本技術(shù)涉及飛秒激光加工，特別是涉及飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、伴隨著先進(jìn)制造與精密加工領(lǐng)域的發(fā)展，表面功能器件逐漸成為工業(yè)界熱門需求。表面功能器件通常是指材料表面具有一定特征微納米尺度形貌的表面結(jié)構(gòu)，通過對(duì)微納結(jié)構(gòu)的尺寸、排列、形貌進(jìn)行設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)不同的功能表面特性，包括但不限于黑體、表面增透器件、表面疏水器件、表面減阻器件等，在航空航天、環(huán)境工程、能源工程、生物檢測、光存儲(chǔ)、電力通信、建筑建造等多種領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2、相較于現(xiàn)有的其他加工手段，激光加工優(yōu)勢(shì)明顯，具有高精度、非接觸、無需掩膜、材料適應(yīng)性廣等突出優(yōu)勢(shì)。而飛秒激光加工，由于具有非熱加工、真三維加工、加工精度可超衍射極限、多種材料均可加工、加工流程簡單等突出優(yōu)勢(shì)，在大面積表面功能器件制備領(lǐng)域具有難以替代的作用，優(yōu)勢(shì)極其明顯。采用多光束并行加工技術(shù)可以有效地提高加工效率，現(xiàn)有并行加工技術(shù)主要包括基于微透鏡陣列（mla）、衍射元器件（doe）、空間光調(diào)制器（slm）、數(shù)字微鏡（dmd）等的鏡內(nèi)分光并行加工方案，即通過上述分束器件將單束飛秒激光分成小間距的多束飛秒激光，引入同一物鏡實(shí)現(xiàn)多焦點(diǎn)并行加工。

3、現(xiàn)有飛秒激光并行加工技術(shù)主要包括基于微透鏡陣列（mla）、衍射元器件（doe）、空間光調(diào)制器（slm）的3種多光束并行加工方案。

4、微透鏡陣列（mla）是通光孔徑與浮雕深度均在微米級(jí)的陣列式光并行處理器件，與傳統(tǒng)透鏡一樣可實(shí)現(xiàn)聚焦、成像等功能，可利用單個(gè)激光束產(chǎn)生多焦點(diǎn)，從而可應(yīng)用于飛秒激光并行加工，但其多焦點(diǎn)光束均勻性難以控制、光路復(fù)雜度高、各通道光路參量控制難。衍射元器件（doe）如達(dá)曼光柵等可實(shí)現(xiàn)了飛秒激光的近似等強(qiáng)度分束，但其光路復(fù)雜度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差。空間光調(diào)制器（slm）是利用液晶分子的雙折射性質(zhì)對(duì)入射光場進(jìn)行相位調(diào)制的衍射器件，理論上可實(shí)現(xiàn)任意光場的調(diào)控，可用于多光束并行加工光場的調(diào)制，但其成本高、穩(wěn)定性一般、光路復(fù)雜度高、應(yīng)用場景受限。

5、綜上所述，現(xiàn)有的飛秒激光并行加工技術(shù)雖然提升了加工效率，但主要應(yīng)用場景仍停留在實(shí)驗(yàn)室科研應(yīng)用，未考慮工業(yè)化所需要的高穩(wěn)定性、低成本、低光路復(fù)雜度的強(qiáng)烈需求，光束均勻性較差且未對(duì)各通道光路參量進(jìn)行分立控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的飛秒激光并行加工技術(shù)的光束均勻性較差且未對(duì)各通道光路參量進(jìn)行分立控制的問題，提供一種飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)。

2、一種飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)，所述飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)包括：基座、設(shè)置于所述基座上的激光加工單元及設(shè)置于所述基座上的共焦成像監(jiān)測單元；

3、所述激光加工單元包括：激光器、調(diào)制模塊、激光分束模塊、多個(gè)調(diào)光組件；

4、所述激光器、所述調(diào)制模塊、所述激光分束模塊依次排列；所述調(diào)制模塊用于接收來自所述激光器的光束并進(jìn)行調(diào)制以輸出第一基礎(chǔ)光束；所述激光分束模塊用于接收所述第一基礎(chǔ)光束并進(jìn)行分光以輸出多個(gè)第二基礎(chǔ)光束；多個(gè)所述調(diào)光組件與多個(gè)所述第二基礎(chǔ)光束一一對(duì)應(yīng)；所述調(diào)光組件用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的功率、偏振方向以及焦點(diǎn)，以形成加工光束并輸出；

5、所述共焦成像監(jiān)測單元包括共焦成像模塊與光路切換模塊；多個(gè)所述加工光束分別具有在工件上的照射位置；通過所述光路切換模塊的切換，能夠選擇地使任一所述照射位置的反射光線傳播至所述共焦成像模塊。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的共焦成像模塊包括：照明光源、成像單元以及多個(gè)合束模塊；

7、多個(gè)所述合束模塊與多個(gè)所述第二基礎(chǔ)光束一一對(duì)應(yīng)；所述合束模塊位于對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的傳播路徑上；

8、通過所述光路切換模塊的切換，能夠選擇地使任一所述合束模塊接收來自所述照明光源發(fā)出的光束，以使所選擇的所述合束模塊將對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束與所述照明光源發(fā)出的光束合束，所述照明光源發(fā)出的光束照射至對(duì)應(yīng)的第二基礎(chǔ)光束對(duì)應(yīng)的所述加工光束在工件上的照射位置；

9、多個(gè)所述加工光束分別具有在工件上的照射位置；通過所述光路切換模塊的切換，能夠使所選擇的合束模塊對(duì)應(yīng)的所述照射位置的反射光線傳播至所述成像單元。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)光組件包括沿對(duì)應(yīng)所述第二基礎(chǔ)光束的傳播方向依次排列的功率控制模塊、偏振調(diào)控模塊、調(diào)焦模塊以及物鏡限位模塊，

11、所述功率控制模塊用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的功率，所述偏振調(diào)控模塊用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的偏振方向，所述調(diào)焦模塊用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束沿第一方向的焦點(diǎn)的位置；所述物鏡限位模塊用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束沿第二方向和第三方向的焦點(diǎn)的位置，以使輸出所述加工光束；任意兩個(gè)所述物鏡限位模塊在所述第二方向和所述第三方向均錯(cuò)開設(shè)置；

12、所述第一方向?yàn)樗龅诙A(chǔ)光束的光傳播路徑上的任意一點(diǎn)的方向，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向兩兩垂直。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)還包括安裝件，所述安裝件開設(shè)有多個(gè)安裝孔；

14、所述物鏡限位模塊包括限位件和物鏡本體，所述物鏡本體設(shè)置于所述限位件上，所述限位件具有配合部，所述配合部與所述安裝孔可拆卸適配。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)還包括運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括第一運(yùn)動(dòng)單元、第二運(yùn)動(dòng)單元以及第三運(yùn)動(dòng)單元；

16、所述第二運(yùn)動(dòng)單元設(shè)置在所述第三運(yùn)動(dòng)單元上，以使所述第三運(yùn)動(dòng)單元帶動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)單元沿第三方向移動(dòng)，所述第二運(yùn)動(dòng)單元用于帶動(dòng)工件沿所述第二方向移動(dòng)，所述第一運(yùn)動(dòng)單元用于帶動(dòng)所述物鏡限位模塊沿所述第一方向移動(dòng)；所述加工光束射向所述工件的加工面，所述第一方向?yàn)樗龅诙A(chǔ)光束在加工處的傳播方向，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向兩兩垂直。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制模塊包括的擴(kuò)束系統(tǒng)和波片，所述激光器發(fā)出的光束依次穿過擴(kuò)束系統(tǒng)和波片，從而得到所述第一基礎(chǔ)光束。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光分束模塊包括：波片和分束器件，所述第一基礎(chǔ)光束依次穿過所述波片和所述分束器件從而分光為至少兩束所述第二基礎(chǔ)光束。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述功率控制模塊包括的波片和偏振分束器件，所述功率控制模塊包括波片和偏振分束器件，所述波片用于調(diào)控所述第二基礎(chǔ)光束的偏振態(tài)，所述偏振分束器件用于調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的功率。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述偏振調(diào)控模塊包括偏振調(diào)控器件和移動(dòng)組件，所述偏振調(diào)控器件包括：設(shè)置于移動(dòng)組件的半波片和/或四分之一波片，通過所述移動(dòng)組件帶動(dòng)所述半波片和/或所述四分之一波片移動(dòng)以調(diào)控所述第二基礎(chǔ)光束的偏振。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)焦模塊包括的微調(diào)組件和微調(diào)透鏡，所述微調(diào)透鏡設(shè)置在所述微調(diào)組件上，所述微調(diào)組件帶動(dòng)所述微調(diào)透鏡沿所述第一方向移動(dòng)，以沿第一方向調(diào)整對(duì)應(yīng)的所述第二基礎(chǔ)光束的焦點(diǎn)的位置。

22、上述的飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)，首先按照激光器的光束射出方向依次在基座上設(shè)置激光器、調(diào)制模塊、激光分束模塊以及多個(gè)調(diào)光組件。通過調(diào)光組件調(diào)整對(duì)應(yīng)的第二基礎(chǔ)光束的功率、偏振方向以及焦點(diǎn)，得到加工光束并射向工件，隨后再根據(jù)加工光束的方向設(shè)置共焦成像模塊與光路切換模塊，通過調(diào)試調(diào)制模塊調(diào)制激光器發(fā)出的光束得到第一基礎(chǔ)光束，通過激光分束模塊對(duì)第一基礎(chǔ)光束進(jìn)行分光得到多個(gè)第二基礎(chǔ)光束。同時(shí)通過共焦成像模塊用于與其中一束加工光束共焦并成像從而監(jiān)測加工過程中的加工面，且在加工前能夠輔助加工光束的調(diào)制，光路切換模塊用于控制共焦成像模塊在多個(gè)通道的加工光束之間切換，從而不需要針對(duì)照射于待加工面的每一個(gè)加工位置的加工光束均配置一套共焦成像模塊，從而降低了系統(tǒng)裝配成本，進(jìn)一步降低了加工成本，上述的飛秒激光分光并行加工系統(tǒng)能夠滿足高穩(wěn)定性、低成本、低光路復(fù)雜度的加工需求，加工過程中能夠保證光束均勻且穩(wěn)定，并且設(shè)置分光，實(shí)現(xiàn)了單激光器多通道加工光束參量的分立調(diào)控。