一種激光打孔裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光打孔裝置。激光器產(chǎn)生的激光束依次經(jīng)擴(kuò)束器、偏振器后入射到LCOS 上；LCOS的反射光經(jīng)變焦系統(tǒng)和光闌后入射聚焦到待加工基材上， LCOS 通過視頻數(shù)據(jù)接口與圖象處理器聯(lián)接。激光打孔時(shí)，先在圖象處理器上依據(jù)待加工孔的直徑等參數(shù)設(shè)計(jì)若干幅圓弧圖像的灰度圖，再依次轉(zhuǎn)換為相位全息圖，經(jīng)視頻數(shù)據(jù)接口逐幅加載到LCOS上；LCOS的反射光經(jīng)變焦系統(tǒng)和光闌后入射聚焦到基材上，在基材上得到用于加工的聚焦圓弧，對(duì)基材進(jìn)行打孔加工。本新型采用LCOS衍射器件進(jìn)行光束掃描，克服了激光打孔現(xiàn)有技術(shù)采用的振鏡掃描或光學(xué)元件轉(zhuǎn)動(dòng)部件移動(dòng)存在的不足，保證了激光打孔加工的精度。
【專利說明】一種激光打孔裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種激光打孔裝置，特別涉及一種基于LC0S的激光打孔裝置，適 用于對(duì)基材的小孔成形，屬于激光應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在硅片等基材上采用激光束打孔的方法，一般通過光學(xué)器件的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光 束聚焦點(diǎn)的圓形軌跡掃描，存在著一定的局限性，主要表現(xiàn)為：1、機(jī)械旋轉(zhuǎn)在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的過 程中會(huì)造成結(jié)構(gòu)磨損，精度下降，最終將嚴(yán)重影響打孔質(zhì)量；2、機(jī)械旋轉(zhuǎn)打孔裝置復(fù)雜，需 要寬敞的工作環(huán)境。文獻(xiàn)"晶體硅片上激光打孔的研究"（錢俊.[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2012， 37(5) : 375-389)報(bào)道了采用振鏡掃描方式和折反系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)方式；其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)中 涉及運(yùn)動(dòng)部件，其掃描精度對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置提出了很高的精度要求，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成結(jié)構(gòu)磨損， 精度下降，最終將嚴(yán)重影響打孔質(zhì)量。
[0003] 空間光調(diào)制器（Spatiallightmodulator,簡(jiǎn)稱SLM)是波前整形、實(shí)時(shí)光信息 處理、自適應(yīng)光學(xué)和光計(jì)算等現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵器件。娃基液晶（LiquidCrystalon SiliconLC0S)是一種反射式的空間光調(diào)制器，利用計(jì)算機(jī)生成的圖像信息或光學(xué)函數(shù)可 通過視頻接口直接加載到LC0S上。因像元小、填充率高，LC0S具有衍射效率高、空間帶寬積 大的特點(diǎn)，是理想的純相位調(diào)制器件，可以應(yīng)用在波前相位調(diào)制、光鑷、脈沖光束整形、動(dòng)態(tài) 衍射光學(xué)元件、相稱成像等領(lǐng)域。在成像研究方面，文獻(xiàn)"LC0S面板相位調(diào)制分析及用于全 息再現(xiàn)系統(tǒng)"（張公瑞.[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2009，（1): 94-98)提供了一種基于 反射型硅基液晶（LC0S)面板的全息再現(xiàn)系統(tǒng)，再現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬生成的全息圖，并通過優(yōu) 化算法有效地提高再現(xiàn)圖像的質(zhì)量。有關(guān)像差矯正的研究，參見文獻(xiàn)"反射型LC0S顯示板 用于人眼波前像差校正的研究"(蔡冬梅.[J].光電子?激光，2008，19(7): 992-995)， 對(duì)LC0S顯示器件的光學(xué)調(diào)制特性進(jìn)行了理論分析，在合適的參數(shù)條件下，LC0S可工作在 純相位調(diào)制狀態(tài)下。LC0S作為波前校正器和哈特曼傳感器結(jié)合構(gòu)成一個(gè)自適應(yīng)閉環(huán)校正 系統(tǒng)，校正在成像光路中引入的具有人眼波前像差特點(diǎn)的靜態(tài)波前畸變，LC0S器件作為 相位校正元件在人眼波前像差校正和視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。
[0004] 將硅基液晶（LC0S)及成像技術(shù)應(yīng)用于激光打孔領(lǐng)域還未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有激光打孔由于振鏡掃描或光學(xué)元件轉(zhuǎn)動(dòng) 部件移動(dòng)存在的加工精度下降的不足，提供一種能保持高精度、高效率、高穩(wěn)定的激光打孔 裝直。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是提供一種激光打孔裝置，其結(jié)構(gòu)為：激光器產(chǎn) 生的激光束依次經(jīng)擴(kuò)束器、偏振器后入射到LC0S上，偏振器的偏振方向與LC0S的液晶分 子長(zhǎng)軸的方向一致；LC0S的反射光經(jīng)變焦系統(tǒng)和光闌后入射到待加工基材上；所述的LC0S 通過視頻數(shù)據(jù)接口與圖象處理器聯(lián)接。
[0007] 本實(shí)用新型所述的激光器產(chǎn)生的激光束為自然光，則偏振器為偏振棱鏡。若激光 器產(chǎn)生的激光束為偏振光，所述的偏振器可以是二分之一波片，也可以為偏振棱鏡。
[0008] 本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案是在擴(kuò)束器與偏振器之間設(shè)置一個(gè)準(zhǔn)直透鏡。
[0009] 本實(shí)用新型采用LC0S衍射器件實(shí)現(xiàn)光束掃描，LC0S只需加載一系列灰度圖像而 不需要部件移動(dòng)就能達(dá)到與振鏡掃描或光學(xué)元件轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的效果，因而不會(huì)存在由于磨損 而精度下降的問題，此方法還可以使用寬光束，使用寬光束因?yàn)槟芰棵芏鹊偷奶攸c(diǎn)同樣可 以減少器件損壞。
[0010] 本實(shí)用新型將LC0S用于激光打孔技術(shù)中，利用圓弧光束代替點(diǎn)光束，避免了機(jī)械 部件運(yùn)動(dòng)造成的精度下降問題，提高了打孔效率并促進(jìn)了打孔裝置的小型化。同時(shí)，本實(shí)用 新型專利所用的打孔方式易于調(diào)節(jié)孔徑的大小與形狀，操作方便。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有下述效果：
[0012] 1、基于LC0S的激光打孔方式可以更好的保持打孔精度。
[0013] 2、操作更加便捷并且裝置可以小型化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LC0S激光打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖中，1、激光器；2、擴(kuò)束鏡；3、凸透鏡(準(zhǔn)直透鏡）;4、計(jì)算機(jī)控制的圖象處理器；5、 LC0S;6、變焦系統(tǒng)；7、基材；8、激光束；9、視頻數(shù)據(jù)線；10、孔徑可調(diào)光闌；11、偏振器(二分 之一波片或偏振棱鏡）
[0016] 圖2-4是采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LC0S激光打孔裝置，在打孔圓弧參數(shù)設(shè) 計(jì)、相位全息圖處理及得到用于打孔光束各步驟中的圖像；其中，圖2為按打孔參數(shù)設(shè)計(jì)的 對(duì)稱圓弧的灰度圖，圖3為經(jīng)離散傅里葉變換法處理后得到的相位全息圖，圖4為用CCD采 集到的經(jīng)LC0S反射，聚焦得到的圓弧形光束，即用于打孔的光束。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 參見附圖1，它是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LC0S激光打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；激 光器1產(chǎn)生的激光束8依次經(jīng)擴(kuò)束器2、凸透鏡(準(zhǔn)直透鏡)3、偏振器11處理后入射到LC0S5上；LC0S的反射光經(jīng)變焦系統(tǒng)6和孔徑可調(diào)光闌10后入射到待加工基材7上；LC0S通 過視頻數(shù)據(jù)線9及接口與計(jì)算機(jī)圖象處理器4聯(lián)接。在本實(shí)施例中，待加工基材為硅片。若 激光器產(chǎn)生的激光束為自然光，則偏振器為偏振棱鏡；若激光器產(chǎn)生的激光束為偏振光，貝1J 偏振器米用二分之一波片，也可米用偏振棱鏡。
[0020] 本實(shí)施例采用北京杏林睿光科技有限公司提供的商品化LC0S，型號(hào)為 RL-SLM-R2,參數(shù)如下：
[0021]分辨率（LC0S的像元數(shù)：長(zhǎng)*寬）：1280*1024，
[0022] 祀面尺寸：〇? 78inch，
[0023]像元尺寸：12.3Mm，
[0024] 填充因子：9〇%，
[0025] 相位調(diào)制能力：0?1. 4 3i(532nm)，
[0026]反射率：>=70%，
[0027] 刷新頻率：60Hz，
[0028]工作波長(zhǎng)：400nm?700nm，
[0029] 灰度階數(shù)：8位，256階。
[0030] 打孔的具體步驟如下：
[0031] 在計(jì)算機(jī)上安裝美國(guó)MathWorks公司出品的Matlab軟件，作為圖象處理器，應(yīng)用 該軟件，按式（1)設(shè)計(jì)圓環(huán)圖像的直徑〇 :

【權(quán)利要求】
1. 一種激光打孔裝置，其特征在于：激光器產(chǎn)生的激光束依次經(jīng)擴(kuò)束器、偏振器后入 射到LCOS上，偏振器的偏振方向與LCOS的液晶分子長(zhǎng)軸的方向一致；LCOS的反射光經(jīng) 變焦系統(tǒng)和光闌后入射到待加工基材上；所述的LCOS通過視頻數(shù)據(jù)接口與圖象處理器聯(lián) 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光打孔裝置，其特征在于：所述的偏振器為偏振棱鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光打孔裝置，其特征在于：激光器產(chǎn)生的激光束為偏 振光，所述的偏振器為二分之一波片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光打孔裝置，其特征在于：擴(kuò)束器與偏振器之間設(shè)置 一個(gè)準(zhǔn)直透鏡。
【文檔編號(hào)】B23K26/382GK204195071SQ201420666197
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】殷路安, 朱力行, 吳建宏 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)