本发明专利技术提供一种转换装置，用于选择性地将线性偏振的输入激光光束（１１０ａ）转换成第一输出激光光束（１３０ａ）或第二输出激光光束（１６０ａ）。该转换装置包括初级光学转换元件，其具有用于有目的地旋转输入激光光束（１１０ａ）的偏振方向的初级光学元件（ＥＯＭ）和串接的、根据其偏振方向将输入激光光束导向第一光路（１２０ａ）或第二光路（１５０ａ）的初级偏振相关反射器（Ｒ）。在两个光路中的每一个（１２０ａ或１５０ａ）中，设置另一光学转换元件，其包括用于有目的地旋转相应激光光束（１２０ｂ或１５０ｂ）的偏振方向的次级光学元件（ＥＯＭ１或ＥＯＭ２）和根据其偏振方向将相应激光光束导向输出激光光束（１３０ａ或１６０ａ）的次级偏振相关反射器（Ｒ１或Ｒ２）。进一步，本发明专利技术还提供一种激光加工装置，其包括如上所述的激光光束转换装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于选择性地将主要以线性方式偏振的输入激光光束转换成第一输出激光光束或第二输出激光光束的装置。此外，本专利技术还涉及一种用于工件快速加工的激光加工装置，尤其是用于电子线路载体的钻孔和/或结构化，其中激光加工装置包括上述提及的激光光束转换装置。
技术介绍
目前，要在紧凑结构中实现的电子元件通常在多层电路载体、尤其在多层电路板上构成。在该情况下，必须要使电路板的特定导电层接触。这通过向要相互接触的层钻盲孔或通孔并随后用导电金属化涂覆该孔来实现。这样，不仅可以二维地，而且还可以在三维中构造印刷导线，使得电子元件所需空间能够显著减小。通常，借助于用于电子领域的特定激光加工装置中的脉冲激光辐射对电路板钻孔。通常，采用CO2或固体激光器，例如Nd:YAG或Nd:YVO4激光器，作为激光光源。作为具有竞争力的激光加工装置的重要特征，一方面是生产率，即在一个特定时间单位内能够打的孔的数量，另一方面是购买该激光加工装置所需的费用。因此，已经研发了这样的激光加工装置，其中，从单一激光光源发出的激光光束能够借助于快速转换元件被任意偏转至两条局部光路(partial course of ray)中的一个上。在每条局部光路上，设置有偏转单元和成像单元，通过它们，各部分光束(partial beam)被导向一个或多个待加工工件上的不同目标点。在该光束转换期间，通过利用用第一激光光束打一个孔所需的时间间隔来定位用于第二激光光束的偏转单元的偏转镜，以实现生产率的提高。从而，紧接着在用第一激光光束完成钻孔操作后，可以通过相应转换到第二激光光束，可以开始第二激光光束的激光加工。由此，不可用的非生产时间得到消除，在该不可用的非生产时间中，偏转单元被定位至激光光束的不同的以及可能间隔得很远的目标点上。已知一种用于交替进行利用激光光束对电路板钻孔和为其它激光光束定位偏转单元的相应装置，例如由JP 2002-011584A获知。在JP 2003-126982A中，已知一种激光加工装置，其包括与偏振相关反射器相配合的电光调制器作为光束转换元件。通过适当地控制该电光调制器，可以选择性地影响入射到偏振相关反射器上的激光光束的偏振方向，使得激光光束可被任意地导向串接偏振相关反射器的两条输出光束光路其中之一。然而，由于入射到电光调制器上的激光辐射不再是完全线性偏振，而且由电光调制器所产生的偏振方向的旋转角总是具有一定程度的不清晰性，故使得特定剩余强度总是进入到关断的激光光束的光路中。为了避免该剩余光束强度对工件造成不期望的损坏，在激光加工装置中设置附加偏振器，用于将泄漏到待加工工件上的不期望的激光辐射的比率减小至最低。该激光加工装置的缺陷在于，用于加工工件的两条激光光束的强度不能被单独地控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种装置，用于选择性地将输入激光光束转换成第一输出激光光束或第二激光光束，其一方面使得快速的转换时间是可能的，另一方面能够单独调节分别指向工件的激光功率。进一步，本专利技术的目的在于提供一种激光加工装置，其中如上所述的激光光束转换装置可被有利地用于快速精确地加工工件。根据本专利技术的装置包括初级光学元件，用于有目的地旋转输入激光光束的偏振方向；和串接该初级光学元件的偏振相关反射器。该反射器被这样设计，使得在第一方向上偏振的部分入射激光可被导向第一光路，在第二方向上偏振的部分可被导向第二光路。在第一光路中设置用于有目的地旋转被导向第一光路的激光的偏振方向的第一次级光学元件，以及串接该第一次级光学元件的第一次级偏振相关反射器，其中第一次级偏振相关反射器用于空间地分离在两个不同方向上偏振的两个第一光束部分，其中这两个第一光束部分中的其中一个部分表示第一输出激光光束。在第二光路中，同样地设置用于有目的地旋转被导向第二光路的激光的偏振方向的第二次级光学元件，以及串接该第二次级光学元件的第二次级偏振相关反射器。其用于空间地分离第二光束的两个不同的偏振部分，第二光束两部分中的其中一部分表示第二输出激光光束。本专利技术使基于这样的认识，即包括初级光学元件和初级偏振相关反射器的初级光学偏转元件，通过对初级光学元件的有目的地控制，将入射激光光束的强度可选地导向两条光路之一。分别包括次级光学元件和串接的次级偏振相关反射器的次级转换元件以有利的方式实现两个目的。第一个目的在于，将进入到各个光路的不期望的泄露强度—其例如通过输入激光光束的非理想线性偏振或输入激光光束的偏振方向的非理想转换而已引起-从各个光路中屏蔽。从而，没有不期望的激光强度或至少是仅受很强抑制的不期望的激光强度，通过各个非活动(non activated)的光路进入到待加工工件上。第二个目的在于，通过相应地控制位于活动(activated)光路中的次级光学元件，可以以高精度地使照射在待加工工件上的光强适应各个加工过程。从而，功率匹配不需要任何附加元件-诸如可控制的光学衰减器，并且，功率匹配可在一短时间段内实现。优选地，偏振相关反射器被这样设计并以适当方式放置，使得两个相互正交的偏振方向被彼此分离。通常，其中一个偏振被平行于根据本专利技术的激光光束偏转装置的所有光路位于其中的平面，而另一个偏振垂直于该平面。应当注意到，只要其他具有相应光学元件和串接的偏振相关反射器的转换元件被以适当的方式串联连接，则根据本专利技术的装置还可用来选择性地将输入激光光束转换成两条以上的输出激光光束。在该情况中，多个根据本专利技术的装置以级联的方式共同作用，使得输入激光光束可被有目的地导向三条、四条、甚至更多输出激光光束中的一条。在两个以上串联连接的、具有相应光学元件和偏振相关反射器的级联构造的结构中，泄漏率，即通过实际上非活动的光路的激光强度，可以被进一步减小。根据权利要求2或3，由第一次级偏振相关反射器或由第二次级偏振相关反射器从相应光路中屏蔽的光束部分被导向第一或第二射线收集器。其优点在于，所屏蔽的光束部分不产生任何不期望的散射辐射，这例如可能影响待加工工件的光学位置检测。根据权利要求4，至少一个光学元件是电光或磁光调制器。术语电光调制器是指任何类型的通过电光效应-尤其是通过克尔效应(Kerr effect)或普克耳斯效应(Pockels effect)-影响光束的偏振方向的调制器。术语磁光调制器是指通过磁光效应-尤其是通过法拉第效应(Faraday effect)-影响光束的偏振方向的调制器。电光和磁光调制器的优点在于，它们使得偏振方向能够极快地转换，以致于在重复频率在直至100kHz的范围内的脉冲输入激光光束的情况下，两个连续激光脉冲之间的转换也是可能的。从而，甚至在高的重复频率情况下，每个激光脉冲也可用来加工材料。另外，还可实现涉及脉冲的功率或能量控制。根据权利要求5，至少一个偏振相关反射器是具有相对于相应入射光束以布儒斯特角(Brewster angle)定向的表面的透明光学元件。在最简单的情况中，偏振相关反射器分别是简单的平面平行的玻璃板，其中玻璃材料的折射率n决定布儒斯特角。简单的玻璃片的优点在于，它们是非常价廉物美的光学元件，并且能够经受高的激光器功率，而不产生任何云斑或其它损坏。然而，当然还可以使用其它偏振相关反射器，例如双折射晶体(birefringent crystal)。本专利技术的第二个目本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于将基本线性偏振的输入激光光束（１１０ａ，２１０ａ）选择性地转换为第一输出激光光束（１３０ａ，２３０ａ）或第二输出激光光束（１６０ａ，２６０ａ）的装置，包括●初级光学元件（ＥＯＭ），用于选择性地旋转所述输入激光光束（１１０ａ，２１０ａ）的偏振方向，●在所述初级光学元件（ＥＯＭ）的下游的初级偏振相关反射器（Ｒ），所述初级偏振相关反射器被这样构造，使得－入射激光（１１０ｂ，２１０ｂ）在第一方向（Ｓ）上偏振的部分可被导向第一光路（１２０ａ，２２０ａ），并且－入射激光（１１０ｂ，２１０ｂ）在第二方向（Ｐ）上偏振的部分可被导向第二光路（１５０ａ，２５０ａ），●设置在所述第一光路（１２０ａ，２２０ａ）中的第一次级光学元件（ＥＯＭ１），用于选择性地旋转被导向所述第一光路（１２０ａ，２２０ａ）的激光的偏振方向，●在所述第一次级光学元件（ＥＯＭ１）的下游的第一次级偏振相关反射器（Ｒ１）用于空间地分离两个在不同方向（Ｓ，Ｐ）上偏振的第一光束部分，其中所述两个第一光束部分中的其中一个表示第一输出激光光束（１３０ａ，２３０ａ），●设置在第二光路（１５０ａ，２５０ａ）中的第二次级光学元件（ＥＯＭ２）用于选择性地旋转被导向所述第二光路（１５０ａ，２５０ａ）的激光的偏振方向，以及●在所述第二次级光学元件（ＥＯＭ２）的下游的第二次级偏振相关反射器（Ｒ２）用于空间地分离两个在不同方向（Ｓ，Ｐ）上偏振的第二光束部分，其中所述两个第二光束部分中的其中一个表示第二输出激光光束（１６０ａ，２６０ａ）。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯J梅尔，
申请(专利权)人：日立比亚机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。