一种修调量可控的激光质量修调方法与流程

本发明涉及质量修调，特别涉及一种修调量可控的激光质量修调方法，无需对去除量进行二次修正，属于激光微加工领域。

背景技术：

1、微型半球谐振子制造过程当中，不可避免会存在各种材料缺陷及几何尺寸的误差。对于非理想谐振结构，质量不对称会带来锚点损耗，进而降低谐振子的品质因数，同时还会影响陀螺仪的零偏漂移，因此应进行必要的质量修调以减小谐振结构的频率裂解。

2、质量修调的原理是通过技术手段，在谐振结构的特定位置去除或添加一定的质量，达到平衡谐振结构质量分布的目的。目前质量修调的手段有很多，例如离子束去除、飞秒激光刻蚀工艺等。离子束去除对待修调结构的表面损伤小，但质量去除效率较低，适合初始频率裂解小的谐振结构。飞秒激光的持续脉冲时间极短，非常低的脉冲能量就能达到很高的功率密度，利用电子的多光子吸收效应，飞秒激光可以在极短的时间内使待加工材料完成由固态转化为等离子态的过程，具有加工效率高、损伤小的特点。因此，飞秒激光较适合用于初始频率裂解较大，且追求修调效率的场合。

3、在谐振子质量调平时，对某一确定的频率裂解需要去除对应的质量，但由于激光能量呈高斯分布等原因，激光加工后的实际去除形状与理想去除体积相差较大，若不进行激光去除量的修正，会影响谐振子质量调平精度，增加调平所需要的迭代次数。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种修调量可控的激光质量修调方法，本发明能够对激光的实际去除量进行准确把控，无需二次修正，大大提升质量修调精确度和效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种修调量可控的激光质量修调方法，按如下步骤进行，

4、s101)在样片表面设定加工区域，并在激光器上绘制对应的加工路径图形；

5、s102)设置激光加工参数，在样片加工区域聚焦激光能量，按照加工路径图形对应的加工路径进行激光加工，以去除样片一定体积；

6、s103)测量样片去除区域的几何尺寸，根据几何尺寸计算去除体积；

7、s104)保持步骤s101)中加工路径图形形状不变，将加工路径图形的尺寸和加工深度其中一个作为加工变量，另一个作为加工定量，只改变加工变量，重复步骤s101)、步骤s102)、步骤s103)多次，得到不同去除区域对应的去除体积；其中步骤s102)加工时，除与加工路径图形的尺寸和加工深度对应的参数外，其余激光加工参数每次保持不变；将不同的去除体积与对应的加工变量进行拟合，得到去除体积与加工变量的函数关系式；

8、s105)根据实际待修调器件拟去除质量并结合实际待修调器件密度确定去除体积，再根据步骤s104)中所得函数关系式确定加工变量；基于确定好的加工变量及原有的加工定量，在实际待修调器件上按步骤s101)、步骤s102)操作，即实现质量修调；在实际待修调器件上加工时，所述的其余激光加工参数与在样片上加工时对应的激光加工参数保持一致；

9、样片的材质和厚度与实际待修调器件的材质和厚度相同。

10、优选地，所述加工路径图形的形状为正多边形或圆形，加工路径图形的尺寸为正多边形的边长或圆形的半径。

11、进一步地，所述正多边形为正三角形、正方形，正五边形、正六边形或正七边形。

12、步骤s104)中将不同的去除体积与对应的加工变量进行拟合时，拟合方式包括但不限于多项式和幂函数。

13、步骤s104)中将不同的去除体积与对应的加工变量进行拟合时，对于确定的激光加工参数，如果加工变量存在一个临界值，超过该临界值则不能保证加工定量确定不变，则函数关系式中的加工变量存在一个区间，加工变量只能在该区间内进行函数拟合。

14、本发明通过对激光实际去除体积进行测量、计算，对多组数据进行拟合后，可以得到较为贴近实际情况的加工变量与实际去除体积关系式。通过函数关系式反推，可以得到理想去除量所需加工变量，将因体积量的不准确而造成的调平量误差减小，尽可能的减小调平迭代次数。

15、与现有技术相比，本发明的优点在于：针对同一类型的器件(如谐振结构)，所述方法只需进行一轮修调即可得到准确的质量去除量，操作简单，无需二次修正，大大提升质量修调精确度和效率。

技术特征：

1.一种修调量可控的激光质量修调方法，其特征在于：按如下步骤进行，

2.根据权利要求1所述的一种修调量可控的激光质量修调方法，其特征在于：所述加工路径图形的形状为正多边形或圆形，加工路径图形的尺寸为正多边形的边长或圆形的半径。

3.根据权利要求2所述的一种修调量可控的激光质量修调方法，其特征在于：所述正多边形为正三角形、正方形，正五边形、正六边形或正七边形。

4.根据权利要求1所述的一种修调量可控的激光质量修调方法，其特征在于：步骤s104）中将不同的去除体积与对应的加工变量进行拟合时，拟合方式包括多项式和幂函数。

5.根据权利要求1所述的一种修调量可控的激光质量修调方法，其特征在于：步骤s104）中将不同的去除体积与对应的加工变量进行拟合时，对于确定的激光加工参数，如果加工变量存在一个临界值，超过该临界值则不能保证加工定量确定不变，则函数关系式中的加工变量存在一个区间，加工变量只能在该区间内进行函数拟合。

技术总结
本发明公开了一种修调量可控的激光质量修调方法，具体步骤为：S101）设定加工区域面积，并绘制加工路径图形；S102）在待加工区域聚焦激光能量，并按照路径加工，去除结构一定体积；S103）测量去除区域的几何尺寸，并计算去除体积；S104）绘制不同尺寸的加工路径图形，并重复步骤S101）、步骤S102）、步骤S103)，将不同的去除体积与其图案的变量进行拟合，得到体积与加工变量的函数关系式；S105）确定实际待修调器件去除质量和体积，根据S104）中所得表达式计算加工参数。针对同一类型的谐振结构，本发明只需进行一轮修调即可得到准确的去除量，操作简单，提升质量修调效率。

技术研发人员：贺韵祺,卢昱瑾,杨峰,梅松,卜继军,林丙涛,雷霆
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十六研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12