本發(fā)明涉及激光加工，尤其涉及一種能夠在皮秒時(shí)間尺度內(nèi)對(duì)激光脈沖進(jìn)行時(shí)間調(diào)制的光學(xué)裝置和具有該光學(xué)裝置的激光加工裝置。

背景技術(shù)：

1、超短激光脈沖因其脈沖寬度極短、單個(gè)脈沖的峰值功率極高而在精密加工領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用效果。而相比于傳統(tǒng)的單脈沖加工，基于脈沖串的加工模式不僅可以獲得更好的加工質(zhì)量，同時(shí)可以保證高效的加工效率。目前的現(xiàn)有技術(shù)的激光源可以產(chǎn)生納秒級(jí)或幾百皮秒的時(shí)間延遲的脈沖序列，該延遲時(shí)間取決于不同的激光源而是固定的。此外，1000皮秒以下的時(shí)序脈沖設(shè)計(jì)在多種加工和研究工作中被證明是有益的，如激光燒蝕、激光誘導(dǎo)擊穿顯微鏡、軟x射線生成等。然而，由于實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜，1000皮秒以下的時(shí)間延遲參數(shù)范圍在工業(yè)中很少使用，因此，需要易于實(shí)現(xiàn)該參數(shù)范圍的時(shí)序脈沖設(shè)計(jì)的新的光學(xué)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)裝置和具有該光學(xué)裝置的激光加工裝置，其能夠在皮秒時(shí)間尺度內(nèi)對(duì)激光脈沖進(jìn)行時(shí)間調(diào)制，以至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置包括：

3、偏振器，其適于將輸入的激光脈沖分解成第一偏振分量和第二偏振分量；和

4、調(diào)設(shè)單元，其適于改變所述第一偏振分量和所述第二偏振分量中的至少一者的偏振狀態(tài)、傳播方向和傳播距離，而使所述第一偏振分量和所述第二偏振分量再次經(jīng)由所述偏振器合束而獲得具有時(shí)間間隔的所述兩個(gè)子脈沖。

5、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述偏振器適于將激光脈沖分解成具有彼此正交的偏振狀態(tài)的透射的第一偏振分量和反射的第二偏振分量。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述調(diào)設(shè)單元被配置為適于將入射的所述第一偏振分量和/或所述第二偏振分量的偏振方向改變并朝向所述偏振器反射。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述調(diào)設(shè)單元包括多個(gè)調(diào)設(shè)組件，每個(gè)調(diào)設(shè)組件均被配置為將來自所述偏振器的入射的相應(yīng)偏振分量的偏振方向改變?chǔ)?2并將其反射回所述偏振器。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，每個(gè)所述調(diào)設(shè)組件均包含沿著其相應(yīng)的偏振分量的入射方向排列的四分之一波片和反射鏡。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，至少一個(gè)所述調(diào)設(shè)組件的至少反射鏡被配置為能夠通過移動(dòng)而改變與所述偏振器之間的距離的可移動(dòng)部分。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，至少一個(gè)所述調(diào)設(shè)組件的所述反射鏡被配置為其法向軸線相對(duì)于入射的偏振分量具有預(yù)定角度，或者所述反射鏡被配置為具有預(yù)定焦距的拋物面反射鏡。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述可移動(dòng)部分被配置為能夠在0～5000mm的范圍內(nèi)、特別是0～150mm的范圍內(nèi)相對(duì)于所述偏振器移動(dòng)和定位。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述可移動(dòng)部分被配置為使得所述第一偏振分量的光路與所述第二偏振分量的光路的長度差為0～1000mm，特別是60mm。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述調(diào)設(shè)單元包括布置在所述第二偏振分量的光路上的第一調(diào)設(shè)組件和第二調(diào)設(shè)組件，使得初次反射離開所述偏振器的所述第二偏振分量入射所述第一調(diào)設(shè)組件而被所述第一調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并在透射離開所述偏振器后入射所述第二調(diào)設(shè)組件而被所述第二調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并在被所述偏振器再次反射后與所述第一偏振分量合束。

14、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述調(diào)設(shè)單元包括布置在所述第一偏振分量的光路上的第一調(diào)設(shè)組件和第二調(diào)設(shè)組件，使得初次透射離開所述偏振器的所述第一偏振分量入射所述第一調(diào)設(shè)組件而被所述第一調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并在反射離開所述偏振器后入射所述第二調(diào)設(shè)組件而被所述第二調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并在被所述偏振器再次透射后與所述第二偏振分量合束。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述調(diào)設(shè)單元包括布置在所述第一偏振分量的光路上的第一調(diào)設(shè)組件和布置在所述第二偏振分量的光路上的第二調(diào)設(shè)組件，使得初次透射離開所述偏振器的所述第一偏振分量入射所述第一調(diào)設(shè)組件而被所述第一調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并被所述偏振器反射，并且使得初次反射離開所述偏振器的所述第二偏振分量入射所述第二調(diào)設(shè)組件而被所述第二調(diào)設(shè)組件反射回所述偏振器，并被所述偏振器透射而與被所述偏振器反射的所述第一偏振分量合束。

16、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述偏振器為偏振分束立方體，特別是邊長為大致30mm，特別是折射率為1.4～1.6，優(yōu)選地為1.5。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述第一偏振分量或所述第二偏振分量的光路中設(shè)置有光學(xué)4f裝置。

18、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種激光加工裝置，其包括：提供激光脈沖的至少一個(gè)激光輻射源；與所述激光輻射源光學(xué)連接的根據(jù)本發(fā)明第一方面的光學(xué)裝置；和用于將來自所述光學(xué)裝置的激光施加于待加工工件的聚焦模塊。

19、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述至少一個(gè)激光輻射源為超短脈沖激光器，特別是飛秒激光器和/或皮秒激光器和/或納秒激光器。

20、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述光學(xué)裝置被配置為適于產(chǎn)生0～20ns、特別是0～1000ps的脈沖延遲。

21、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述聚焦模塊包括反射鏡、光束整形單元、透鏡組和/或掃描鏡。

22、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述激光輻射源產(chǎn)生的脈沖持續(xù)時(shí)間為100fs～1000ps。

23、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述激光輻射源輸出的激光脈沖的波長范圍為200nm～2000nm，特別是1030±30nm。

24、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，在所述激光輻射源與所述光學(xué)裝置之間設(shè)置有光束配置模塊，其適于配置激光脈沖的傳播角度、發(fā)散度、光束直徑和/或偏振狀態(tài)。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，所述激光加工裝置為激光燒蝕裝置、激光切割裝置、激光鉆孔裝置、激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀、軟x射線生成裝置、表面處理裝置或表面清潔裝置。

26、根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例，能夠提供在皮秒時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行時(shí)間脈沖分裂的光學(xué)裝置，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且緊湊，成本低廉，兼容性強(qiáng)且應(yīng)用廣泛。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)裝置(1)，所述光學(xué)裝置(1)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1)，其中，

11.一種激光加工裝置(100)，其包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光加工裝置(100)，其中，

13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的激光加工裝置(100)，其中，

14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的激光加工裝置(100)，其中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光學(xué)裝置，其用于將輸入的激光脈沖分裂成具有能夠調(diào)節(jié)的時(shí)間間隔的兩個(gè)子脈沖，所述光學(xué)裝置包括：偏振器，其適于將激光脈沖分解成第一偏振分量和第二偏振分量；和調(diào)設(shè)單元，其適于將所述第一偏振分量和所述第二偏振分量中的至少一者朝向所述偏振器反射并且調(diào)節(jié)所述第一偏振分量和所述第二偏振分量中的所述至少一者的傳播距離，而使所述第一偏振分量和所述第二偏振分量再次經(jīng)由所述偏振器合束而獲得所述兩個(gè)子脈沖。根據(jù)某些示例性實(shí)施例，能夠提供在皮秒時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行時(shí)間脈沖分裂的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且緊湊，成本低廉，兼容性強(qiáng)且應(yīng)用廣泛。本發(fā)明還提供了一種具有該光學(xué)裝置的激光加工裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：陳柯有,馮峰,D·弗拉姆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：通快（中國）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6