接到系统总线30上的控制器100和存储器102。控制器100包括集成的存储器或者使用外部的存储器集成芯片。该总线30还被连接到I/O装置12和一个或多个所需的显示装置14。该系统10包括一个或多个通信连接电路16，其通过以太网18向一个或多个远程用户18-1提供双向通信。该系统还包括激光组件20、光学组件22和工件组件24，这些都通过总线系统30受到控制器100的控制。一旦在叠层结构上形成缺陷图案，控制器100可以使用一分离和单片化组件26将片层基板分离为多个片层组件。在另一替换实施例中，具有缺陷图案的叠层结构被运送给用户，这样对于用户进行分离和单片化来说更加经济并且高效。
[0038]如此所述，激光组件20包括具有不同波长的多个激光从而可以适应叠层基板1中的不同的叠层基板片层。这样，本发明为不同材料提供波长选择。光学系统22可以包括一个或多个光学元件，用来聚焦到具有预定长度的焦线(不是一点)。该光学组件22还用于将焦线定位在基板内的精确位置，从而每个叠层片层(或者层的一部分)可以按需精确切割。控制器100被设计为可以动态操作光学组件22，从而根据产品说明在不同深度形成各种长度的焦线。工件组件24可以被控制器100操作，根据产品说明在X-Y面移动片层。这样控制器被编程和/或用于操纵激光组件20、光学组件22和工件组件24，从而可以在叠层结构中精确成形多个与三维缺陷图案相对应的缺陷(微裂纹、分段孔或槽)。通过诱发吸收生成每个缺陷，从而消除大的热影响区。图1中示出的每个系统元件将在下文详细介绍。
[0039]术语“控制器”在此通常用于描述执行本发明的用于切割叠层结构的方法有关的各种配置。控制器100可以多种方式实现(例如专用硬件)来执行在此所述的各种功能。“处理器”是控制器的一个例子，其使用一个或多个可用软件(例如固件或者微代码)编程的微处理器来执行在此所述的各种功能。控制器可以通过使用或不使用处理器来实现，也可以作为执行一些功能的专用硬件以及执行其它功能的处理器(例如，一个或多个程序化微处理器和固件)的组合来实现。可以在本发明公开的各个实施例中使用的处理器组件的例子包括但不限于传统微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。控制器100可以通过总线30、通信接口 16和网络18发送和接收数据，包括程序代码。在该实施例中，服务器计算机(即，18-1)可以传输指令用于实现本发明的实施例。控制器100可以在传输的代码正被接收时执行该传输的代码和/或将该代码存储在存储器中或其它非易失存储器中以用于后续执行。
[0040]如上所述，控制器100可以包括存储器102和一个或多个可以执行存储在存储器中的指令操作的处理器，从而可以执行在此所述的方法。存储器102通常包括易失存储器和非易失存储器，例如RAM、PR0M、EPR0M、和EEPR0M、软盘、压缩磁盘、光盘、磁带等。在一些实施中，当执行一个或多个处理器和/或控制器时，存储器(例如固件)可用一个或多个程序编码来执行在此所述的至少一种功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器中或者可以是可被传输的，这样其上存储的程序可以被加载到处理器或控制器中来实现本发明在此所述的各个方面。在此使用的术语“程序”或“计算机程序”在通常意义上指的是任何类型的计算机代码(即，软件或微代码)，其可以用来为一个或多个处理器或控制器编程。
[0041]在此使用的术语“计算机可读介质”指的是任何参与将用于执行的数据和/或指令提供给处理器的介质。此类介质可以是任何形式，包括但不限于非易失介质、易失介质和光盘或磁盘。非易失介质包括，例如固态元件和光盘或磁盘。易失介质包括动态存储装置。传输介质可以包括同轴电缆、铜线和光线媒体。传输介质还可以是声波、光波或电磁波形式，例如那些通过射频(RF)和红外线(IR)数据通信产生的。计算机可读介质的一般形式包括，例如，软盘、磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质，⑶-R0M、⑶RW、DVD、任何其它光学介质，打孔卡片、纸带、光标示表单、其它任何具有孔洞图案或其它光学可识别标记的物理介质，RAM、PR0M、和EPR0M、FLASH-EPR0M、其它存储芯片或存储卡，载波或其它任何计算机可读取的介质。
[0042]高速数字总线30用于在控制器100和系统10的其它部件之间提供双向数据通信。数字总线30包括用于在控制器100和其它系统组件(12，14，16，18，22，24和102)之间传输数据的数据总线。数字总线30还包括地址总线来确定数据送往何处，和控制总线用来提供可以执行控制器所需执行操作的组件。
[0043]I/O装置12在人类用户和系统10之间提供接口。输入装置包括:尤其是，键盘，其包括字母数字和其它用于传送信息和指令选择的键。在本发明各个实施方式中使用的其它输入装置的例子包括但不限于，转换器、电位计、按钮、表盘、滑块、鼠标、键盘、小键盘、各类操纵杆、跟踪球、显示器，各类图形用户界面(GUI)，或触摸屏。关于显示装置14，可以给用户提供输出装置，例如用于显示有关叠层切割操作的操作数据的阴极射线管(CRT)、液晶显示器、主动矩阵显示器、或者等离子显示器。
[0044]外部通信接口16使得系统10可以实时或以其它方式为远程位置和远程用户提供系统数据和分析。该通信接口 16可以包括硬件网络接入卡和/或驱动软件，其对于连接地面站和外部网络是很必要的。通信接口可以通过使用合适的设置方式来实现，例如公共交换电话网(PSTN)、数字用户线(DSL)卡或调制解调器、综合服务数字网(ISDN)卡、电缆调制解调器、电话调制解调器、或其它任何可以为相应类型的通信线路提供数据通信的通信接口。通信接口 16还可以使用例如以太网或者异步传输模式(ATM)卡连接局域网(LAN)或广域网(WAN)。通信接口 16还可以为全局数据包通信网即现在通常称为互联网提供互联。无线连接可以用于实现接口 16。在任何的这些方式中，通信接口 16可以用于传输和接收电子、电磁、或光信号，这些信号携带有代表各种类型信息的数字流。
[0045]此外，通信接口 210包括外部接口装置，例如通用串行总线(USB)接口、PCMCIA(笔记本电脑扩展卡)接口等。尽管在图1中示出了单向通信接口，但是多向通信接口也可以使用。
[0046]在此使用的网络18指的是任何可以在任意两个或多个装置之间和/或在多个连接到网络的装置之间帮助传送信息(例如，用于装置控制、数据存储、数据交换等)的两个或多个装置之间的互联。容易理解的是，适于互联多个装置的网络18的实施方式可以包括任意多个网络拓扑结构和使用任意多个通信协议。此外，在根据本发明披露的各种网络中，两个装置之间的任意一个连接可以代表两个系统之间的专用连接，或者非专用连接。此外，可以容易理解地是，在此讨论的各种网络18可以使用一个或多个无线、电线/电缆、和/或光纤连接来帮助信息在整个网络中的传播。
[0047]如此所述，激光组件20用于提供具有不同波长的多个激光，从而可以适应不同的叠层基层。例如，激光组件可以包括但不限于，提供波长在266、355、532和1064纳米(nm)的波束。实际上，该激光的选择取决于用于构成片层的材料。换句话说，选择激光波长使得材料在该波长处是透明的。就像下面将详细介绍的，系统10在激光组件20中动态选择不同激光，从而可以在材料内或者穿透该材料进行精确切割，该材料在所选择波长处是透明的。子表面损伤的深度限制在60微米数量级或更小，且该切割仅仅产生少量碎肩。
[0048]如此所述，对于某激光波长，当线性吸收小于材料深度的10%，优选小于大约1%mm时，材料对于该激光波长基本上是透明的。在一个实施例中，如果每毫米厚度材料吸收的激光波长强度小于10%，那么激光加工的材料对于该激光波长是透明的。在另一个实施例中，如果每毫米厚度材料吸收的激光波长强度小于5%，那么激光加工的材料对于该激光波长是透明的。在另一个实施例中，如果每毫米厚度材料吸收的激光波长强度小于2%，那么激光加工的材料对于该激光波长是透明的。在另一个实施例中，如果每毫米厚度材料吸收的激光波长强度小于1 %，那么激光加工的材料对于该激光波长是透明的。
[0049]激光源20的动态选择和光学组件22的设置是根据在透明材料中诱发多光子吸收的能力所确定的。在本发明的一个实施例中，控制器100驱动光学组件22在精确位置提供具有预定焦线长度的贝塞尔光束。贝塞尔光束在焦线的整个延伸长度上瞬时形成缺陷。这样，不同于通过在点上聚焦穿透材料，贝塞尔光束通过光学器件22仅仅在形成焦线的位置精确且同时地电离该材料。而且，缺陷直径实质上等于焦线直径。
[0050]MPA是相同或不同频率的多光子同时吸收来激发材料从低能态(通常是基态)转换为高能态(激发态)。激发态可以是激发电子状态或离子状态。材料的高能态和低能态之间的能量差等于多个被吸收的光子的能量总和。MPA是三阶非线性加工，其比线性吸收的量级低若干个量级。因为吸收强度依赖于光强的平方，因此MPA不同于线性吸收，是一种非线性光学加工。在通常的光强下，MPA是可忽略不计的。如果光强(能量密度)非常高，例如在激光源的焦点区域内(特别是脉冲激光源)，MPA就很明显了，导致在光源的能量密度很高的区域内，可以在材料中得到可测量的效果。在聚焦区，能量密度是足够高的可以导致离子化。
[0051]在原子水平，单独的原子的离子化具有离散的能量需求。在玻璃中常使用的多个元素(例如S1、Na、K)具有相对较低的电离能量(?5ev)。当没有MPA现象时，需要大约248nm的波长来产生?5ev的线性离子化。当有MPA时，被?5eV能量区分的状态之间的离子化和激发过程可以通过大于248nm的波长来完成。例如，波长532nm的光子具有?2.33eV的能量，所以两个波长532nm的光子可以在双光子吸收中诱发两个状态间的转化，上述两个状态由?4.66eV的能量所区分。
[0052]这样，原子或光子可以在材料的一个区域中选择性地激发或离子化，该区域中激光束的能量密度很高，可以诱发具有一半所需激发能的波长的激光的非线性TPAJPA可以导致受激原子或光子与相邻原子或光子重新配置和分离。在连接处或者配置中发生的变化能导致非热烧蚀或者从MPA发生的材料区发生物质转移。这种物质转移产生结构缺陷(例如，线缺陷、片段或者孔洞)，上述缺陷会机械的衰减材料，并使材料受到机械或热应力时更加易于开裂或折断。
[0053]用在时间上间距很近的高能短持续时间脉冲的单个“脉冲串”就可以实现孔洞(perforat1n)。激光脉冲宽度可以小于等于10—1(3秒，或者小于等于10—11秒，或者小于等于10—12秒，或者小于等于10—13秒。这种“脉冲”可以高重复率重复发生(例如kHZ或MHZ)。这些孔洞可以是隔开的，通过控制激光和/或基板或堆栈的运动来控制基板或堆栈相对于激光的速率，从而精确定位这些孔洞。
[0054]作为例子，以200mm/s的速度移动的薄透明基板暴露于lOOkHZ脉冲时，单个脉冲应间隔2微米来产生间距2微米的系列孔洞。上述缺陷(孔洞)间隔足够近，使得沿着由该系列孔洞限定的轮廓发生机械或热分离。
[0055]根据下述的方法，在一