Резка прозрачных материалов сверхбыстродействующим лазером и система фокусировки пучка - RU2016128888A

1. Способ лазерной прошивки материала, содержащий:

фокусировку импульсного лазерного пучка в фокальную линию лазерного пучка, ориентированную вдоль направления распространения пучка, при этом лазерный пучок имеет длину волны меньше, чем или равную примерно 850 нм; и

направление фокальной линии лазерного пучка в материал, причем фокальная линия лазерного пучка вызывает наведенное поглощение внутри материала, причем наведенное поглощение производит линию дефектов, имеющую диаметр меньше, чем или равный примерно 300 нм вдоль фокальной линии лазерного пучка внутри материала.

2. Система для лазерной прошивки материала, содержащая:

импульсный лазер, выполненный с возможностью выдавать импульсный лазерный пучок, имеющий длину волны меньше, чем или равную примерно 850 нм; и

оптический блок, установленный на траектории пучка лазера, выполненный с возможностью преобразования лазерного пучка в фокальную линию лазерного пучка, ориентированную вдоль направления распространения пучка, причем со стороны выхода пучка из оптического блока оптический блок включает в себя фокусирующий оптический элемент со сферической аберрацией, выполненный с возможностью формировать фокальную линию лазерного пучка, причем упомянутая фокальная линия лазерного пучка предназначена для того, чтобы вызывать наведенное поглощение внутри материала, причем наведенное поглощение производит линию дефектов, имеющую диаметр меньше, чем или равный примерно 300 нм вдоль фокальной линии лазерного пучка внутри материала.

3. Способ по п. 1 или система по п. 2, причем лазерный пучок имеет длину волны меньше, чем или равную примерно 775 нм.

4. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем лазерный пучок имеет длину волны меньше, чем или равную примерно 532 нм.

5. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем наведенное поглощение производит подповерхностное разрушение до глубины меньше, чем или равной примерно 75 мкм внутри материала

6. Способ или система по любому предшествующему пункту, дополнительно включающая в себя поступательное перемещение материала и лазерного пучка друг относительно друга, прошивая посредством этого множество линий дефектов внутри материала, при этом линии дефектов разнесены так, чтобы разделять материал на по меньшей мере две детали.

7. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем длительность импульсов находится в диапазоне от более, чем примерно 1 пикосекунды до менее, чем примерно 100 пикосекунд.

8. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем импульсный лазер выполнен с возможностью испускания импульсов, выдаваемых пакетами из по меньшей мере двух импульсов, разделенных промежутком времени в диапазоне от примерно 1 нс до примерно 50 нс, а частота следования пакетов находится в диапазоне от примерно 1 кГц до примерно 2 МГц.

9. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем фокальная линия лазерного пучка имеет длину в диапазоне от примерно 0,1 мм до примерно 100 мм.

10. Система по п. 2, причем оптический блок включает в себя кольцевую апертуру, установленную на траектории пучка лазера перед фокусирующим оптическим элементом, при этом кольцевая апертура выполнена с возможностью блокировать один или более лучей в центре лазерного пучка так, чтобы на фокусирующий оптический элемент падали только нецентральные краевые лучи, и посредством чего для каждого импульса импульсного лазерного пучка получается только одна фокальная линия лазерного пучка, наблюдаемая вдоль направления пучка.

11. Система по п. 2 или 10, причем фокусирующий оптический элемент является конической призмой, имеющей несферическую открытую поверхность.

12. Система по п. 2, 10 или 11, причем коническая призма является аксиконом.

13. Система по п. 2, 10, 11 или 12, причем оптический блок

дополнительно включает в себя дефокусирующий оптический элемент, при этом оптические элементы установлены и выставлены так, чтобы фокальная линия лазерного пучка формировалась со стороны выхода пучка из дефокусирующего оптического элемента на расстоянии от дефокусирующего оптического элемента.

14. Система по п. 2, 10, 11, 12 или 13, причем оптический блок дополнительно включает в себя второй фокусирующий оптический элемент, при этом два фокусирующих оптических элемента установлены и выставлены так, чтобы фокальная линия лазерного пучка формировалась со стороны выхода пучка из второго фокусирующего оптического элемента на расстоянии от второго фокусирующего оптического элемента.

15. Способ или система по любому предшествующему пункту, причем получение линии дефектов включает в себя получение линии дефектов с внутренним диаметром менее чем 0,2 мкм.