用于操作声光偏转器的设备和方法与流程

在此所述的实施例大致是有关激光处理的设备及其的构件，并且有关用于操作其的技术。

背景技术：

1、声光(ao)装置(有时称为布拉格胞)是利用在射频的声波来绕射及移位光。这些装置经常用于q-开关、电信系统中的信号调变、显微镜系统中的激光扫描及射束强度控制、频率移位、光谱仪系统中的波长滤波。许多其它的应用是使本身利用声光装置。例如，ao偏转器(aod)可被利用在激光为基础的材料处理系统中。

2、参照图1，一aod(例如aod 100)大致包含ao胞102、一附接至所述ao胞102的换能器104(亦即，在所述ao胞102的一换能器端)，并且亦可包含一附接至所述ao胞102的声波吸收器106(亦即，在所述ao胞102的与所述换能器端相反的一吸收器端)。

3、所述ao胞102(亦被称为一"ao胞")通常是一结晶或玻璃质材料，其对于将被绕射的光的波长是适当透明的。所述换能器104大致是压电换能器，并且操作以响应于一外部施加的rf信号(亦即，驱动信号)来振动。所述换能器104是附接至所述ao胞102，使得所述振动的换能器104产生一对应的声波，其传播在所述ao胞102之内(亦即，从所述换能器端沿着所述aod 100的一绕射轴朝向所述声波吸收器106)。如同已知的，所述声波的振幅、频率及持续期间是对应于所述施加的rf驱动信号的振幅、频率及持续期间。所述声波在所述ao胞102之内是表现为周期性的膨胀及压缩区域的系列，借此在所述ao胞102之内产生一周期性改变的折射率。所述周期性改变的折射率是作用像是一光栅，其可以绕射传播通过所述ao介质的激光光束。尽管只有一换能器104被描绘，但是所述aod可包含多个声学地耦合至所述ao胞102的换能器104，其通常可被驱动来强化所述aod的频宽以及于其中的光的绕射。

4、绕射所述入射的激光光束是产生一绕射图案，其通常包含零阶及一阶的绕射波峰，并且亦可包含更高阶的绕射波峰(例如，二阶、三阶、等等)。在所述技术中，常见的是将所述绕射的激光光束在所述零阶的绕射波峰中的部分称为"零阶的"射束，将所述绕射的激光光束在所述一阶的绕射波峰中的部分称为"一阶的"射束，依此类推。一般而言，所述零阶的射束以及其它绕射阶的射束(例如，所述一阶的射束、等等)在离开所述ao胞102之际是沿着不同射束路径传播的。例如，所述零阶的射束是沿着零阶的射束路径传播，所述一阶的射束是沿着一阶的射束路径传播，依此类推。在所述零阶以及其它绕射阶的射束路径之间的角度是对应于被施加至所述换能器104以绕射入射在所述ao胞102之上的激光光束的驱动信号中的一频率(或是多个频率)。

5、驱动信号可以借由一rf驱动器108而被施加至所述换能器104的一输入。如同在图1中所示，一rf驱动器可包含一rf合成器110、一放大器112以及一阻抗匹配电路114。所述rf合成器110(例如，一dds合成器)是产生及输出具有一所要的频率的一初步的信号。所述放大器112放大所述初步的信号，借此转换所述初步的信号成为所述驱动信号。所述驱动信号接着经由所述阻抗匹配电路114而被施加至所述换能器104的输入。

6、一般而言，所述rf合成器110以及所述放大器112的操作可借由一控制器(未显示)来控制，以产生具有不同频率及振幅的rf驱动信号，其可以快速地被施加(例如，在高达或大于1mhz的速率下)至一aod 100的一换能器104。为了便于揭露的目的，施加一rf驱动信号至一aod 100的一换能器104的动作在此亦被称为"驱动"所述aod 100。借由利用不同频率的驱动信号来连续地驱动所述aod 100，所述aod 100可被利用以快速地扫描所述一阶的射束。如同在此所用的，术语"绕射效率"可被视为是指在入射的激光射束能量中，所述aod100绕射成为所述一阶的射束的能量比例。绕射效率因此可被表示为绕射成为所述一阶的射束的光功率相对于入射的激光射束能量的光功率的比例。一aod被驱动所在的绕射效率可以依据所施加的驱动信号的频率及振幅而变化。因此，一种用于控制所述一阶的射束的能量内容的技术是牵涉到控制被施加至所述aod以产生所述一阶的射束的驱动信号的振幅。

7、一种多轴的aod系统是常见被纳入在激光为基础的材料处理系统之内，以快速地扫描激光能量的射束(例如，在工件的材料处理期间)。所述多轴的aod系统通常将会是多个aod(例如aod 100)。例如，一多轴的aod系统可包含被安排且配置以沿着一第一轴扫描所述激光能量的射束的一aod(例如，一第一aod)、以及被安排且配置以沿着一第二轴扫描所述激光能量的射束的另一aod(例如，一第二aod)。所述第二aod是被配置与所述第一aod串联(亦即，在光学上的下游)，使得和所述第二aod相关的一扫描场被重叠在和所述第一aod相关的一扫描场之上。图2及图3描绘不同类型的多轴的aod系统。多轴的aod系统可被纳入在具有单一处理头或多个处理头的激光处理的系统之内。一种纳入一多轴的aod系统的多头的激光处理的系统的一个例子是被描述在wo2020/159666中，其被纳入在此作为参考。

8、在图2及图3中，所述第一aod是在100a指出，并且所述第二aod是在100b指出。参照图2，所述第一aod 100a是被安排且配置以在被定向于x-z平面之内的一第一扫描场之内(借由点划线区域所描绘)绕射一阶的射束，并且所述第二aod 100b是被安排且配置以在被定向于y-z平面之内的一第二扫描场之内(借由点划线区域所描绘)绕射借由所述第一aod100a输出的一阶的射束；因此，所述多轴的aod系统的扫描场是所述第一及第二扫描场的重叠，并且延伸在x-y平面中。参照图3，所述第一aod 100a以及所述第二aod 100b是分别被安排且配置以在被定向于所述x-z平面之内的一扫描场之内绕射一阶的射束，但是一或多个光学元件(大致被描绘在300)被设置在所述第一aod 100a以及所述第二aod 100b之间以旋转从所述第一aod 100a输出的一阶的射束的影像90度；因此，所述多轴的aod系统的扫描场是所述第一及第二扫描场的重叠，并且延伸在所述x-y平面中。

9、在激光材料处理的背景中，在考量被用来产生所述入射的激光能量射束的激光上的一因数通常是所述激光是否可以在已经借由所述多轴的aod系统绕射之后(以及在已经借由在所述射束路径中的任何其它光学构件反射或透射之后)产生一激光能量射束，其仍然具有一平均或波峰功率足以在一工件达成适当的材料处理。根据在此的揭露内容，在一工件达成"适当的材料处理"是在于导引一激光能量射束至所述工件以于其中形成一或多个贯孔、开口、通道、槽、切缝、划线、等等，而无非所要地损坏所述工件。因此，在设计激光处理系统中，习知的是匹配所述激光(以及在所述激光以及工件之间的射束路径中的其它光学构件，例如是所述多轴的aod系统)与待被处理的工件的类型以及将被执行在所述工件上的材料处理的特定类型及品质。因此，若两个不同类型的工件都需要用某种方式来加以激光处理，则习惯就是提供两个不同的激光系统，每一个激光系统具有适合处理所述不同工件中之一的一激光。例如，若一第一印刷电路板(具有一相当厚的顶端导体)以及一第二印刷电路板(具有一相当薄的顶端导体)都需要被激光处理以于其中形成贯孔，则习知是提供一第一激光系统(例如，其具有一第一激光是具有适合用于在所述第一工件的相当厚的顶端导体中形成贯孔开口的功率特征)以及一第二激光系统(例如，其具有一第二激光是具有适合用于在所述第二工件的相当薄的顶端导体中形成贯孔开口的功率特征)。

技术实现思路

1、本发明的一实施例可以被广泛地叙述特征为一种设备，其包含操作以在一个二维的扫描场之内偏转一激光能量射束的一声光偏转器(aod)系统。所述aod系统包含一第一aod，其操作以沿着所述二维的扫描场的第一轴来偏转所述激光能量的射束；一第二aod，其被配置在所述第一aod的光学上的下游，其中所述第二aod是操作以沿着所述二维的扫描场的第二轴来偏转所述激光能量的射束；以及一控制器，其在操作上耦接至所述aod系统。所述控制器是被配置以驱动所述第一aod以及所述第二aod的每一个以在所述二维的扫描场之内偏转所述激光能量的射束，并且进一步被配置以在至少实质相同的绕射效率下驱动所述第一aod以及所述第二aod。