一种激光打孔装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光打孔装置。激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器后入射到LCOS 上；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到待加工基材上， LCOS 通过视频数据接口与图象处理器联接。激光打孔时，先在图象处理器上依据待加工孔的直径等参数设计若干幅圆弧图像的灰度图，再依次转换为相位全息图，经视频数据接口逐幅加载到LCOS上；LCOS的反射光经变焦系统和光阑后入射聚焦到基材上，在基材上得到用于加工的聚焦圆弧，对基材进行打孔加工。本新型采用LCOS衍射器件进行光束扫描，克服了激光打孔现有技术采用的振镜扫描或光学元件转动部件移动存在的不足，保证了激光打孔加工的精度。
【专利说明】一种激光打孔装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种激光打孔装置，特别涉及一种基于LC0S的激光打孔装置，适 用于对基材的小孔成形，属于激光应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前，在硅片等基材上采用激光束打孔的方法，一般通过光学器件的转动实现光 束聚焦点的圆形轨迹扫描，存在着一定的局限性，主要表现为：1、机械旋转在长期运转的过 程中会造成结构磨损，精度下降，最终将严重影响打孔质量；2、机械旋转打孔装置复杂，需 要宽敞的工作环境。文献"晶体硅片上激光打孔的研究"（钱俊.[J].半导体技术，2012， 37(5) : 375-389)报道了采用振镜扫描方式和折反系统旋转方式；其系统结构复杂，系统中 涉及运动部件，其扫描精度对转动装置提出了很高的精度要求，长期运转会造成结构磨损， 精度下降，最终将严重影响打孔质量。
[0003] 空间光调制器（Spatiallightmodulator,简称SLM)是波前整形、实时光信息 处理、自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。娃基液晶（LiquidCrystalon SiliconLC0S)是一种反射式的空间光调制器，利用计算机生成的图像信息或光学函数可 通过视频接口直接加载到LC0S上。因像元小、填充率高，LC0S具有衍射效率高、空间带宽积 大的特点，是理想的纯相位调制器件，可以应用在波前相位调制、光镊、脉冲光束整形、动态 衍射光学元件、相称成像等领域。在成像研究方面，文献"LC0S面板相位调制分析及用于全 息再现系统"（张公瑞.[J].激光与光电子学进展，2009，（1): 94-98)提供了一种基于 反射型硅基液晶（LC0S)面板的全息再现系统，再现了计算机模拟生成的全息图，并通过优 化算法有效地提高再现图像的质量。有关像差矫正的研究，参见文献"反射型LC0S显示板 用于人眼波前像差校正的研究"(蔡冬梅.[J].光电子?激光，2008，19(7): 992-995)， 对LC0S显示器件的光学调制特性进行了理论分析，在合适的参数条件下，LC0S可工作在 纯相位调制状态下。LC0S作为波前校正器和哈特曼传感器结合构成一个自适应闭环校正 系统，校正在成像光路中引入的具有人眼波前像差特点的静态波前畸变，LC0S器件作为 相位校正元件在人眼波前像差校正和视网膜成像系统中具有良好的应用前景。
[0004] 将硅基液晶（LC0S)及成像技术应用于激光打孔领域还未见报道。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的问题是针对现有激光打孔由于振镜扫描或光学元件转动 部件移动存在的加工精度下降的不足，提供一种能保持高精度、高效率、高稳定的激光打孔 装直。
[0006] 实现本实用新型目的的技术方案是提供一种激光打孔装置，其结构为：激光器产 生的激光束依次经扩束器、偏振器后入射到LC0S上，偏振器的偏振方向与LC0S的液晶分 子长轴的方向一致；LC0S的反射光经变焦系统和光阑后入射到待加工基材上；所述的LC0S 通过视频数据接口与图象处理器联接。
[0007] 本实用新型所述的激光器产生的激光束为自然光，则偏振器为偏振棱镜。若激光 器产生的激光束为偏振光，所述的偏振器可以是二分之一波片，也可以为偏振棱镜。
[0008] 本实用新型的一个优选方案是在扩束器与偏振器之间设置一个准直透镜。
[0009] 本实用新型采用LC0S衍射器件实现光束扫描，LC0S只需加载一系列灰度图像而 不需要部件移动就能达到与振镜扫描或光学元件转动同样的效果，因而不会存在由于磨损 而精度下降的问题，此方法还可以使用宽光束，使用宽光束因为能量密度低的特点同样可 以减少器件损坏。
[0010] 本实用新型将LC0S用于激光打孔技术中，利用圆弧光束代替点光束，避免了机械 部件运动造成的精度下降问题，提高了打孔效率并促进了打孔装置的小型化。同时，本实用 新型专利所用的打孔方式易于调节孔径的大小与形状，操作方便。
[0011] 与现有技术相比，本实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、操作更加便捷并且装置可以小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型实施例提供的LC0S激光打孔装置的结构示意图；
[0015] 图中，1、激光器；2、扩束镜；3、凸透镜(准直透镜）;4、计算机控制的图象处理器；5、 LC0S;6、变焦系统；7、基材；8、激光束；9、视频数据线；10、孔径可调光阑；11、偏振器(二分 之一波片或偏振棱镜）
[0016] 图2-4是采用本实用新型实施例提供的LC0S激光打孔装置，在打孔圆弧参数设 计、相位全息图处理及得到用于打孔光束各步骤中的图像；其中，图2为按打孔参数设计的 对称圆弧的灰度图，图3为经离散傅里叶变换法处理后得到的相位全息图，图4为用CCD采 集到的经LC0S反射，聚焦得到的圆弧形光束，即用于打孔的光束。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步的阐述。
[0018] 实施例1
[0019] 参见附图1，它是本实用新型实施例提供的LC0S激光打孔装置的结构示意图；激 光器1产生的激光束8依次经扩束器2、凸透镜(准直透镜)3、偏振器11处理后入射到LC0S5上；LC0S的反射光经变焦系统6和孔径可调光阑10后入射到待加工基材7上；LC0S通 过视频数据线9及接口与计算机图象处理器4联接。在本实施例中，待加工基材为硅片。若 激光器产生的激光束为自然光，则偏振器为偏振棱镜；若激光器产生的激光束为偏振光，贝1J 偏振器米用二分之一波片，也可米用偏振棱镜。
[0020] 本实施例采用北京杏林睿光科技有限公司提供的商品化LC0S，型号为 RL-SLM-R2,参数如下：
[0021]分辨率（LC0S的像元数：长*宽）：1280*1024，
[0022] 祀面尺寸：〇? 78inch，
[0023]像元尺寸：12.3Mm，
[0024] 填充因子：9〇%，
[0025] 相位调制能力：0?1. 4 3i(532nm)，
[0026]反射率：>=70%，
[0027] 刷新频率：60Hz，
[0028]工作波长：400nm?700nm，
[0029] 灰度阶数：8位，256阶。
[0030] 打孔的具体步骤如下：
[0031] 在计算机上安装美国MathWorks公司出品的Matlab软件，作为图象处理器，应用 该软件，按式（1)设计圆环图像的直径〇 :
【权利要求】
1. 一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束依次经扩束器、偏振器后入 射到LCOS上，偏振器的偏振方向与LCOS的液晶分子长轴的方向一致；LCOS的反射光经 变焦系统和光阑后入射到待加工基材上；所述的LCOS通过视频数据接口与图象处理器联 接。
2. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：所述的偏振器为偏振棱镜。
3. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：激光器产生的激光束为偏 振光，所述的偏振器为二分之一波片。
4. 根据权利要求1所述的一种激光打孔装置，其特征在于：扩束器与偏振器之间设置 一个准直透镜。
【文档编号】B23K26/382GK204195071SQ201420666197
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】殷路安, 朱力行, 吴建宏 申请人:苏州大学