基于激光干涉的多光束激光加工装置及系统的制作方法

    专利查询2026-02-27  5


    本发明涉及激光加工,尤其是涉及一种基于激光干涉的多光束激光加工装置及系统。


    背景技术:

    1、多光束加工技术在晶圆加工领域中具有显著的必要性和优势。通过提高加工效率、提升加工质量、适应复杂加工需求以及降低设备成本等方面的努力,多光束加工技术有望为晶圆加工行业带来革命性的变革。

    2、目前通常采用通过衍射光学元件(即衍射分光元件)生成多光束方法,这种多光束加工技术成本较高,且高要求的光束均匀性会进一步加大制造难度和成本,同时受衍射效率限制,功率利用率不足,并且高衍射级次会干扰加工效果;另外,衍射分光时多光点的均匀性通常不能做到有效的100%,同时多光点的均匀性也受制造限制,通常均匀性要求越高,制造难度越大。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种基于激光干涉的多光束激光加工装置及系统,以至少解决上述问题之一。

    2、第一方面,本发明实施例提供了一种基于激光干涉的多光束激光加工装置,包括沿光的传播方向依次设置的:

    3、激光器,用于发出目标激光;

    4、扩束镜,用于对目标激光进行扩束;

    5、分束镜,用于将扩束后激光分为两束相干光,输出扩束后激光;

    6、干涉调制组件,用于对两束相干光进行夹角调制、光斑尺寸调制和聚焦,输出由多条干涉条纹构成的多光束激光。

    7、进一步地,分束镜包括第一棱镜,第一棱镜被配置为顶角位于出射面的中心,以输出两束对称且成一定角度的相干光,且每束相干光的光斑尺寸为扩束后激光的光斑尺寸的一半。

    8、进一步地,第一棱镜的入射面为平面,扩束后激光垂直入射到第一棱镜的入射面上,第一棱镜输出的两束相干光的夹角满足如下公式:n×sin其中,θ为第一棱镜中出射面中心处顶角的角度。

    9、进一步地,干涉调制组件包括沿光的传播方向设置的:

    10、夹角调制组件,用于对两束相干光进行夹角调制;

    11、第一柱面透镜,用于对夹角调制后的两束相干光进行光斑的干涉条纹长度方向上的尺寸调制和聚焦;第一柱面透镜位于在夹角调制后的两束相干光发生干涉之前,第一柱面透镜在光斑的与干涉条纹长度方向相垂直的方向上的焦距为0。

    12、进一步地,夹角调制组件包括第一4f系统或第二棱镜;

    13、第一4f系统包括沿光的传播方向设置的第一凸透镜和第二凸透镜,第一凸透镜和第二凸透镜之间的距离等于第一凸透镜和第二凸透镜的焦距之和;第二棱镜被配置为顶角位于出射面的中心。

    14、进一步地,第一凸透镜和第二凸透镜均为平凸透镜;或者,第一凸透镜和第二凸透镜均为第二柱面透镜,第二柱面透镜在光斑的干涉条纹长度方向上的焦距为0。

    15、进一步地,第二棱镜的顶角角度与第一棱镜的顶角角度不同。

    16、进一步地,干涉调制组件包括沿光的传播方向设置的:

    17、第二4f系统,用于对两束相干光进行光斑的干涉条纹长度方向上的尺寸调制;

    18、第三棱镜,用于对尺寸调制后的两束相干光进行夹角调制和聚焦;第三棱镜被配置为顶角位于出射面的中心。

    19、进一步地,第二4f系统包括沿光的传播方向设置的第三柱面透镜和第四柱面透镜;

    20、第三柱面透镜和第四柱面透镜均在光斑的与干涉条纹长度方向相垂直的方向上的焦距为0,第三柱面透镜和第四柱面透镜之间的距离等于第三柱面透镜和第四柱面透镜的焦距之和。

    21、第二方面,本发明实施例还提供了一种基于激光干涉的多光束激光加工系统,包括第一方面的基于激光干涉的多光束激光加工装置。

    22、本发明实施例提供的基于激光干涉的多光束激光加工装置及系统中,该装置包括沿光的传播方向依次设置的:激光器,用于发出目标激光;扩束镜,用于对目标激光进行扩束;分束镜,用于将扩束后激光分为两束相干光;干涉调制组件,用于对两束相干光进行夹角调制、光斑尺寸调制和聚焦,输出由多条干涉条纹构成的多光束激光。这样通过激光分光后进行激光干涉,实现了多光束激光,与基于衍射光学元件的多光束加工技术相比,制造成本较低,功率利用率较高,避免了由于衍射分光元件造成的高衍射级次的干扰及衍射元件制造精度受限的衍射效率的限制,并且,激光干涉方式能够实现多光点的100%均匀性,同时摆脱了衍射分光时多光点的均匀性受制造的限制;另外,通过干涉调制组件,实现了多光束激光的可控调制,能够满足加工需求的多样性。



    技术特征:

    1.一种基于激光干涉的多光束激光加工装置,其特征在于,包括沿光的传播方向依次设置的:

    2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述分束镜包括第一棱镜,所述第一棱镜被配置为顶角位于出射面的中心,以输出两束对称且成一定角度的相干光,且每束所述相干光的光斑尺寸为所述扩束后激光的光斑尺寸的一半。

    3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一棱镜的入射面为平面,所述扩束后激光垂直入射到所述第一棱镜的入射面上,所述第一棱镜输出的两束相干光的夹角φ满足如下公式:n×sin(90°-θ/2)=sin(90°-θ/2+φ);其中,θ为所述第一棱镜中出射面中心处顶角的角度。

    4.根据权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述干涉调制组件包括沿光的传播方向设置的:

    5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述夹角调制组件包括第一4f系统或第二棱镜;

    6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一凸透镜和所述第二凸透镜均为平凸透镜;或者,所述第一凸透镜和所述第二凸透镜均为第二柱面透镜,所述第二柱面透镜在光斑的干涉条纹长度方向上的焦距为0。

    7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二棱镜的顶角角度与所述第一棱镜的顶角角度不同。

    8.根据权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述干涉调制组件包括沿光的传播方向设置的:

    9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二4f系统包括沿光的传播方向设置的第三柱面透镜和第四柱面透镜;

    10.一种基于激光干涉的多光束激光加工系统,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的基于激光干涉的多光束激光加工装置。


    技术总结
    本发明提供了一种基于激光干涉的多光束激光加工装置及系统,涉及激光加工技术领域,该装置包括沿光的传播方向依次设置的:激光器;扩束镜;分束镜,用于将扩束后激光分为两束相干光;干涉调制组件,用于对两束相干光进行夹角调制、光斑尺寸调制和聚焦,输出由多条干涉条纹构成的多光束激光。这种激光干涉方式,制造成本较低,功率利用率较高,避免了由于衍射分光元件造成的高衍射级次的干扰及衍射元件制造精度受限的衍射效率的限制,并且,激光干涉方式能够实现多光点的100%均匀性,同时摆脱了衍射分光时多光点的均匀性受制造的限制;另外,通过干涉调制组件,实现了多光束激光的可控调制,能够满足加工需求的多样性。

    技术研发人员:马新强,王建刚,成迎虹,库东峰,黄伟
    受保护的技术使用者:华工科技产业股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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