standard library
(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210779607.9 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 胡永祥 罗国虎 陈嘉宇  (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. B23K 26/046(2014.01) B23K 26/06(2014.01) B23K 26/064(2014.01) B23K 26/362(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 微锥阵列飞秒 激光加工装置、 加工方法及系 统 (57)摘要 本发明提供了一种微锥阵列飞秒激光加工 装置、 加工方法及系统, 包括: 飞秒激光器发出的 脉冲激光通过光束调制模块整形为参数可控的 调制激光阵列; 激光阵列通过光路切换元件的选 通, 分步进入粗加工模块与精加工模块; 粗加工 模块通过振镜快速扫描方式提供微锥 阵列的高 效粗加工模式, 精加工模块通过物镜高聚焦提供 精密加工模式; 视觉标定检测模块实时检测加工 过程并依此调整激光加工 路径。 本发 明通过粗加 工与精加工的双模块设置, 能够兼顾大规模微米 级微锥阵列的高效与精密加工要求, 通过检测与 加工一体化, 能够实时补偿精加工误差, 有助于 提高微锥阵列的加工精度。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115091029 A 2022.09.23 CN 115091029 A 1.一种微锥阵列飞秒激光加工装置, 其特征在于, 包括: 飞秒激光器(1)、 光束调制模 块、 光路切换元件( 8)、 粗加工模块(9)、 精加工模块(10)、 多轴联动平台(15)以及工控机 (24); 所述飞秒激光器(1)发出的单束脉冲激光(2)通过所述光束调制模块整形为包括功率、 脉冲序列、 频率以及空间分布可控的多 束调制激光阵列(7); 所述多束调制激光阵列(7)通过所述光路切换元件(8)选调光路, 当所述光路切换元件 (8)选通反射光路时, 所述多束调制激光阵列(7)进入粗加 工模块(9)形成快速扫掠的粗加 工激光阵列(13), 用于粗加工微锥阵列毛坯件(14); 当所述光路切换元件(8)选通透射光路 时, 所述多束调制激光阵列(7)进入精加工模块(10)形成聚焦光斑小的精加工激光阵列 (17), 用于精加工微锥阵列工件(21); 所述多轴联动平台(15)用于承载与固定微锥阵列毛坯件(14)和/或微锥阵列工件 (21), 并调控激光束在工作表面的加工位置; 所述工控机(24)分别与所述飞秒激光器(1)、 光束调制模块、 粗加工模块(9)、 精加工模 块(10)和多轴联动平台(15)链接, 实现组件之间的协同控制。 2.根据权利要求1所述的微锥阵列飞秒激光加工装置, 其特征在于, 所述光束调制模块 包括空间光调制器(6); 通过所述空间光调制器(6)将飞秒激光器(1)发出的单束脉冲激光 (2)整形成空间分布可控的多 束调制激光阵列(7)。 3.根据权利要求1所述的微锥阵列飞秒激光加工装置, 其特征在于, 所述粗加工模块 (9)包括振镜(11)与场镜(12); 当所述微锥阵列毛坯件(14)位于粗加工工位(22)时, 所述多 束调制激光阵列(7)依次通过 所述振镜(1 1)与所述场镜(12)形成粗加工 激光阵列(13)。 4.根据权利要求1所述的微锥阵列飞秒激光加工装置, 其特征在于, 所述精加工模块 (10)包括物镜(16)与视 觉检测子模块; 当微锥阵列工件(2 1)位于精加工工位(23)时, 通过所述视觉检测子模块根据所述精加 工激光阵列(17)在所述微锥阵列工件(21)表面的位置实现激光束位置与微锥阵列工件 (21)加工位置的对准; 基于所述激光束位置与微锥阵列工件(21)加 工位置的对准后, 所述 多束调制激光阵列(7)通过所述物镜(16)形成聚集光斑小的精加 工激光阵列(17), 精加 工 微锥阵列工件(21)。 5.根据权利要求1所述的微锥阵列飞秒激光加工装置, 其特征在于, 所述视觉检测子模 块包括分束镜(18)、 LED光源(19)以及CCD相机(20), 所述LDE光源(19)发出的成像光沿两个 分束镜(18)的反射辐照于微锥阵列工件(21)表面, 所述C CD相机(20)进 而曝光成像; 所述CCD相机(20)实时曝光精加工激光阵列(17)与 微锥阵列工件(2 1)表面的位置 并将 成像结果传输至工控机(2 4)处理与显示, 根据所述精加工激光阵列(17)在所述微锥阵列工 件(21)表面的位置, 实现激光束位置与微锥阵列工件(21)加工位置的对准。 6.一种微锥阵列飞秒激光加工方法, 其特征在于, 采用权利要求1至5中任一一项所述 微锥阵列飞秒激光加工装置执 行如下步骤: 步骤S1: 根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、 脉冲序列、 波长、 空间分布与 阵列参数, 利用工控机(2 4)调控光束调制模块, 将单束脉冲激光(2)整 形成匹配 设定参数的 多束调制激光阵列(7); 步骤S2: 将微锥阵列毛坯件(14)装夹于多轴联动平台(15)上, 调控多轴联动平台(15)权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 115091029 A 2将微锥阵列毛坯件(14)移至粗加工工位(22)并使毛坯件加工平 面与粗加工模块(9)中所述 场镜(12)的焦平面重合; 步骤S3: 工控机(24)按预设粗加工路线调控多轴联动平台(15)与粗加工模块(9)中的 振镜(11), 实现微锥阵列毛坯件(14)的快速 激光扫掠粗加工, 得到微锥阵列工件(21); 步骤S4: 通过调控多轴联动平台(15), 将粗加工后的微锥阵列工件(21)移动至精加工 工位(23), 并使工件加工平面与精加工模块(10)中所述物镜(16)的焦平面重合; 步骤S5: 通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列(17)位于微锥阵列工件(21)的 水平位置, 工控机(24)进 而规划或调整精加工路径; 步骤S6: 工控机(24)依据实时加工路径规划控制多轴联动平台(15)以调控微锥阵列工 件(21)的位姿, 实现微锥阵列工件(21)的激光精密蚀刻; 重复触发步骤S5至步骤S6, 实时检 测、 路径规划与激光蚀刻循环进行, 直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。 7.一种微锥阵列飞秒激光加工系统, 其特征在于, 采用权利要求1至5中任一一项所述 微锥阵列飞秒激光加工装置触发执 行: 模块M1: 根据微锥材料与加工规划确定脉冲激光的功率、 脉冲序列、 波长、 空间分布与 阵列参数, 利用工控机(2 4)调控光束调制模块, 将单束脉冲激光(2)整 形成匹配 设定参数的 多束调制激光阵列(7); 模块M2: 将微锥阵列毛坯件(14)装夹于多轴联动平台(15)上, 调控多轴联动平台(15) 将微锥阵列毛坯件(14)移至粗加工工位(22)并使毛坯件加工平 面与粗加工模块(9)中所述 场镜(12)的焦平面重合; 模块M3: 工控机(24)按预设粗加工路线调控多轴联动平台(15)与粗加工模块(9)中的 振镜(11), 实现微锥阵列毛坯件(14)的快速 激光扫掠粗加工, 得到微锥阵列工件(21); 模块M4: 通过调控多轴联动平台(15), 将粗加工后的微锥阵列工件(21)移动至精加工 工位(23), 并使工件加工平面与精加工模块(10)中所述物镜(16)的焦平面重合; 模块M5: 通过所述视觉检测子模块确定精加工激光阵列(17)位于微锥阵列工件(21)的 水平位置, 工控机(24)进 而规划或调整精加工路径; 模块M6: 工控机(24)依据实时加工路径规划控制多轴联动平台(15)以调控微锥阵列工 件(21)的位姿, 实现微锥阵列工件(21)的激光精密蚀刻; 重复触发模块M5至模块M6, 实时检 测、 路径规划与激光蚀刻循环进行, 直至最终加工出符合指标要求的微锥阵列成品。权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 115091029 A 3

.PDF文档 专利 微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统

文档预览
中文文档 12 页 50 下载 1000 浏览 0 评论 309 收藏 3.0分
温馨提示:本文档共12页,可预览 3 页,如浏览全部内容或当前文档出现乱码,可开通会员下载原始文档
专利 微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统 第 1 页 专利 微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统 第 2 页 专利 微锥阵列飞秒激光加工装置、加工方法及系统 第 3 页
下载文档到电脑,方便使用
本文档由 人生无常 于 2024-03-18 04:15:55上传分享
站内资源均来自网友分享或网络收集整理,若无意中侵犯到您的权利,敬请联系我们微信(点击查看客服),我们将及时删除相关资源。