激光加工系统和激光加工方法技术方案

激光加工系统具有：A、波长可变激光装置，其输出脉冲激光，并且能够使脉冲激光的波长发生变化；B、光学系统，其对被加工物照射从波长可变激光装置输出的脉冲激光；C、基准波长取得部，其取得与基于被加工物的材料的光子吸收对应的基准波长；D、激光加工控制部，其对波长可变激光装置进行控制，在对被加工物实施主加工之前执行预加工，并且一边使波长可变激光装置所输出的脉冲激光的波长在包含基准波长的规定范围内变化，一边按照多个波长执行波长搜索用预加工；E、加工状态计测器，其计测按照多个波长进行的波长搜索用预加工的每个波长的加工状态；以及F、最佳波长确定部，其对每个波长的加工状态进行评价来确定用于主加工的最佳波长。

Laser Machining System and Laser Machining Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工系统和激光加工方法
本公开涉及激光加工系统和激光加工方法。
技术介绍
近年来，在激光加工领域中，使用了脉冲宽度非常短的超短脉冲的脉冲激光的激光加工正备受瞩目。例如，公知有通过对被加工材料照射脉冲宽度为皮秒或飞秒的脉冲激光而在被加工材料的表面引起光子吸收，从而能够通过非热加工来进行干净的加工。另外，还尝试了如下的方法：使用能够使所输出的脉冲激光的波长发生变化的波长可变激光装置来选择与被加工物对应的适当的波长的脉冲激光来进行激光加工。例如，在被加工物是晶体材料的情况下，作为适当的波长，选择理论上与材料的带隙对应确定的光的吸收波长。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-273581号公报专利文献2：日本特表2008-503032号公报专利文献3：WO2003/076151号公报
技术实现思路
本公开的1个观点的对被加工物照射脉冲激光而进行激光加工的激光加工系统具有：A、波长可变激光装置，其输出脉冲激光，并且能够使脉冲激光的波长发生变化；B、光学系统，其对被加工物照射从波长可变激光装置输出的脉冲激光；C、基准波长取得部，其取得与基于被加工物的材料的光子吸收对应的基准波长；D、激光加工控制部，其对波长可变激光装置进行控制，在对被加工物实施主加工之前执行预加工，并且一边使波长可变激光装置输出的脉冲激光的波长在包含基准波长的规定范围内变化，一边按照多个波长执行波长搜索用预加工；E、加工状态计测器，其计测按照多个波长进行的波长搜索用预加工的每个波长的加工状态；以及F、最佳波长确定部，其对每个波长的加工状态进行评价来确定用于主加工的最佳波长。本公开的1个观点的对被加工物照射脉冲激光而进行激光加工的激光加工方法具有以下的步骤：A、基准波长取得步骤，取得与基于被加工物的材料的光子吸收对应的基准波长；B、波长搜索用预加工步骤，使用能够使脉冲激光的波长发生变化的波长可变激光装置，一边使波长可变激光装置输出的脉冲激光的波长在包含基准波长的规定范围内变化，一边按照多个波长来执行波长搜索用预加工；C、加工状态计测步骤，计测按照多个波长进行的波长搜索用预加工的每个波长的加工状态；以及D、最佳波长确定步骤，对每个波长的加工状态进行评价来确定用于主加工的最佳波长。附图说明下面，仅仅作为例子，参照附图对本公开的几个实施方式进行说明。图1是概略地示出比较例的激光加工系统的结构的图。图2是示出比较例的激光加工控制部的处理过程的流程图。图3是示出比较例的激光加工的处理过程的流程图。图4是示出比较例的激光控制部的处理过程的流程图。图5是第1波长选择表的说明图。图6是概略地示出第1实施方式的激光加工系统的结构的图。图7是示出第1实施方式的激光加工控制部的处理过程的流程图。图8是示出搜索第1实施方式的最佳波长的处理过程的流程图。图9是示出确定波长检索用通量的处理过程的流程图的前半部分。图10是示出确定波长检索用通量的处理过程的流程图的后半部分。图11是通量评价值表的说明图。图12是示出波长搜索处理过程的流程图的前半部分。图13是示出波长搜索处理过程的流程图的后半部分。图14是第1评价值表的说明图。图15是示出确定最佳波长的处理过程的流程图。图16是概略地示出第2实施方式的激光加工系统的结构的图。图17是加工深度的说明图。图18是示出第2实施方式的激光加工控制部的处理过程的流程图。图19是示出搜索第2实施方式的最佳波长的处理过程的流程图的前半部分。图20是示出搜索第1实施方式的最佳波长的处理过程的流程图的后半部分。图21是示出计测加工状态和记录第2波长评价值的处理过程的流程图。图22是第2评价值表的说明图。图23是材料A的特性图。图24是材料B的特性图。图25是概略地示出第3实施方式的激光加工系统的结构的图。图26是第2波长选择表的说明图。图27是示出第3实施方式的激光加工控制部的处理过程的流程图。图28是示出选择基准波长λa和确定脉冲宽度ΔTa的过程的流程图。图29是示出第3实施方式的激光控制部的处理过程的流程图。图30是概略地示出第4实施方式的激光加工系统的结构的图。图31是示出第4实施方式的激光加工控制部的处理过程的流程图的前半部分。图32是示出第4实施方式的激光加工控制部的处理过程的流程图的后半部分。图33是示出最佳脉冲宽度的搜索过程的流程图的前半部分。图34是示出最佳脉冲宽度的搜索过程的流程图的后半部分。图35是示出计测加工状态和记录脉冲宽度评价值的过程的流程图。图36是脉冲宽度评价值表的说明图。图37是示出波长可变激光装置的具体例的说明图。图38是具有转印光学系统的激光加工装置的说明图。图39是反射型的聚光光学系统的说明图。图40是反射型的转印光学系统的说明图。具体实施方式<内容＞1.概要2.基于比较例的激光加工系统2.1激光加工系统的结构2.2激光加工系统的动作2.3课题3.第1实施方式的激光加工系统3.1结构3.2动作3.3作用3.4变形例4.第2实施方式的激光加工系统4.1结构4.2动作4.3作用5.第3实施方式的激光加工系统5.1结构5.2动作5.3作用5.4变形例6.第4实施方式的激光加工系统6.1结构6.2动作6.3作用7.波长可变激光装置的具体例7.1结构7.2动作7.3变形例8.激光加工装置的变形例8.1结构8.2动作9.反射型的光学系统9.1反射型的聚光光学系统9.2反射型的转印光学系统下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出了本公开的几个例子，并没有限定本公开的内容。另外，在各实施方式中说明的结构和动作并非全部是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同的结构要素赋予相同的参照标号而省略重复的说明。1.概要本公开涉及对被加工物照射激光而进行激光加工的激光加工系统。2.比较例的激光加工系统2.1激光加工系统的结构图1概略地示出了比较例的激光加工系统的结构。激光加工系统2具有激光装置3和激光加工装置4。激光装置3和激光加工装置4通过光路管5来连接。激光装置3包含固体激光装置10、监视器模块11、快门12以及激光控制部13。激光装置3是输出脉冲激光的激光装置，是能够使脉冲激光的波长发生变化的波长可变激光装置。固体激光装置10包含波长可变掺钛蓝宝石振荡器16、掺钛蓝宝石放大器17、波长转换系统18以及抽运激光装置19。波长可变掺钛蓝宝石振荡器16包含由掺钛蓝宝石晶体、波长选择元件和输出耦合镜构成的光谐振器。通过从抽运激光装置19输出的脉冲激光对掺钛蓝宝石晶体呈脉冲状进行激励。从该波长可变掺钛蓝宝石振荡器16输出的种子光通过光谐振器中的波长选择元件来进行波长选择，输出650nm～1100nm的范围的脉冲激光。这里，作为波长选择元件的具体例，例如是光栅。掺钛蓝宝石放大器17包含掺钛蓝宝石晶体和用于多路径放大的光学系统。与种子光入射到掺钛蓝宝石晶体同步地被从抽运激光装置19输出的脉冲激光被激励成脉冲状。其结果是，在掺钛蓝宝石放大器17中对作为脉冲激光的种子光进行放大，并输出放大后的脉冲激光。放大后的脉冲激光的脉冲宽度依赖于从抽运激光装置19输出的激励用的脉冲激光的脉冲宽度。例如，激励用的脉冲激光的脉冲宽度被设定为在被加工物41的材料中产生1个光子的光子吸收的脉冲宽度，具体来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工系统，其向被加工物照射脉冲激光而进行激光加工，其中，该激光加工系统具有：A、波长可变激光装置，其输出所述脉冲激光，并且能够使所述脉冲激光的波长发生变化；B、光学系统，其对所述被加工物照射从所述波长可变激光装置输出的所述脉冲激光；C、基准波长取得部，其取得与基于所述被加工物的材料的光子吸收对应的基准波长；D、激光加工控制部，其对所述波长可变激光装置进行控制，在对所述被加工物实施主加工之前执行预加工，并且一边使所述波长可变激光装置输出的所述脉冲激光的波长在包含所述基准波长的规定范围内变化，一边按照多个波长执行波长搜索用预加工；E、加工状态计测器，其计测按照多个波长进行的所述波长搜索用预加工的每个波长的加工状态；以及F、最佳波长确定部，其对每个波长的所述加工状态进行评价来确定用于所述主加工的最佳波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工系统，其向被加工物照射脉冲激光而进行激光加工，其中，该激光加工系统具有：A、波长可变激光装置，其输出所述脉冲激光，并且能够使所述脉冲激光的波长发生变化；B、光学系统，其对所述被加工物照射从所述波长可变激光装置输出的所述脉冲激光；C、基准波长取得部，其取得与基于所述被加工物的材料的光子吸收对应的基准波长；D、激光加工控制部，其对所述波长可变激光装置进行控制，在对所述被加工物实施主加工之前执行预加工，并且一边使所述波长可变激光装置输出的所述脉冲激光的波长在包含所述基准波长的规定范围内变化，一边按照多个波长执行波长搜索用预加工；E、加工状态计测器，其计测按照多个波长进行的所述波长搜索用预加工的每个波长的加工状态；以及F、最佳波长确定部，其对每个波长的所述加工状态进行评价来确定用于所述主加工的最佳波长。2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，在进行所述主加工时，所述激光加工控制部将所述最佳波长设定为所述波长可变激光装置输出的所述脉冲激光的目标波长。3.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，该激光加工系统还具有：G、存储部，其存储对所述被加工物的每种材料记录了所述基准波长的波长选择表，其中，所述基准波长取得部受理所输入的材料识别信息，并参照所述波长选择表来取得与所输入的所述材料识别信息对应的所述基准波长。4.根据权利要求3所述的激光加工系统，其中，在所述波长选择表中记录有包含所述基准波长的规定范围的数据，所述基准波长取得部取得包含所述基准波长的规定范围的数据。5.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述加工状态计测器计测是否至少实施了加工来作为所述加工状态。6.根据权利要求5所述的激光加工系统，其中，该激光加工系统还具有：H、波长搜索用通量确定部，其确定所述脉冲激光在所述被加工物中的通量，该通量是在所述波长搜索用预加工中使用的波长搜索用通量。7.根据权利要求6所述的激光加工系统，其中，所述激光加工控制部在将目标波长固定为所述基准波长的状态下一边使通量发生变化，一边按照多个通量来执行作为通量确定用的预加工的第1预加工，所述加工状态计测器计测按照多个通量进行的所述第1预加工的每个通量的加工状态，所述波长搜索用通量确定部对多个通量的每个通量的所述加工状态进行评价，将紧接在对所述被加工物实施加工之前的通量的最大值确定为所述波长搜索用通量。8.根据权利要求7所述的激光加工系统，其中，在所述第1预加工之后，所述激光加工控制部在将目标通量固定为所述波长搜索用通量的状态下执行所述波长搜索用预加工来作为第2预加工，所述加工状态计测器计测按照多个波长进行的所述第2预加工的每个波长的加工状态，所述最佳波长确定部对所述第2预加工的每个波长的加工状态进行评价而将实施了加工的波长确定为所述最佳波长。9.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述加工状态计测器是计测加工深度来作为所述加工状态的加工深度计测器。10.根据权利要求9所述的激光加工系统，其中，所述加工深度计测器包含激光显微镜、激光位移计...

【专利技术属性】
技术研发人员：柿崎弘司，若林理，
申请(专利权)人：极光先进雷射株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP