本發(fā)明屬于激光加工應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光多焦點動態(tài)加工方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光在切割分離透射性脆性材料時，通常采用激光熱裂紋控制方法。其切割分離原理為：利用透明材料對某激光束較高的吸收率形成表面吸收激光光能，使透明脆性材料表面加熱，或利用透明脆性材料對某激光束吸收率較低的特性，讓激光束貫穿整個透明脆性材料，形成體吸收激光光能，使透明脆性材料整體加熱。材料被加熱的部分因膨脹而形成較大的壓應(yīng)力。隨著激光束的移動，被加熱處在外界冷卻介質(zhì)或空氣的對流下快速冷卻，引起被加熱膨脹部分急速收縮，誘導(dǎo)出超過了材料的斷裂強(qiáng)度的拉應(yīng)力，在透明脆性材料表面或內(nèi)部形成微裂紋，并會沿著激光掃描方向產(chǎn)生裂紋而自動分離或在機(jī)械外力作用下分離，達(dá)到激光切割分離目的。

與機(jī)械切割方法相比，激光裂紋控制法具有切縫平直、無碎屑、無顯微裂紋等優(yōu)點。但這種激光裂紋控制法最大缺陷是只有一個激光聚焦點。無論是面吸收還體吸收形式都會使透明脆性材料沿分離垂直的厚度上對激光能量的吸收極不均勻，從而導(dǎo)致沿厚度方向產(chǎn)生的應(yīng)力差別較大。隨著材料厚度的增加，激光能量吸收的不均勻性越嚴(yán)重。其結(jié)果是，很難控制熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋的走向，透明脆性材料沿厚度方向極易產(chǎn)生任意方向的裂紋而導(dǎo)致材料的整體炸裂。即使對較薄的透明脆性材料而言，厚度上對激光能量的不均勻吸收也會導(dǎo)致沿所需分離走向失控，尤其是在切割分離曲率較小的曲線軌跡的情況下，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

為了解決激光能量沿透明脆性材料厚度吸收不均問題，中國發(fā)明專利(zl201210118371.0)給出了“一種激光多點聚焦加工系統(tǒng)”。該系統(tǒng)由兩個球面或非球面全反射鏡組合成多焦點衍生系統(tǒng)，將激光入射到待加工透明脆性材料的單聚焦點轉(zhuǎn)換成同光軸多個靜止不動的聚焦點，改善了透明脆性材料沿厚度方向上對激光能量吸收的均勻性，使透明材料沿厚度方向上受熱的均勻性增強(qiáng)，可急劇減小沿厚度方向產(chǎn)生的應(yīng)力差別，實現(xiàn)了激光對透明脆性材料高質(zhì)量、高效率、高成功率地切割分離。

但是，這種方法隨著材料的厚度增加，要求靜態(tài)激光焦點的數(shù)量也要增加，必然會導(dǎo)致激光束在透明脆性材料中的來回反射次數(shù)增加。而激光束每次穿過透明脆性材料后都會因材料的吸收而引起激光能量損耗，使得激光焦點的能量密度隨著反射次數(shù)增加而急劇下降，以至于隨后生成的激光焦點能量密度失去對材料加熱的作用。結(jié)果該部分材料因加熱不夠而無法誘導(dǎo)出所需的拉應(yīng)力，形成微裂紋，仍然會導(dǎo)致沿厚度方向分離裂紋走向失控。

然而，如果為了使隨后生成的激光焦點有足夠的能量密度，進(jìn)一步提高輸入激光功率，將會引起第一個激光焦點的能量密度過高，導(dǎo)致該區(qū)域材料因過度膨脹，產(chǎn)生大于材料承受的擠壓力而破碎。因此，這種“激光多點聚焦加工系統(tǒng)”雖然可以改善透明脆性材料沿厚度方向上對激光能量吸收的均勻性，但由于激光能量在材料中的多次反射傳輸引起能量損耗問題，依然受到加工材料厚度的限制，同時輸入激光功率也受到限制。

發(fā)明專利(cn106271111a)公布了“一種多焦點激光分離夾層玻璃方法及裝置”。該方法是采用多聚焦鏡片組，在夾層玻璃每層玻璃和膠合材料層中至少產(chǎn)生一個激光聚焦點；玻璃層和膠合材料層在激光多聚焦點同時作用下，沿切割分離方向移動，使整個夾層玻璃同時被切割分離，無需后續(xù)人工掰片，極大的提高了切割速度，具有分離流程簡單、分離速度快、分離質(zhì)量好、可異形分離、易于實現(xiàn)機(jī)械化等優(yōu)點，同樣也可用于較厚的透射脆性材料的切割分離。

但是，這種方法隨著材料的厚度增加，同樣要求靜態(tài)激光焦點的數(shù)量也要增加，導(dǎo)致多聚焦鏡片組中的聚焦鏡片數(shù)量增加，其結(jié)果是：一方面增加聚焦鏡片數(shù)量會因聚焦鏡片的吸收而引起激光能量損失增加，另一方面隨著聚焦鏡片的數(shù)量增加，不但增加了設(shè)計和制作困難，成本急劇上升，而且制作每片鏡片的誤差也會導(dǎo)致多聚焦鏡片組的積累誤差增大，加大了各焦點位置的誤差和每個聚焦片同光軸調(diào)試難度。

因此，需要開發(fā)一種新型的激光多焦點動態(tài)加工方法及系統(tǒng)，以能克服現(xiàn)有技術(shù)中對較厚的透明脆性材料的切割分離難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種激光多焦點動態(tài)加工方法及系統(tǒng)，其目的在于，其將入射到待加工透明材料的同光軸多個聚焦點沿光軸方向以一定的頻率往返運動，使每個激光焦點沿透明材料厚度方向由靜止的點加熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性動態(tài)加熱方式，本發(fā)明方法可實現(xiàn)更厚的透明脆性材料的高質(zhì)量和高效率切割分離。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種激光多焦點動態(tài)加工方法，其將激光入射到待加工透明脆性材料的同光軸多個聚焦點沿光軸方向以一定的頻率往返運動，使每個激光焦點沿透明材料厚度方向由靜止的點加熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性動態(tài)加熱方式，從而獲得采用較少的聚焦點起到較多的聚焦點相同的加熱效果，還能減少激光能量損失，提高激光能量的利用率以及改善透明脆性材料沿厚度方向上受熱的均勻性，實現(xiàn)更厚的透明脆性材料的高質(zhì)量和高效率切割分離。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種可實現(xiàn)激光多焦點動態(tài)加工方法的系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)包括激光器、擴(kuò)束鏡、動態(tài)聚焦鏡、第一全反射鏡、第二全反射鏡、工控機(jī)和xy兩維工作臺。

激光器、擴(kuò)束鏡、動態(tài)聚焦鏡、第一全反射鏡和第二全反射鏡依次位于同一光路上，組成激光多焦點動態(tài)加工光學(xué)系統(tǒng)；待切割分離材料位于第一全反射鏡和第二全反射鏡之間，并固定在xy兩維工作臺上。

激光動態(tài)聚焦鏡是由一個可直線移動負(fù)聚焦鏡片和一組可直線移動的正負(fù)聚焦鏡組組成，相互之間相隔一定距離，分別安裝在各自的直線移動機(jī)構(gòu)上，同步進(jìn)行相對往返直線運動。

負(fù)聚焦鏡片的功能是將經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直的激光束變?yōu)榘l(fā)散激光束后再投影到正負(fù)聚焦鏡組上，正負(fù)聚焦鏡組的功能是將投影的激光束進(jìn)行改善和聚焦。

其工作原理是：由工控機(jī)向負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組的直線移動機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，使負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組以同步進(jìn)行相對往返直線運動，改變負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組之間距離。由于負(fù)聚焦鏡片輸出的激光束為發(fā)散激光束，因此，負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組之間距離的變化會改變了投影到正負(fù)聚焦鏡組上的光斑直徑大小，從而改變激光聚焦焦點在光軸的位置，使得激光焦點沿加工件厚度(即光軸方向上，光軸方向和加工件的厚度方向一致)方向上前后直線移動。

負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組以同步進(jìn)行相對往返直線運動的優(yōu)點是：可提高激光焦點在光軸上往返運動的頻率或往返運動的距離。第一全反射鏡和第二全反射鏡組成多焦點衍生系統(tǒng)，其多焦點衍生工作原理可參考已經(jīng)授權(quán)的中國發(fā)明專利(zl201210118371.0)。

當(dāng)工控機(jī)啟動激光器，激光器輸出激光束通過擴(kuò)束鏡和動態(tài)聚焦鏡后，射入由第一全反射鏡和第二全反射鏡組成的多焦點衍生系統(tǒng)，在透明脆性材料中形成多個焦點；同時工控機(jī)控制動態(tài)聚焦鏡中的負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組以一定的頻率同步進(jìn)行相對往返直線運動，使得在透明脆性材料中形成多個焦點以同樣的頻率沿著光軸往返直線運動，達(dá)到由多聚焦點靜態(tài)加熱轉(zhuǎn)為多聚焦點動態(tài)線性加熱效果，實現(xiàn)激光多點聚焦動態(tài)加工方法。

按照本發(fā)明的第三個方面，還提供一種可實現(xiàn)激光多焦點動態(tài)加工方法的系統(tǒng)之二，其包括激光器、擴(kuò)束鏡、動態(tài)聚焦鏡、多聚焦鏡片組、工控機(jī)和xy兩維工作臺。其中，激光器、擴(kuò)束鏡、動態(tài)聚焦鏡、多聚焦鏡片組依次位于同一光路上，組成激光多焦點動態(tài)加工光學(xué)系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)；待切割分離材料位于多聚焦鏡片組聚焦一邊，并固定在xy兩維工作臺上。多聚焦鏡片組工作原理可參考發(fā)明專利(cn106271111a)。當(dāng)工控機(jī)啟動激光器，激光器輸出激光束通過擴(kuò)束鏡和動態(tài)聚焦鏡后，射入多聚焦鏡片組，由多聚焦鏡片組在透明脆性材料中產(chǎn)生多個焦點；同時工控機(jī)控制動態(tài)聚焦鏡中的負(fù)聚焦鏡片和正負(fù)聚焦鏡組以一定的頻率同步進(jìn)行相對往返直線運動，使得在透明脆性材料中形成多個焦點以同樣的頻率沿著光軸往返運動，達(dá)到由多聚焦點靜態(tài)加熱轉(zhuǎn)為多聚焦點動態(tài)線性加熱效果，實現(xiàn)激光多點聚焦動態(tài)加工方法。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

本發(fā)明中，由于在透明脆性材料(也即待加工透明材料)內(nèi)的激光焦點數(shù)量較少，減少因在透明材料內(nèi)多次反射或聚焦鏡片組中引起的激光能量損失，提高了激光能量利用率；

此外，每個激光聚焦點沿透明脆性材料厚度方向以動態(tài)線性方式加熱，在不改變透明脆性材料沿厚度方向上對激光能量吸收的均勻性的條件下，可增加每個激光聚焦點之間的距離，從而可增加被分離材料的厚度；

而且，由于每個激光聚焦點是以一定頻率沿材料厚度的光軸方向往返動態(tài)運動，因而提高激光輸入功率不會使材料過熱膨脹而導(dǎo)致破碎，從而可提高被分離材料的厚度；

總的來說，每個激光聚焦點沿透明脆性材料厚度方向以動態(tài)線性方式加熱，使材料沿厚度方向加熱面積增加，進(jìn)一步提高了透明脆性材料沿厚度方向上對激光能量吸收的均勻性，從而增強(qiáng)透明材料沿厚度方向上受熱的均勻性，急劇減小沿厚度方向產(chǎn)生的應(yīng)力差別，實現(xiàn)激光對更厚的透明脆性材料高質(zhì)量、高效率、高成功率地切割分離。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的第一種激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的第一種激光多焦點動態(tài)加工裝置的工作原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的第二種激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中的第二種激光多焦點動態(tài)加工方法工作原理示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1所示是本發(fā)明實施例提供的激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)之一，其采用第一全反射鏡8和第二全反射鏡10形成多個激光焦點。

具體的，其包括激光器1、擴(kuò)束鏡2、動態(tài)聚焦鏡14、多焦點衍生系統(tǒng)78、xy兩維工作臺11和工控機(jī)12。動態(tài)聚焦鏡14是由負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4組成；負(fù)聚焦鏡片3固定在第一直線移動機(jī)構(gòu)6上，正負(fù)聚焦鏡組4固定在第二直線移動機(jī)構(gòu)7上。多焦點衍生系統(tǒng)78是由第二全反射鏡10和中心開有小孔9的第一全反射鏡8組成。

更具體的，激光器1、擴(kuò)束鏡2、負(fù)聚焦鏡片3、正負(fù)聚焦鏡組4、第一全反射鏡8和第二全反射鏡10依次設(shè)置在同一光路上，組成激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)。第一全反射鏡8為球面或非球面全反射鏡，其曲率半徑小于第一全反射鏡8和第二全反射鏡10相隔距離的一半。小孔9的直徑大小根據(jù)動態(tài)聚焦鏡14的焦距而定，原則上是要讓從動態(tài)聚焦鏡14發(fā)出的激光束全部進(jìn)入多焦點衍生系統(tǒng)78，因此，小孔9的直徑應(yīng)大于入射至第一全反射鏡8上最大光斑直徑的1.1倍。第二全反射鏡10為球面或非球面反射鏡。待加工透明材料13位于第一全反射鏡8和第二全反射鏡10之間，并固定在xy兩維工作臺11上，由xy兩維工作臺11帶動待加工透明材料13進(jìn)行x方向、y方向的兩維移動。工控機(jī)12控制激光器1、動態(tài)聚焦鏡14和xy兩維工作臺11。

圖2為本發(fā)明實施例提供的第一種激光多焦點動態(tài)加工裝置的工作原理圖，由圖2所示，工作時，工控機(jī)12啟動激光器1，輸出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡2擴(kuò)束準(zhǔn)直后，由動態(tài)聚焦鏡聚焦。此時，動態(tài)聚焦鏡中的負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4分別位于與光軸平行坐標(biāo)線50的第一位置15和第二位置17處。聚焦后的激光束通過多焦點衍生系統(tǒng)78中第一全反射鏡8的小孔9射入待加工透明材料13內(nèi)，形成第一激光焦點30，該第一激光焦點30位于光軸平行坐標(biāo)線50的第三位置40處。由于待加工透明材料13對該波長激光束的吸收率較低，僅在激光焦點區(qū)域吸收一定的激光能量，因而未被吸收的大部分激光能量通過焦點后以發(fā)散形式透過該材料，并被全反射鏡10反射回待加工透明材料13中以形成第二激光焦點31，第二激光焦點31位于光軸平行坐標(biāo)線50的第四位置41處。

如此往復(fù)，使激光束在第一全反射鏡8、待加工透明材料13和第二全反射鏡10之間往返折轉(zhuǎn)，從而可在透明材料13沿光軸方向形成四個有效激光焦點，即為第一、第二、第三以及第四激光焦點30、31、32、33，該四個激光焦點分別位于光軸平行坐標(biāo)線50的第三、第四、第五以及第六位置40、41、42和43處。剩余的激光束能量由于在待加工透明材料13經(jīng)多次往返，被材料吸收后，已不能形成對材料產(chǎn)生有效加熱的能量密度而不再考慮。

工控機(jī)12同時啟動動態(tài)聚焦鏡14和xy兩維工作臺11，使得動態(tài)聚焦鏡中的第一、第二直線移動機(jī)構(gòu)6和7分別帶動負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4同步相對運動到光軸平行坐標(biāo)線50的第七、第八位置16和18處，減小了負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4之間距離，使得投影在正負(fù)聚焦鏡組4上的激光光斑直徑減小，引起在待加工透明材料13中的第一激光焦點30沿材料厚度光軸方向移動了一段距離，移動至位于光軸平行坐標(biāo)線50的第九位置44處。

由于第一激光焦點30沿材料厚度光軸方向的移動，將會引起多焦點衍生系統(tǒng)14衍生出的第二、第三、第四激光焦點31、32、33也同時沿材料厚度光軸方向移動了一段距離，分別位于與光軸平行坐標(biāo)線50的第十、第十一、第十二位置45、46、47處。當(dāng)?shù)谝?、第二直線移動機(jī)構(gòu)6和7分別帶動負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4以一定的頻率同步相對往返直線運動時，在待加工透明材料13中的第一、第二、第三以及第四激光焦點30、31、32、33也將會沿材料厚度光軸方向以相同的頻率往返直線運動，使每個激光焦點沿透明材料厚度方向由靜止的點加熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)線性加熱方式，從而實現(xiàn)激光多焦點動態(tài)加工方法。當(dāng)xy兩維工作臺11帶動脆性的待加工透明材料13移動時，可實現(xiàn)激光多點聚焦動態(tài)切割分離透明脆性材料功能。

圖3所示是本發(fā)明實施例提供的激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)之二：其包括激光器1、擴(kuò)束鏡2、動態(tài)聚焦鏡14、多聚焦鏡片組54、xy兩維工作臺11和工控機(jī)12。動態(tài)聚焦鏡14是由負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4組成；負(fù)聚焦鏡片3固定在第一直線移動機(jī)構(gòu)6上，正負(fù)聚焦鏡組4固定在第二直線移動機(jī)構(gòu)7上。多聚焦鏡片組54由三片中心帶小孔的聚焦鏡片組成，三片中心帶小孔的聚焦鏡片分別為第一、第二以及第三聚焦鏡片51、52和53組成。第一聚焦鏡片51上的小孔直徑大于第二、第三聚焦鏡片52和53上的小孔直徑，第二聚焦鏡片52上的小孔直徑大于第三聚焦鏡片53上的小孔直徑。

激光器1、擴(kuò)束鏡2、負(fù)聚焦鏡片3、正負(fù)聚焦鏡組4、多聚焦鏡片組54依次位于同一光路上，組成激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)。待加工透明材料13位于多聚焦鏡片組54右側(cè)(也即多聚焦鏡片組54的光線出射端)，并固定在xy兩維工作臺11上，由xy兩維工作臺11帶動待加工透明脆性材料13進(jìn)行兩維移動。工控機(jī)12控制激光器1、動態(tài)聚焦鏡14和xy兩維工作臺11。

圖4為圖3中的第二種激光多焦點動態(tài)加工方法工作原理示意圖，由圖可知，其工作原理如圖4所示，工控機(jī)12啟動激光器1，輸出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡2擴(kuò)束準(zhǔn)直后，經(jīng)動態(tài)聚焦鏡14聚焦。此時，動態(tài)聚焦鏡14中的負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4分別位于與光軸平行坐標(biāo)線50的15和17位置。聚焦后的激光束通過多聚焦鏡片組54后，激光束被劃分為四部分，第一部分激光束通過多聚焦鏡片組54中的51、52和53三片聚焦鏡片，被聚焦在透明脆性材料13的光軸上形成焦點60，位于與光軸平行坐標(biāo)線50的70位置上；第二部分激光束通過多聚焦鏡片組54中的51聚焦鏡片小孔和52、53兩片聚焦鏡片，被聚焦在透明脆性材料13的光軸上形成焦點61，位于與光軸平行坐標(biāo)線50的71位置上；第三部分激光束通過多聚焦鏡片組54中的51和52聚焦鏡片上的小孔以及53聚焦鏡片，被聚焦在透明脆性材料13的光軸上形成焦點62，位于與光軸平行坐標(biāo)線50的72位置上；第四部分激光束通過多聚焦鏡片組54中的51、52和53三個聚焦鏡片的小孔，被聚焦在透明脆性材料13的光軸上形成焦點63，位于與光軸平行坐標(biāo)線50的73位置上。

由于通過多聚焦鏡片組54的每部分激光光束經(jīng)過聚焦鏡片數(shù)量不同，被折射角度也不同，因而產(chǎn)生的聚焦點位置也不同。通過聚焦鏡片數(shù)量越多，被折射角度就越大，在透明脆性材料13光軸上形成焦點位置越靠近激光在待加工透明材料13的入射面，從而在光軸上形成多個激光聚焦點。

工控機(jī)12同時啟動動態(tài)聚焦鏡14和xy兩維工作臺11，使得動態(tài)聚焦鏡14中的第一、第二直線移動機(jī)構(gòu)6和7分別帶動負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4同步相對運動到與光軸平行坐標(biāo)線50的16和18位置，減小了負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4之間距離，引起投影在正負(fù)聚焦鏡組4上的激光光斑直徑減小，使得在待加工透明材料13中的聚焦焦點60沿材料厚度光軸方向移動了一段距離，位于與光軸平行坐標(biāo)線50的74位置。同理，在待加工透明材料13中的其它三個焦點61、62和63也沿材料厚度光軸方向移動了一段距離，分別位于與光軸平行坐標(biāo)線50的75、76和77位置。當(dāng)?shù)谝?、第二直線移動機(jī)構(gòu)6和7分別帶動負(fù)聚焦鏡片3和正負(fù)聚焦鏡組4以一定的頻率同步相對直線運動時，在待加工透明材料13中的聚焦焦點60、61、62、63將會沿材料厚度光軸方向以相同的頻率往返直線運動，使每個激光焦點沿透明材料厚度方向由靜止的點加熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)線性加熱方式，從而實現(xiàn)激光多焦點動態(tài)加工方法。當(dāng)xy兩維工作臺11帶動透明脆性材料13移動時，可實現(xiàn)激光多點聚焦動態(tài)切割分離透明脆性材料功能。

為了進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明方法和裝置，下面結(jié)合具體的實施例說明如下：

實例1：

本實施例采用本發(fā)明激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)之一對厚度為100mm的kdp晶體切割分離。

激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)中的激光源為光纖連續(xù)激光器，波長為1064nm，輸出功率為100w，輸出光斑直徑為0.8mm，動態(tài)聚焦透鏡焦距為150mm。多焦點衍生系統(tǒng)中的第一全反射鏡為直徑為60mm，鏡焦距為35mm，小孔直徑為1mm的球面反射鏡；第二全反射鏡為鏡焦距為48.5mm的非球面反射鏡。待加工透明材料為kdp晶體(中文全稱為：磷酸二氫鉀晶體)，厚度為100mm，對1064nm波長的吸收率為5％。第一全反射鏡到待加工透明材料表面距離為40mm，第二全反射鏡到材料表面距離為20mm。動態(tài)聚焦透鏡的往返運動頻率為30hz，幅值為±1mm，工作臺移動速度為0.5mm/s。

實驗結(jié)果：輸入聚焦激光束在材料內(nèi)部多個激光焦點，第一個激光焦點距離激光束入射表面(該激光束入射表面也即材料輸入表面)20mm，在距離材料輸入表面40mm處產(chǎn)生第二個激光焦點，在距離材料輸入表面70mm處產(chǎn)生第三個激光焦點，以及在距離材料輸入表面90mm產(chǎn)生第四個激光焦點。在動態(tài)聚焦透鏡的往返運動頻率為30hz條件下，透明材料內(nèi)部形成四個激光焦點，該四個激光焦點以相同頻率沿材料厚度方向(也即光軸方向)線性往返運動，運動振幅為±10mm，成功將厚度為100mm的kdp晶體切割分離，切口平整陡峭，無崩邊及微裂紋現(xiàn)象。

實例2：

本實施例采用本發(fā)明激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)之二對厚度為40mm的鈉鈣玻璃進(jìn)行切割分離。

該系統(tǒng)采用輸出波長為1070nm摻鐿光纖激光器，輸出波長為1070nm，峰值功率為1000w，對尺寸為100mm×100mm、厚度為40mm的鈉鈣玻璃進(jìn)行切割分離。

實驗方法：采用三片聚焦鏡組成多聚焦鏡片組，調(diào)節(jié)各激光聚焦鏡片位置和參數(shù)，在鈉鈣玻璃內(nèi)產(chǎn)生四個焦點，該四個焦點沿鈉鈣玻璃厚度方向均勻分布。產(chǎn)生的第一個激光焦點位于鈉鈣玻璃內(nèi)，離材料入射表面5mm處，四個激光焦點的能量分配分別為20％、30％、30％，20％，各焦點間距為10mm。動態(tài)聚焦透鏡焦距為100mm，往返運動頻率為50hz，幅值為±0.5mm，調(diào)節(jié)激光器功率為1000w，激光掃描速度為1mm/s，沿直線掃描。

實驗結(jié)果：在動態(tài)聚焦透鏡的往返運動頻率為50hz，振幅為±0.5mm條件下，透明材料內(nèi)部形成四個激光焦點，該四個激光焦點以相同頻率沿材料厚度方向(材料厚度方向也即光軸方向)線性往返運動，運動振幅為±5mm，成功將厚度為40mm的鈉鈣玻璃整體沿激光掃描速度方向分離，無需后續(xù)人工掰片，且分離斷面平滑，無微裂紋和崩邊產(chǎn)生。該方法可以直接在工程實際中得到應(yīng)用，還能用于切割一定曲率的弧線。

實例3：

采用本發(fā)明激光多焦點動態(tài)加工系統(tǒng)之二對厚度為200mm的kdp晶體切割分離。

激光光源為波長為532nm的全固態(tài)綠光激光器，輸出峰值功率為500w，對尺寸為500mm×500mm、厚度為200mmkdp晶體試樣進(jìn)行切割分離。

實驗方法：采用由三片聚焦鏡組成多聚焦鏡片組，調(diào)節(jié)激光聚焦鏡位置和參數(shù)，使得聚焦激光束在kdp晶體內(nèi)產(chǎn)生四個激光焦點，且焦點間距為40mm。產(chǎn)生的第一個激光焦點距離kdp晶體入射面40mm處，四個激光焦點的能量分配分別為20％、30％、25％，25％，調(diào)節(jié)激光器功率為500w，激光掃描速度為0.2mm/s，沿直線軌跡掃描。

實驗結(jié)果：在動態(tài)聚焦透鏡的往返運動頻率為20hz、振幅±3mm條件下，透明材料內(nèi)部形成四個激光焦點，該四個激光焦點以相同頻率沿晶體厚度的光軸線性往返運動，運動振幅為±15mm，成功將厚度為200mm的kdp晶體切割分離，且分離面無偏離激光切割軌跡現(xiàn)象，分離端面無崩邊及微裂紋，切口平整陡峭。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。