調整雷射光束11不同的偏 振化角度，但第一雷射光束21及第二雷射光束22之偏振化角度彼此正交(成直角)。
舉例而言，若經調整雷射光束11具有一45°的線性偏振化(表示為一有雙箭頭的對角線)，且第一偏振化分束器121在45°的角度處包括一內反射層，第一雷射光束21可具有一90°的線性偏振化(表示為一有雙箭頭的垂直線)，而第二雷射光束22可具有一0°的線性偏振化(表示為一小圓圈，反映一進入頁面或出頁面的方向)。第一雷射光束21之方向可在與經調整雷射光束11相同之方向上連續，而第二雷射光束22係沿與第一路徑正交之一第二路徑反射。如此一來，根據多種實施例，第二雷射光束22可被引導通過與第一雷射光束21不同的一單獨的光學元件串。
在多種實施例中，單獨的光學元件串可包括第一鏡131、第二鏡132、及第一透鏡組141。單獨的光學元件串可具有在第一偏振化分束器121及該第一鏡之間測量的第一距離A1。第二雷射光束22可在第一鏡131中被反射進入第一透鏡組141。舉例而言，第一透鏡組141可特定地彼此匹配，且經組態以特定透鏡間隔H1彼此分開，以產生一特定分散度。舉例而言，有100mm焦距的凹透鏡可與有+100mm焦距的凸透鏡分開該透鏡間隔H1。特定分散度可用以賦予第二雷射光束22與第一雷射光束21相較為不同的焦點。在穿過第一透鏡組141後，第二雷射光束22可反射離開第二鏡132， 該第二鏡132引導第二雷射光束22往回朝向第一雷射光束21。單獨的光學元件串可具有在第一鏡131及第二鏡132之間測量的第二距離B1。即使在透鏡間隔H1經變化時，第一及第二距離A1、B1可維持恆定。替代地，第一透鏡組141可定位於該單獨的光學元件串中之他處，諸如在第一偏振化分束器121與第一鏡131之間、或第二鏡132與第二偏振化分束器122之間。
第一雷射光束21及第二雷射光束22可經引導以收歛於第二偏振化分束器122處，用以重新組合第一及第二雷射光束21、22。如此一來，第一雷射光束21可穿過第二偏振化分束器122而不改變方向。可使第二雷射光束22在第二偏振化分束器122中反射，以沿共同路徑30共線收斂第一雷射光束21及第二雷射光束22。第一雷射光束21及第二雷射光束22之收斂會修改分別的雷射光束之偏振化狀態。共線收斂的第一雷射光束21及第二雷射光束22可穿過聚焦鏡150，該聚焦鏡150用以分別集中第一及第二雷射光束21、22至第一焦點151及第二焦點152。
據此，共線收斂的第一及第二雷射光束21、22可類似一沿共同路徑30之單一光束作用，但具有複數個焦點(諸如根據例示性實施例的兩個焦點)且彼此偏移。第一焦點151可具有來自聚焦鏡150之第一焦距Df1，且第二焦點152可具有來自聚焦鏡150之第二焦距Df2。第一及第二焦距Df1、Df2可根據上述方程式 (2)及(4)計算出。藉由改變第一透鏡組141之設定(包括透鏡間隔H1之改變)，第二焦點152可經改變(亦即，從第一焦點151遠離或靠近)。
下列表1-1展示透鏡間隔H1之改變如何造成第二焦距Df2之變化，以及對應於彼焦點的斑點半徑(亦即，光束腰部大小)，所有測量之單位為毫米；A1=40mm；B1=80mm。
下列表1-2展示距離D0之改變如何不造成第一焦距Df1變化，但造成斑點半徑(亦即，光束腰部大小)對應於焦點變化(所有測量單位均為毫米)。
與之相反，可選地，主要光學元件串距離D0可經固定否則維持不改變。主要光學元件串距離D0可在 第一偏振化分束器121與聚焦鏡150之間測量。替代地，可修改主要光學元件串距離D0，或在主要光學元件串中添加額外的組件。舉例而言，可放置一額外透鏡組140在第一及第二偏振化分束器121、122之間。修改額外透鏡組140之透鏡間隔H2可改變與第一焦點151關聯之第一焦距Df1。替代地或此外，可在光學元件串之一或多個部件中包括一或多個波板，以選擇性地變化引導至分別的光學元件串內之功率量，或大致上改變所有焦點151、152。舉例而言，可在經調整雷射光束11進入第一偏振化分束器121之前使用波板112，以控制第一及第二雷射光束21、22之間的功率比率。
由於穿過多種光學元件串組件，第一及第二雷射光束21、22可具有較初始雷射光束10顯著較少的功率。因此，在某些實施例中，充分的初始雷射光束10之初始功率位準係所欲的，以使得複數個雷射光束(例如，第一及第二雷射光束21、22)之各者一旦共線收斂，仍然具有足夠的功率以超過所處理玻璃之主體損傷臨限。如此一來，單一雷射光束來源可用以建立一具有多焦點的共線雷射光束組，該共線雷射光束組可用來以單一掃程同時建立複數個瑕疵。
圖2繪示根據本文中所描述多種實施例的進一步例示性光學配置200。光學配置200包括四個單獨的光學元件串，該等單獨的光學元件串包括用以分隔光束多次且之後重新組合所有經分隔光束的一系列之透 鏡、分束器、及鏡。一旦光束被分隔，光束之至少三者的焦點可依據如上所描述的方程式1至4而改變。因此，當該複數個光束被重新組合時，該複數個光束像是一個具有複數個焦點的單一光束而作用。
在多種例示性實施例中，光學配置200之第一部分可與以上關於圖1所描述的光學配置100類似。舉例而言，可選地，初始雷射光束10可被引導通過一第一通用透鏡組110，該第一通用透鏡組110可產生一具所欲直徑的經調整雷射光束11，且可經組態以具有線性偏振化，舉例而言具一混合及/或任意初始偏振化角度。若不使用第一通用透鏡組110，經調整雷射光束11會與初始雷射光束10相同。經調整雷射光束11可經引導至第一偏振化分束器121內，第一偏振化分束器121分離來自經調整雷射光束11的入射光成為兩個具正交偏振化的部分，亦即第一雷射光束21及第二雷射光束22。第一雷射光束21之方向可在與經調整雷射光束11相同之方向上連續，而第二雷射光束22係沿與第一路徑正交之一第二路徑反射。如此一來，第二雷射光束22可被引導通過與第一雷射光束21不同的一單獨的光學元件串。
在多種實施例中，光學配置200可與光學配置100(相關於圖1描述於上)不同，舉例而言，在經調整雷射光束11分離成為第一雷射光束21及第二雷射光束22之後。作為舉例說明，第一雷射光束21可經引導通過第三偏振化分束器123，該第三偏振化分束器123分離 來自第一雷射光束21的入射光成為第三雷射光束23及第四雷射光束24。第三雷射光束23之方向可在與第一雷射光束21相同之方向上連續，而第四雷射光束24可沿與第一路徑正交之一第三路徑反射。如此一來，第四雷射光束24可被引導通過與第三雷射光束23不同的一單獨的光學元件串。
第二雷射光束22可仍然經引導通過第一鏡131，但接著經引導通過一第四偏振化分束器124，該第四偏振化分束器124分離來自第二雷射光束22的入射光成為第五雷射光束25及第六雷射光束26。第五雷射光束25之方向可在與第二雷射光束22相同之方向上連續，而第六雷射光束26可沿與第二路徑正交之一第四路徑反射。如此一來，第六雷射光束26可被引導通過與第五雷射光束25不同的一單獨的光學元件串。可使第五雷射光束25穿過第一透鏡組141以產生一特定分散度，以致第五雷射光束25具有一唯一焦點。
相關於在下方的兩個光學元件串(按圖2之定向)，第四雷射光束24可經引導至第三鏡133內，該第三鏡133可反射第四雷射光束24通過一第二透鏡組142。第二透鏡組142可特定地彼此匹配，且經組態以某個距離彼此隔開以產生一特定分散度。該特定分散度可用以賦予第四雷射光束24一唯一焦點。在穿過第二透鏡組142後，第四雷射光束24可反射離開第四鏡134，該第四鏡134引導第四雷射光束24往回朝向第三雷射光 束23。第三雷射光束23及第四雷射光束24可經引導以收歛於第五偏振化分束器125處，用以重新組合第三及第四雷射光束23、24。如此一來，第三雷射光束23可穿過第五偏振化分束器125而不改變方向。可使第四雷射光束24在第五偏振化分束器125中反射，以沿一共同路徑共線收斂第三雷射光束23及第四雷射光束24。第三雷射光束23及第四雷射光束24之收斂會修改分別的雷射光束之偏振化狀態。
相關於在上方的兩個光學元件串(按圖2之定向)，第六雷射光束26可經引導至第五鏡135內，該第五鏡135可反射第六雷射光束26通過一第三透鏡組143。第三透鏡組143可特定地彼此匹配，且經組態以某個距離彼此隔開以產生一特定分散度。該特定分散度可用以賦予第六雷射光束26一唯一焦點。在穿過第三透鏡組143後，第六雷射光束26可反射離開第六鏡136，該第六鏡136引導第六雷射光束26往回朝向第五雷射光束25。第五雷射光束25及第六雷射光束26可經引導以收歛於第六偏振化分束器126處，用以重新組合第五及第六雷射光束25、26。如此一來，第五雷射光束25可穿過第六偏振化分束器126而不改變方向。可使第六雷射光束26在第六偏振化分束器126中反射，以沿一共同路徑共線收斂第五雷射光束25及第六雷射光束26。第五雷射光束25及第六雷射光束26之收斂會修改分別的雷射光束之偏振化狀態。
可選地，在第三偏振化分束器123與第五偏振化分束器125之間，第三雷射光束23可在與第四雷射光束24重新組合前，穿過一第四透鏡組144以改變第三雷射光束23之焦點。
第三及第四雷射光束23、24以及第五及第六雷射光束25、26可經引導以收歛於第二偏振化分束器122處，用以重新組合第三、第四、第五及第六雷射光束23、24、25、26。如此一來，第三及第四雷射光束23、24可穿過第二偏振化分束器122而不改變方向。可使第五及第六雷射光束25、26在第二鏡132處反射回、且在第二偏振化分束器122中反射，以沿一共同路徑共線收斂第三及第四雷射光束23、24及第五及第六雷射光束25、26。第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26之收斂會修改分別的雷射光束之偏振化狀態。經共線收斂之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26可穿過聚焦鏡150，該聚焦鏡150用以分別集中該等光束至一第一焦點151、一第二焦點152、一第三焦點153、及一第四焦點154。
據此，經共線收斂之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26可沿一共同路徑類似一單一光束作用，但具有彼此偏移之多焦點(亦即，至少四個焦點)。第一、第二、第三、及第四焦點151、152、153、154之各者可設置於與聚焦鏡150離開不同距離處；亦即，分別係第一、第二、第三、及第四焦距Df1、 Df2、Df3、Df4。根據多種例示性實施例，藉由改變第一透鏡組141之設定(該改變包括透鏡間隔H1之改變(例如圖1))，第二焦點152可經改變(亦即，靠近或遠離第一焦點151移動)。
在重新組合經分隔部分之前分離一雷射光束兩次可導致經共線收斂之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26不全部具有相同的偏振化角度。因此，可選地，一第一、第二、第三、及第四偏振化旋轉器161、162、163、164可用以確保該等經共線收斂之三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26全部具有相同的偏振化角度。
舉例而言，離開第一偏振化分束器121之第一雷射光束21可具有一90°的線性偏振化，但在通過第一偏振化旋轉器161後可具有一45°的線性偏振化。如此一來，當第一雷射光束21進入第三偏振化分束器123時，線性偏振化角度與當經調整雷射光束11進入第一偏振化分束器121時相同。因此，藉由在光學元件串中於各雷射光束被分離第二次之前、且在該經兩次分隔雷射光束被重新組合之後放置偏振化旋轉器，經共線收斂之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26可具有相同的偏振化角度。據此，第一偏振化旋轉器161可經設置於第一偏振化分束器121與第三偏振化分束器123之間；第二偏振化旋轉器162可經設置於第五偏振化分束器125與第二偏振化分束器122之間；第三偏振 化旋轉器163可經設置於第一偏振化分束器121與第四偏振化分束器124之間；且第四偏振化旋轉器164可經設置於第六偏振化分束器126與第二偏振化分束器122之間。如此一來，當重新組合時，第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26之偏振化狀態將係向量加成組合。
一或多個可選的波板可用以控制經組合雷射光束之偏振化。舉例而言，四分之一波板(未顯示)可經包括於第二偏振化分束器122與聚焦鏡150之間，以轉換經組合之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26為各具有圓偏振化(circular polarization)。圓偏振化可更加一致地自經組合之第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26傳輸功率至透明材料，而形成更可靠的瑕疵或一系列之瑕疵。替代地或此外，一或多個波板可經包括於光學元件串之一或多個部件中，以選擇性地變化經引導至分別的光學元件串之內的功率量。舉例而言，可在經調整雷射光束11進入第一偏振化分束器121之前使用波板112，以控制第一及第二雷射光束21、22之間的功率比率。
藉由包括額外的光學元件串組件，由光學配置200所產生的第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26可能具有顯著地減少的功率。因此，光學配置200中初始雷射光束10之初始功率位準可根據多種實施例而經選定，以使該初始功率位準係充分的，以便 確保一旦經共線收斂，第三、第四、第五、及第六雷射光束23、24、25、26之各者仍然具有足夠的功率以超過所處理玻璃之主體損傷臨限。如此一來，單一雷射光束來源可用以建立一具有多焦點的共線雷射光束組，該共線雷射光束組可用來以單一掃程同時建立單獨的劃線痕。此外，使用相關於光學配置200所揭示之技術，可形成多於四個共線的焦點，而僅受總雷射功率、及所涉及光學元件之功率損傷臨限(power damage threshold)所限制。
圖3A繪示由根據本揭示內容之非限制性實施例的光學配置所處理之例示性透明物品300的側立面影像。具體而言，圖3A顯示透明物品300中可見的四個單獨的瑕疵330、335、340、345，該等瑕疵係藉由使用光學配置100(圖1)由三個單獨的掃程A、B、C形成，各掃程A、B、C中有不同的設定。例示性透明物品300係積層玻璃。使用一具355nm之輸出波長的紫外線雷射產生瑕疵330、335、340、345。具體而言，該雷射係一操作於120kHz的脈衝化雷射，且對複數個雷射光束(亦即，圖1中之21及22)之各者產生平均1.2瓦特之功率，以在該兩個雷射光束重新組合時有大約2.3瓦特之總和的總功率(total power)。總功率可考慮來自穿過光學元件串之多種組件之損失。單獨雷射光束的焦點以大約350μm間隔開。例示性透明物品300經安裝於真空卡盤(vacuum chuck)上，該真空卡盤自身係安裝於兩 個線性臺(linear stage)上。為產生瑕疵330、335、340、345，例示性透明物品300係於三個單獨的掃程A、B、C中被移位(translate)，以相對於產生初始雷射光束之雷射頭為100mm/sec之速率。
在透明物品300中建立第一及第二瑕疵330、335之前，有一顧慮係來自第一瑕疵330之損傷會干涉建立第二瑕疵335之聚焦位置，由於第二瑕疵335直接位在第一瑕疵330之下方。如此一來，咸認為第一瑕疵330可能使形成第二瑕疵335之第二聚焦位置失焦(defocus)，由於第一瑕疵330係設置在雷射光束之來源與第二瑕疵335自身之位置之間。然而，圖3A中所顯示之結果展示第一瑕疵330在第二瑕疵335上很少或沒有干涉。具體而言，第一瑕疵330之大小係粗略地與同時形成的第二瑕疵335相同。作為比較而言，第三瑕疵345及第四瑕疵340係分別於單獨的掃程B、C中形成，但相同地具有粗略地相同的大小。
圖3B繪示來自圖3A之例示性透明物品300之示意性表示。如所顯示，瑕疵330、335、340、345之各者重複在y-方向上延伸的一系列。根據多種實施例，對掃程A、B、C之各者，雷射可經垂直引導至頂表面305內以在表面之下方建立瑕疵，且在y-方向上移動橫越頂表面305，而在相同深度處建立一系列之瑕疵330、335、340、345之各者。該系列之瑕疵330、335、340、345之各者對應於頂表面305之下方的劃線痕(亦 即，在透明物品300之體中)，該等劃線痕用於切割透明物品300。
於圖3A及圖3B中，於透明物品300之左側上的第一對瑕疵包括第一瑕疵330及第二瑕疵335。第一及第二瑕疵330、335之形成係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以將經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)引導至透明物品300之頂表面305內作為第一掃程A之一部分。第一及第二瑕疵330、335係同時建立，而第三瑕疵345及第四瑕疵340係彼此單獨建立，且亦與第一及第二瑕疵330、335兩者單獨建立。第一雷射光束(例如，圖1中的21)之第一焦點(例如，圖1中的151)與頂表面305之下方的第一深度d1重合。再者，第二雷射光束(例如，圖1中的22)之第二焦點(例如，圖1中的152)與頂表面305之下方的第二深度d2重合。如此一來，第一瑕疵330係以偏移距離z自第二瑕疵335偏移，但第一及第二瑕疵330、335係垂直對齊的。偏移距離z對應於光學配置中的第一透鏡組(例如，141)之一具體透鏡間隔(例如，H1)。
於圖3A及圖3B中，於透明物品300之右側上的第三瑕疵345及第四瑕疵340之單獨形成係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，但一次僅使用兩個光學元件串之一者。舉例而言，第一雷射光束(例如，21)可經阻擋以將第二雷射光束(例如，22)獨自引導至透明物品300之頂表面內，以產生第三瑕疵345作為第二掃 程B之一部分。此外，作為第三掃程C之一部分，第二雷射光束(例如，22)可經阻擋以獨自允許第一雷射光束(例如，21)至透明物品300之頂表面305內以產生第四瑕疵340。
根據多種實施例，雷射光束可以多種不同的方式來阻擋。舉例而言，可在雷射光束路徑中於第一偏振化分束器(例如，圖1中的140)之前引入一額外透鏡組。藉由接著使用彼額外透鏡組來改變初始雷射光束之偏振化角度，可限制或阻擋第一及第二雷射光束之一者。如此一來，進入第一偏振化分束器(例如，121)之雷射光束(例如，圖1中的經調整雷射光束11)之偏振化角度可經選擇性地修改，以限制引導至兩個光學元件串之各者的輸入雷射光束功率之份量。作為一進一步的例示性實施例，可於第一或第二雷射光束路徑之一者中選擇性地使用一額外鏡，以重新引導該經選擇的雷射光束出光學元件串，使得該經選擇的雷射光束不到達聚焦鏡150。其他已知用於阻擋雷射光束之方式亦意欲包括於本揭示內容之範疇之內。
圖4繪示由根據本揭示內容之例示性且非限制性實施例的光學配置所處理之透明物品400的側立面影像。具體而言，圖4顯示於透明物品400上相同垂直線上方的兩個單獨的掃程D、E之結果。各掃程D、E涉及在y-方向上(進入頁面或出頁面)橫越透明物品400的雷射頭之垂直移位。掃程D、E兩者均使用具雷射頭的例示 性光學配置100(圖1)，該雷射頭產生具多焦點之經共線收斂之第一及第二雷射光束。然而，對各掃程D、E使用不同的雷射頭(例如，聚焦鏡150)與透明物品之頂表面405之間的間隔。z高度係雷射頭與透明物品之頂表面405之間的距離。
第一掃程D產生兩個最下方的(按圖4中的定向)瑕疵，亦即第一瑕疵430及第二瑕疵435。第一及第二瑕疵430、435之同時形成係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以將經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)引導至透明物品400之頂表面405內作為第一掃程D之一部分。第一雷射光束(例如，圖1中的21)的第一焦點(例如，圖1中的151)與頂表面405下方之第一深度d1重合。再者，第二雷射光束(例如，圖1中的22)之第二焦點(例如，圖1中的152)與頂表面405之下方的第二深度d2重合。如此一來，第一瑕疵430係以偏移距離z自第二瑕疵435偏移，但第一及第二瑕疵430、435係垂直對齊的。偏移距離z對應於光學配置中的第一透鏡組(例如，141)之一具體透鏡間隔(例如，H1)。
第二掃程E產生兩個上方的(按圖4中的定向)瑕疵，亦即第三瑕疵440及第四瑕疵445。第三及第四瑕疵440、445之同時形成亦係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)作為第二掃程E之一部分。與第 一排程D相比，雷射頭與頂表面405之間的距離對第二掃程E增加。因此，在第二掃程E時，第一雷射光束之第一焦點與頂表面405下方的第三深度d3重合。第二雷射光束之第二焦點亦在第二掃程E時與頂表面405下方的第四深度d4重合。如此一來，第三瑕疵440係以與第一及第二瑕疵430、435相同之偏移距離z自第四瑕疵445偏移。此外，類似於第一及第二瑕疵430、435，第三及第四瑕疵440、445係垂直對齊的。在第一掃程D與第二掃程E之間偏移距離z係未改變的，此係使用光學配置之第一透鏡組的相同設定(亦即，間隔距離)之結果。
所得之複數個瑕疵(亦即，第一、第二、第三及第四瑕疵430、435、440、445)展示用雷射頭在多個掃程中建立的複數個劃線痕可係垂直堆疊的。然而，由於上方的瑕疵對(第三及第四瑕疵440、445)係隨下方的瑕疵對(第一及第二瑕疵430、435)之後產生，不預期在第一及第二掃程D、E之間的干涉。如此一來，堆疊劃線痕對(pair of scribe lines)係與用一單一焦點雷射光束使用多個掃程堆疊單一劃線痕類比。
圖5繪示由根據本揭示內容之非限制性實施例的光學配置所處理之透明物品500的側立面影像。具體而言，圖5顯示在透明物品500上之相同垂直線上方的兩個單獨掃程F、G之結果。與透明物品400上的掃程D、E相反(圖4)，掃程F、G將成對瑕疵之配置交錯。各掃程F、G仍涉及在y-方向上(進入頁面或出頁面)橫越透明 物品500的雷射頭之垂直移位。掃程F、G兩者均使用具雷射頭的光學配置100(圖1)，該雷射頭產生具多焦點之經共線收斂之第一及第二雷射光束。此外，與關於圖4之以上所描述的實施例類似，對各掃程F、G使用共同的z高度。
第一掃程F產生第一瑕疵530及第二瑕疵535。第一及第二瑕疵530、535之同時形成係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以將經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)引導至透明物品500之頂表面505內作為第一掃程F之一部分。第一雷射光束(例如，圖1中的21)的第一焦點(例如，圖1中的151)與頂表面405下方之第一深度d1重合。再者，第二雷射光束(例如，圖1中的22)之第二焦點(例如，圖1中的152)與頂表面405之下方的第二深度d2重合。如此一來，第一瑕疵530係以偏移距離z自第二瑕疵535偏移，但第一及第二瑕疵530、535係垂直對齊的。偏移距離z對應於光學配置中的第一透鏡組(例如，141)之一具體透鏡間隔(例如，H1)。
第二掃程G產生第三瑕疵540及第四瑕疵545。第三及第四瑕疵540、545之同時形成亦係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)作為第二掃程G之一部分。與第一排程F相比，雷射頭與頂表面505之間的距離對第二掃程G增加。因此，在第二掃程G時，第一雷 射光束之第一焦點與頂表面505下方的第三深度d3重合。第二雷射光束之第二焦點亦在第二掃程G時與頂表面505下方的第四深度d4重合。如此一來，第三瑕疵540係以與第一及第二瑕疵530、535相同之偏移距離z自第四瑕疵545偏移。此外，類似於第一及第二瑕疵530、535，第三及第四瑕疵540、545係垂直對齊的。在第一掃程F與第二掃程G之間偏移距離z係未改變的，此係使用光學配置之第一透鏡組的相同設定(亦即，間隔距離)之結果。
所得之複數個瑕疵(亦即，第一、第二、第三及第四瑕疵530、535、540、545)展示用雷射頭在多個掃程中建立的複數個劃線痕可係垂直堆疊的，但根據至少某些例示性實施例亦可在不彼此干涉下交錯(亦即，以交替序列的方式配置)。具體而言，第三瑕疵540不管第一及第二瑕疵530、535先前已存在且設置於第三瑕疵540之正上方，而在第二掃程G時產生。類似地，第四瑕疵545亦在第二掃程G時產生於已在第一掃程F時建立的第一及第二瑕疵530、535之間。因為預期重疊的瑕疵之間的干擾，此交錯配置產生一未經預期的結果。藉由減少所需掃程之數目，將劃線痕交錯之能力可增加建立多個劃線痕的效率。除改變雷射頭之z高度之外，藉由改變第一透鏡組之透鏡間隔(例如，H1)，偏移距離z亦可對各掃程改變。劃線痕之交錯配置對於處理不同厚度的玻璃工件可係有用的。此外，交錯配置可用以 相對於所處理加勁或積層透明物品之應力分佈(stress profile)微調劃線痕之精確位置。
圖6繪示由根據本揭示內容之非限制性實施例的例示性光學配置所處理之透明物品600的側立面影像。具體而言，圖6顯示以可變的分隔產生複數個劃線痕之能力，如自三個單獨掃程H、I、J所展示。
第一掃程H產生兩個最左方的(按圖6中的定向)瑕疵，亦即第一瑕疵630及第二瑕疵635。第一及第二瑕疵630、635之同時形成係將例示性光學配置100(圖1)實踐之結果，其以將經共線收斂之第一及第二雷射光束(例如，21、22)引導至透明物品600之頂表面605內作為第一掃程H之一部分。第一雷射光束(例如，圖1中的21)的第一焦點(例如，圖1中的151)與頂表面605下方之第一深度d1重合。再者，第二雷射光束(例如，圖1中的22)之第二焦點(例如，圖1中的152)與頂表面605之下方的第二深度d2重合。如此一來，第一瑕疵630係以第一偏移距離z1自第二瑕疵635偏移，但第一及第二瑕疵630、635係垂直對齊的。第一偏移距離z1對應於光學配置中的第一透鏡組(例如，141)之一第一間隔距離。
第二掃程I產生兩個中央的(按圖6中的定向)瑕疵，亦即第三瑕疵640及第四瑕疵645。第一雷射光束保存第一焦點，該第一焦點與第一掃程H相同而與頂表面605下方的第一深度d1重合。對比之下，第二雷 射光束之一第三焦點與頂表面605下方的第三深度d3重合。如此一來，第三瑕疵640係以第二偏移距離z2自第四瑕疵645偏移，但第三及第四瑕疵640、645係垂直對齊的。第二偏移距離z2對應於光學配置中的第一透鏡組之一第二間隔距離。
第三掃程J產生兩個最右方的(按圖6中的定向)瑕疵，亦即第五瑕疵650及第六瑕疵655。同樣地，第一雷射光束保存第一焦點，該第一焦點與第一及第二掃程H、I相同而與頂表面605下方的第一深度d1重合。對比之下，第二雷射光束之一第四焦點與頂表面605下方的第四深度d4重合。如此一來，第五瑕疵650係以第三偏移距離z3自第六瑕疵655偏移，但第五及第六瑕疵650、655係垂直對齊的。第三偏移距離z3對應於光學配置中的第一透鏡組之一第三間隔距離。
圖7繪示根據多種例示性實施例的劃線痕之間的相對垂直分隔與透鏡分隔距離相比較之圖形表示。y-軸(亦即，垂直)對應於以毫米為單位測量的劃線痕距離。x-軸(亦即，水平)對應於亦以毫米為單位測量的透鏡間距(例如，圖1中的H1)。因此，五個不同的透鏡設定之結果係描繪於圖7之圖形中。該等設定之第一者(最左者)於透鏡之間無使用分隔，而仍達到幾乎0.4mm之劃線痕分隔。對比之下，該等設定之最後者(最右者)於透鏡之間使用2mm分隔，而在達到超過1.0mm之劃線痕之間的分隔。
圖8繪示根據多種例示性實施例的由與第一及第二雷射光束關聯之各光學元件串所輸出的平均功率之圖形表示。可選地，第一及第二雷射光束的功率輸出可使用一或多個波板來變化(例如，相關於圖1及圖2所描述的112)。額外的半波板(half-wave plate)組可提供兩個光學元件串之間的選擇性功率平衡。平衡第一及第二雷射光束之功率可確保各劃線痕具有相同有效的損傷(亦即，建立相同大小的瑕疵)。替代地，相對功率輸出可刻意地未經平衡，使得一個劃線痕具有較其他劃線痕有較有效或較不有效的損傷。
於圖8中，垂直軸代表供應至分別的第一及第二雷射光束21、22的以瓦特數Py為單位之功率位準。水平軸代表一或多個波板(例如，112)之旋轉角度設定，該等一或多個波板用以限制及/或阻擋第一及第二雷射光束21、22中任一者的功率。於該圖形中，額外半波板組之旋轉角度範圍從230°至290°。此等角度對於根據本文中所描述多種實施例所選的一具體光學配置可係唯一的。
該圖形上之一例示性第一對記號(最左者)與小於240°的旋轉角度關聯，且反映具有大約2.3W的功率位準之第一雷射光束21以及具有幾乎0的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該第一對記號可與玻璃(例如，圖9中之透明物品900)上方的經共線收斂之第一 及第二雷射光束21、22之第一掃程K關聯，用於產生瑕疵。
該圖形上之一例示性第二對記號(從左數第二個)係與大約242°的旋轉角度關聯，且反映具有低於2.3W的功率位準之第一雷射光束21以及具有大約0.1W的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該第二對記號可與透明物品上方的經共線收斂之第一及第二雷射光束21、22的第二路徑L關聯，用於產生瑕疵。
類似地，該圖形上之一例示性第三對記號(從左數第三個)係與大約250°的旋轉角度關聯，且反映具有大約2.0W的功率位準之第一雷射光束21以及具有大約0.4W的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該第三對記號可與透明物品上方的經共線收斂之第一及第二雷射光束21、22的第三掃程M關聯，用於產生瑕疵。
在旋轉角度260°與270°之間的某處，第一雷射光束21與第二雷射光束22之間的功率平衡改變。舉例而言，該圖形上之一例示性最末對記號(最右)係與大約290°的旋轉角度關聯，且反映具有大約0的功率位準之第一雷射光束21以及具有大約2.3W的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該最末對記號可與透明物品上方的經共線收斂之第一及第二雷射光束21、22的第六路徑P關聯。
該圖形上之一例示性倒數第二對記號(從右數第二個)係與大約283°的旋轉角度關聯，且反映具有 大約0.1W的功率位準之第一雷射光束以及具有低於2.3W的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該倒數第二對記號可與透明物品上方的經共線收斂之第一及第二雷射光束21、22的第五路徑O關聯。
類似地，該圖形上之一例示性倒數第三對記號(從右數第三個)係與大約272°的旋轉角度關聯，且反映具有大約1.0W的功率位準之第一雷射光束以及具有低於1.3W的功率位準之第二雷射光束22。該圖形上之該倒數第三對記號可與透明物品上方的經共線收斂之第一及第二雷射光束21、22的第四掃程N關聯。
圖9A及圖9B繪示根據本揭示內容之非限制性實施例的例示性光學配置所處理的樣品積層透明物品900之側立面影像。圖9A顯示使用與第一、第二、及第三掃程K、L、M關聯之半波板設定所產生的五個瑕疵。第一瑕疵930係藉由第一雷射光束(例如，圖1中的21)於第一掃程K中形成。所顯示損傷反映第一雷射光束之高功率設定。此外，如關於圖8所描述，由於該第二雷射光束係操作於幾乎0的功率位準，來自第二雷射光束(例如，圖1中的22)無損傷被註記。第二瑕疵940及第三瑕疵945係分別藉由第一及第二雷射光束於第二掃程L中形成。由第一雷射光束21所產生之第二瑕疵940有稍微減少的大小，且第二雷射光束現在具有夠高的功率位準以產生第三瑕疵945。第三掃程M允許第一雷射光束產 生第四瑕疵950，且允許第二雷射光束產生第五瑕疵955。
圖9B包括產生於透明物品900之一不同部分上的額外五個瑕疵，該產生使用與第四、第五、及第六掃程N、O、P關聯的半波板設定。第六瑕疵960係藉由第一雷射光束(例如，圖1中的21)於第四掃程N中形成，而第七瑕疵965則係藉由第二雷射光束(例如，圖1中的22)於第四掃程N中形成。如所見者，藉由第四掃程N，更多功率被引導至第二雷射光束，其係反映在第七瑕疵965與第六瑕疵960相比具有較大的大小上。第八瑕疵970及第九瑕疵975係分別藉由第一及第二雷射光束於第五掃程O中形成。由第一雷射光束所產生之第八瑕疵970具有進一步減少的大小，且第九瑕疵975具有進一步增加的大小。最後，第六掃程P允許第二雷射光束產生第十瑕疵985，且可看出第一雷射光束未產生一瑕疵。於第六掃程中所顯示的損傷反映第二第一雷射光束之高功率設定。此外，如關於圖8所描述，由於該第一雷射光束係操作於幾乎0的功率位準，來自第一雷射光束無損傷被註記。
圖10繪示多種功率平衡組合之各劃線痕中造成的估計損傷幅度的圖形表示。垂直軸代表以微米(μm)為單位之斑點大小，反映在透明物品上由分別的第一及第二雷射光束21、22所造成的損傷大小。水平軸代表一或多個波板(例如，112)之旋轉角度設定，類似於關 於圖8所描述之彼等旋轉角度。當一或多個波板係設定為低於250°，不指示第二雷射光束22為造成一可注意到的瑕疵(亦即，零之斑點大小)。然而，第一雷射光束21在低於250°的偏振化角度產生其最高的損傷程度。
舉例而言，大約235°的偏振化角度設定與第一雷射光束21產生幾乎150μm之大小的斑點對應。圖10展示由第一雷射光束21所產生的斑點大小隨波板之偏振化角度之增加而成反比地降低。與之相反，由第二雷射光束22所產生的斑點大小隨波板之偏振化角度之增加而增加。大約250°的偏振化角度設定與當第二雷射光束22產生大約15μm之可見斑點時對應。在大約265°之偏振角度設定下，由第一及第二雷射光束21、22所造成的斑點大小收斂至大約相同的大小(40μm)。此外，在265°以上的偏振化角度設定下，第二雷射光束22繼續在透明物品中產生大小較大的斑點。
未經預期地，如於圖10的圖形中所見，與第一及第二雷射光束21、22關聯之斑點大小損傷係不對稱的。換句話說，橫跨旋轉角度之範圍，第一雷射光束21一致地較第二雷射光束22產生較大的斑點大小。此外，第二雷射光束22產生不易估計之瑕疵，此未清楚地反映於圖形中。
圖11繪示一進一步非限制性實施例，該實施例係包括經組態處於不同深度(亦即，透明物品之表面中的位置)的兩個焦點之例示性光學配置1100，而該兩個 焦點亦彼此偏軸(off-axis)。光學配置1100包括兩個單獨的光學元件串，該兩個單獨的光學元件串包括用以分隔光束多次且之後重新組合該等光束(但彼此稍微偏軸)的一系列之透鏡、分束器、及鏡。一旦初始雷射光束10係成為兩個部分之一分離，該兩個部分之至少一者的焦點可依據如上所描述的方程式1至4而改變。因此，當初始雷射光束之該等第一及第二部分被重新組合在一起，該等第一及第二部分將具有不同的焦點。此外，藉由修改該等部分之一者的角度，彼部分之焦點將不會與另一部分軸向對齊(亦即，偏軸)。
可選地，光學配置1100可包括所有於上關於光學配置100(圖1)所描述的相同元件，但不同處可在光學配置1100產生彼此偏軸的第一雷射光束41及第二雷射光束42。第一雷射光束41仍包括設置於自聚焦鏡150離一第一焦距Df1之第一焦點151，且第二雷射光束42仍包括設置於自該相同的共同聚焦鏡150離一第二焦距Df2之第二焦點155。然而，除了第一焦距Df1與第二焦距Df2不同之外，第二焦點155自第一雷射光束41之軸橫向偏移。如此一來，第一及第二雷射光束41、42之不同焦點係彼此偏軸，且可經組態以與所處理透明材料(諸如一透明物品)之中的不同深度重合。
光學配置1100可藉由重新定位第二鏡132於稍微大於或小於45°之一角度α，而達到偏軸組態。第二鏡132之此角度改變造成第二雷射光束42以一不同 的角度(例如，與第一雷射光束41非正交)進入第二偏振化分束器122，其在類似於第一雷射光束41之方向上重新引導第二雷射光束42，但沿稍微偏軸之方向。如此一來，當使第一雷射光束41及第二雷射光束42於第二偏振化分束器122處收斂時，其等之偏軸組態造成該兩個光束在離開第二偏振化分束器122後分散。因此，第一及第二雷射光束41、42非如在其他例示性實施例中為精準地經共線收斂。
在又一進一步例示性實施例中，光學配置1100的偏軸組態之達成可藉由定位第二鏡132於一45°的角度，但稍微與第二偏振化分束器122不對齊，以致於第二雷射光束42係重新引導為平行於第一雷射光束41但稍微偏移。替代地，稍微旋轉第一鏡131或傾斜偏振化分束器121可達成相同的所欲偏軸表現。
替代地，可在光學元件串之一或多個部件中包括一或多個波板，以選擇性地變化引導至分別的光學元件串內之功率量，或大致上改變焦點151、155。舉例而言，可在經調整雷射光束11進入第一偏振化分束器121之前使用波板112，以控制第一及第二雷射光束41、42之間的功率比率。
圖12A繪示三個偏軸的多焦點雷射光束對處理透明物品1200之一非限制性實施例。第一雷射光束對包括一第一雷射光束51及一第二雷射光束52。第一及第二雷射光束51、52可彼此共線收斂，但具有偏移焦點。 舉例而言，第一雷射光束51包括一第一焦點151，而第二雷射光束52包括自第一焦點151偏移之一第二焦點152，其中第一及第二焦點151、152排列在相同軸上。
此外，第二雷射光束對包括一第三雷射光束53及一第四雷射光束54。第三及第四雷射光束53、54可彼此共線收斂，但具有偏移焦點。舉例而言，第三雷射光束53包括一第三焦點251，且第四雷射光束54包括自第三焦點251偏移之一第四焦點252，其中第三及第四焦點251、252排列在相同軸上。
類似地，第三雷射光束對包括一第五雷射光束55及一第六雷射光束56。第五及第六雷射光束55、56可彼此共線收斂，但具有偏移焦點。舉例而言，第五雷射光束55包括一第五焦點351，且第六雷射光束56包括自第五焦點351偏移之一第六焦點352，其中第五及第六焦點351、352排列在相同軸上。
藉由聚焦該三個雷射光束對51、52；53、54；及55、56於透明物品1200上，可在與焦點151、152、251、252、351、352重合之位置處產生瑕疵。於至少某些實施例中，當建立用於非線性切割之劃線痕以避免產生實質上偏離所意欲的切割路徑之裂痕或瑕疵增長時，使用較低雷射功率可係所欲的。
該三個雷射光束對51、52；53、54；及55、56不需要被同時產生。三對之各者可藉由分離成為兩個部分的一單一初始雷射光束形成。如此，第一及第二雷 射光束可係具有多個掃程的相同雷射光束，使得第三雷射光束對應於第一雷射光束，且第四雷射光束對應於第二雷射光束等等。因此，使用透明物品1200上彼此橫向偏移的三個掃程可引導六個不同的焦點151、152、251、252、351、352至透明物品1200處。
替代地，該三個雷射光束對51、52；53、54；及55、56可藉由分離成為六個部分的一單一初始雷射光束形成。舉例而言，此可以類似於例示性光學配置200(圖2)分離一雷射光束成為四個部分的方法來進行，但添加兩個額外的偏振化分束器至例示性光學配置200之組態，以分離該雷射光束成為六個部分。此外，三個雷射光束對51、52；53、54；及55、56之個別對可被引導以沿著單獨的光學元件串行進，而不需交截或收斂於一最後的共同偏振化分束器處。作為一進一步例示性實施例，使用光學配置1100之偏軸組態可達成六個不同的焦點151、152、251、252、351、352具有不同的橫向位置且各具有不同的深度。
圖12B繪示藉由沿一劃線痕分隔於圖12A中顯示的透明物品1200所形成的第一玻璃部分1201及一第二透明物品部分1202，該劃線痕以連接點(connect-the-dots)方式來跟隨由該等焦點(亦即，151、152、251、252、351、352)所建立之瑕疵。第一及第二玻璃部分1201、1202之分離建立一U形邊 緣1210而非一簡單直線切割邊緣。U形邊緣1210係根據本文中多種實施例可形成的非平面表面之一實例。
圖13A至圖13D繪示可藉由依據本文中所描述例示性實施例的多種處理玻璃的方法而達成的數個例示性邊緣形狀。舉例而言，圖13A繪示包括經定角度邊緣切割1311的透明物品1301，經定角度邊緣切割1311可使用具有實施例或其組合之一者之特徵的光學配置來達成。可選地，經定角度邊緣切割1311之達成，可使用經共線收斂的多焦點光學配置100、200(圖1、2)在與經定角度邊緣切割1311之角度匹配的微小角度上對準透明物品1301。替代地，經定角度邊緣切割1311之達成可使用偏軸多焦點光學配置1100(圖11)。
圖13B繪示包括一具一截頂隅角1322的直線邊緣1321之一透明物品1302。圖13C繪示一包括一圓頭(亦即，牛鼻狀)邊緣切割1331之透明物品1303。圖13D繪示包括一具一圓頭隅角1342的直線邊緣1341之一透明物品1304。
本文中所揭示之系統及方法可用以將具有多種厚度之透明物品定形狀。本文所揭示的技術及特定光學配置可用以產生具有不同且經變化焦點的雷射光束。此外，焦點間的分隔可依據多種實施例經變化及/或改變。再者，自一初始雷射光束分隔之複數個雷射光束之間的功率平衡可經選擇性地修改，以改變在透明物品內所產生的一或多個瑕疵之大小。多種實施例自一單一的 初始雷射光束產生多個雷射光束，其中該多個雷射光束係在方向上彼此獨立。藉由減少形成用於分隔透明物品的掃程數目，多種實施例可增加切割透明物品之處理速度。又進一步而言，可使用多種實施例以達成非線性形狀及/或包括一獨特的客製化形狀。
圖14繪示根據本揭示內容之非限制性實施例之例示性光學配置所處理之例示性積層透明物品1400之切割邊緣的影像。透明物品1400包括頂表面1405(亦即，一第一外表面)、一底表面1410(亦即，一第二外表面)、以及在頂表面1405與底表面1410之間延伸一完整厚度T的切割邊緣。切割邊緣係由兩個劃線痕1430、1435所形成的一平面表面，劃線痕1430、1430設置於該切割邊緣之平面表面之一共同平面上。兩個劃線痕1430、1435係使用光學配置100(圖1)以一單一掃程形成。兩個劃線痕1430、1435反映來自具多焦點的經共線組合之第一及第二雷射光束之損傷。來自第一雷射光束的第一焦點由依序且連續的系列之瑕疵，建立第一劃線痕1430作為頂表面1405下方一第一距離d1處的一水平線。來自第二雷射光束的第二焦點由依序且連續的系列之瑕疵，建立第二劃線痕1435作為頂表面1405下方一第二距離d2處的一水平線。此外，第一及第二劃線痕1430、1435係以一距離z1彼此偏移。第一及第二劃線痕1430、1435係藉由從一經移除物品分隔透明物品1400而用以形成透明物品1400之切割邊緣， 該經移除物品於分隔前與透明物品1400一體成形。依據多種實施例，第一及第二劃線痕之間之最小間隔係完整厚度T之至少10%，舉例而言如圖14中所繪示係完整厚度T之約25%，其對分隔透明物品1400係有效的。
依據本文中多種實施例的所處理透明物品之邊緣屬性與現存玻璃處理技術不同。具體而言，至少兩個劃線痕可被形成於一透明物品之中，該等劃線痕之間具一間隔，該間隔係相等於或大於該透明物品之厚度的10%。此允許形成較少的劃線痕，而仍然提供透明物品之有效分隔。如此一來，透明物品可在毋需劃線痕之重疊下被分隔，且與現今技術相較，在劃線痕之間達成進一步分隔。如此一來，劃線痕之總面積(沿將成為玻璃之切割邊緣者)可小於邊緣面積之70%，或較佳地<邊緣面積之60%，或更佳地<邊緣面積之50%。此外，對於非平直邊緣(亦即，牛鼻狀或倒角狀邊緣)而言，與現存玻璃處理技術相較可使用較少的劃線痕達到一切割邊緣。依據本文中多種實施例所形成之劃線痕在分隔前引發透明物品之中的應力。應力之累積可係足夠用以將裂痕增長至相鄰劃線痕，且最終分隔透明物品。因此，與現今技術相較，依據本文中多種實施例所形成之劃線痕可更加快速且以更少劃線痕來形成具所欲輪廓之切割邊緣。
非限制性例示性透明物品包括但不限於，一單一玻璃片材、一單一堆疊中的多個玻璃片材、玻璃-玻璃積層結構、以及玻璃-聚合物積層結構。
應理解到，多種所揭示實施例可涉及具體的特徵、元件、或步驟，該等特定的特徵、元件、或步驟係配合彼具體實施利所描述。亦應理解到，雖然係關於一具體實施例所描述，彼等具體的特徵、元件、或步驟之任一者與多種未繪示的組合或變更中的替代實施例可交換或組合。舉例而言，與圖11關聯而描述的偏軸之兩個焦點可被併入與圖2關聯而描述的四焦點配置內，使得一或多個焦點與其他焦點偏軸。
亦應理解到，如本文中所使用之用語「該/該等」、或「一(a,an)」意指「至少一」，且除非明顯地指示為相反的情況，否則不應限制為「僅一」。類似地，「複數個」係意欲用以表示「大於一」。如此，「複數個雷射光束」包括兩個或更多個雷射光束等等。
範圍於本文中可表達為從「約」一具體數值、及/或至「約」另一具體數值。當表達此類範圍時，實例包括從該一個具體數值及/或至該另一個具體數值。類似地，當數值藉由前置詞「約」表達為約略值時，應瞭解該具體數值型成另一態樣。應進一步瞭解的是，範圍之各者之端點關於另一端點係顯著的，且獨立於另一端點係顯著的。
如本文中使用的用語「實質的」、「實質上」、以及其變化型係意欲註記所描述特徵與一數值或描述均等或大約均等。舉例而言，「實質上直線」之邊緣係意欲用以指示直線或大約直線之一邊緣。此外，如上所定 義，「實質上類似」係意欲用以指示兩個數值為均等或大約均等。
除非另外明白地做出陳述，本文中所提出之任何方法在任何情況下不應解釋為需要以一特定順序執行其等之步驟。具此，當一方法(包括一方法的請求項)不實際陳述其步驟要遵守的順序、或未特定陳述為遵守一順序、或描述步驟限制至一特定順序時，在任何情況下不意欲推斷任何具體順序。
雖然具體實施例之多種特徵、元件、或步驟可能使用轉折詞組「包含」來揭示，應瞭解到亦暗示數個替代性實施例，包括使用轉折詞組「組成」或「基本上由...組成」所描述者。因此，舉例而言，包含A+B+C之系統的所暗示替代性實施例包括其中由A+B+C組成系統之實施例、以及一其中基本上由A+B+C組成系統之實施例。
對本領域具通常知識者而言顯而易見的是，可對本揭示內容進行多種修改及變化而不偏離本揭示內容之精神與範疇。由於本領域具通常知識者可思及將本揭示內容之精神及實質內容併入的所揭示實施例之修改、組合、子組合、以及變化，本揭示內容應被解讀為包括在所附申請專利範圍及其等之均等物之範疇內的一切事物。

Claims (22)

  1. 一種用於處理透明物品的方法，其包含以下步骤：沿一共同路徑共線收斂一第一雷射光束及一第二雷射光束，該第一雷射光束之一第一焦點及該第二雷射光束之一第二焦點沿該共同路徑彼此偏移；於一第一掃程中，移動經共線收斂之該等第一及第二雷射光束橫越一透明物品之至少一部分，以在該透明物品中對應於該第一焦點的距該透明物品之一表面一第一深度處以及對應於該第二焦點的距該透明物品之該表面一第二深度處，形成一第一系列之瑕疵；調整該第一焦點及該第二焦點之至少一者；以及於一第二掃程中，移動經共線收斂之該等第一及第二雷射光束橫越該透明物品之該部分，以在該透明物品中對應於該第一焦點的距該透明物品之該表面一第三深度處以及對應於該第二焦點的距該透明物品之該表面一第四深度處，形成一第二系列之瑕疵，該第一系列之瑕疵與該第二系列之瑕疵交錯。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含沿該等第一及第二系列之瑕疵分隔該透明物品之一步驟。
  3. 如請求項1或請求項2之方法，其中該第二 雷射光束在與該第一雷射光束共線收斂前穿過至少兩個透鏡，且調整該等第一及第二焦點之步骤包含以下步骤：調整該至少兩個透鏡之間的一距離。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含以下步骤：以一雷射產生一初始雷射光束，該初始雷射光束經組態以沿一第一路徑投射；使用設置於該第一路徑中的一偏振化分束器來分離該初始雷射光束，該偏振化分束器經組態以沿該第一路徑引導該第一雷射光束，且沿與該第一路徑分散之一第二路徑引導該第二雷射光束。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含以下步骤：調整該初始雷射光束之一偏振化角度，藉此該等第一及第二雷射光束之至少一者之一功率輸出係回應於該初始雷射光束之該偏振化角度之該調整而更動。
  6. 如請求項5之方法，其中該等第一及第二雷射光束之一平均功率因為該初始雷射光束之該偏振化角度之該調整而係接近於彼此相等。
  7. 如請求項1的方法，其中該第一系列之瑕疵之至少一者係設置於較該第二系列之瑕疵之至少一者更接近該表面處。
  8. 如請求項1之方法，其中該第三深度及該第 四深度之至少一者係較該第一深度更遠離該表面。
  9. 一種用於處理透明物品的方法，其包含以下步骤：以一雷射產生一初始雷射光束，該初始雷射光束經組態以沿第一路徑投射；使用設置於該第一路徑中的一偏振化分束器(beam splitter)來分離該初始雷射光束，以沿一第一路徑引導一第一雷射光束，且沿一第二路徑引導一第二雷射光束，該第一雷射光束沿該第一路徑具有一第一焦點，且該第二雷射光束沿該第二路徑具有一第二焦點；使該等第一及第二雷射光束穿過一共同聚焦透鏡以聚焦該等第一及第二雷射光束於一透明物品上；移動該等第一及第二雷射光束橫越該透明物品，以於該透明物品中形成第一及第二系列之瑕疵，該第一系列之瑕疵於一第一橫向位置以及距該透明物品之一表面一第一深度處，該第二系列之瑕疵於自該第一橫向位置偏移之一第二橫向位置以及距該透明物品之該表面一自該第一深度偏移的第二深度處，該第一橫向位置及該第一深度對應於該第一焦點，且該第二橫向位置及該第二深度對應於該第二焦點；移動該等第一及第二雷射光束橫越該透明物品，以 於該透明物品中形成第三及第四系列之瑕疵，該第三系列之瑕疵於一第三橫向位置以及距該透明物品之該表面一第三深度處，該第四系列之瑕疵於自該第三橫向位置偏移之一第四橫向位置以及距該透明物品之該表面自該第三深度偏移的一第四深度處，該第三橫向位置及該第三深度對應於該第一焦點，且該第四橫向位置及該第四深度對應於該第二焦點，該等第一及第二系列之瑕疵與該等第三及第四系列之瑕疵交錯。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含沿該等第一及第二系列之瑕疵分隔該透明物品之一步驟。
  11. 如請求項9或請求項10之方法，其中該第一路徑及該第二路徑之一者係與該初始雷射光束共線的(collinear)。
  12. 如請求項9之方法，其進一步包含以下步骤：調整至少兩個第一透鏡之間的一距離，以沿該第二路徑調整該第二焦點之一位置。
  13. 如請求項9之方法，其進一步包含以下步骤：調整該初始雷射光束之一偏振化角度，以調整該等第一及第二雷射光束之至少一者之一功率輸出。
  14. 如請求項9之方法，其進一步包含以下步骤：調整一鏡之一角度以調整該第一橫向位置與該第 二橫向位置之間的一距離。
  15. 一種用於處理透明物品之系統，該系統包含：一雷射發射器，其經組態以產生一初始雷射光束；一第一偏振化分束器(beam splitter)，其經組態以分離該初始雷射光束成為沿一第一路徑被引導的一第一雷射光束以及沿一第二路徑被引導的一第二雷射光束，該第二路徑自該第一路徑分散，該第一雷射光束沿該第一路徑包含一第一焦點，且該第二雷射光束沿該第二路徑包含一第二焦點；以及一第二偏振化分束器，其經組態用以接收該等第一及第二雷射光束，且用以引導該第一及第二雷射光束通過一可定位的共同聚焦透鏡，以於一第一橫向位置及距該透明物品之一表面一第一深度處，以該第一雷射光束於該透明物品中產生一第一系列之瑕疵，且以於一第二橫向位置及距該透明物品之該表面一第二深度處，以該第二雷射光束於該透明物品中產生一第二系列之瑕疵，及以引導該第一及第二雷射光束通過該可定位的共同聚焦透鏡，以於一第三橫向位置及距該透明物品之該表面一第三深度處，以該第一雷射光束於該透明物品中產生一第三系列之瑕疵，且以於一第四橫向位置及距該透明物品之該表面一第四深度 處，以該第二雷射光束於該透明物品中產生一第四系列之瑕疵，其中該等第一及第二系列之瑕疵與該等第三及第四系列之瑕疵交錯，使得該等第一及第二系列之瑕疵及該等第三及第四系列之瑕疵促進該透明物品沿該等第一及第二系列之瑕疵及該等第三及第四系列之瑕疵而分隔成為多於一部分。
  16. 如請求項15之系統，其中該第一路徑及該第二路徑之一者係與該初始雷射光束共線的。
  17. 如請求項15或請求項16之系統，其進一步包含至少兩個第一透鏡，該至少兩個第一透鏡沿該第二路徑設置，且經組態以接收該第二雷射光束，該至少兩個第一透鏡之間的一距離係可調整的，以沿該第二路徑調整該第二焦點之一位置。
  18. 如請求項15之系統，其進一步包含至少兩個第二透鏡，該至少兩個第二透鏡經組態以接收該初始雷射光束，該至少兩個第二透鏡之間的一距離係可調整的，以調整該等第一及第二雷射光束之至少一者之一功率輸出。
  19. 如請求項15之系統，其進一步包含至少一鏡，該至少一鏡經組態以反射該第二雷射光束，該鏡之一角度係可調整的，以調整該第一橫向位置與該第二橫向位置之間之一距離。
  20. 一種透明物品，其包含：一第一外表面；一第二外表面，其與該第一外表面對置；以及一邊緣，其包括於該第一外表面與該第二外表面之間延伸之一完整厚度，其中該邊緣係由複數個系列之瑕疵形成，該複數個系列之瑕疵係如請求項1、9及15任一項中所形成之瑕疵，且該複數個系列之瑕疵用以將該透明物品與一經移除物品分隔，該經移除物品在被分隔前與該透明物品一體成型(integrally formed)，且該複數個系列之瑕疵之間包含一最小間隔，該最小間隔係該完整厚度之至少10%。
  21. 如請求項20之透明物品，其中該邊緣係一平面表面，且該複數個系列之瑕疵係與該平面表面設置於一共同平面上。
  22. 如請求項20之透明物品，其中該邊緣係一非平面表面，且該複數個系列之瑕疵中之至少二者係不與彼此設置於一共同平面上。
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