1.一种激光多焦点和焦线组合加工系统,包括用于产生激光的激光器(1),其特征在于:所述激光器(1)产生的激光依次通过光束形态调控组件(2)、第一反射镜(3)后入射到可编程衍射光学器件(4)上;
经过所述可编程衍射光学器件(4)的出射光依次经过第一透镜(5)、第二反射镜(6)、空间滤波器(7)、第三反射镜(8)、第二透镜(9)后入射到翻转镜(10);
所述翻转镜(10)可自由转动,使得激光束经由第一聚焦组件(11)入射至光斑能量反馈组件(12),或经由第二聚焦组件(14)入射至三维运动工作台(16)上的被加工样品(15)上,还包括:控制终端(17),分别与所述可编程衍射光学器件(4)、光斑能量反馈组件(12)、翻转镜(10)和三维运动工作台(16)电连接;
所述可编程衍射光学器件(4)用于模拟可变焦线透镜,所述控制终端(17)生成由轴锥镜和菲涅尔透镜对应相位模型叠加而成的相位全息图,且将所述全息图加载至所述可编程衍射光学器件(4)上,通过改变轴锥镜和菲涅尔透镜参数,可以实现焦线长度和位置的调控。
2.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统,其特征在于:所述控制终端(17)根据所述可编程衍射光学器件(4)的特性生成输出多焦点的全息图;
所述可编程衍射光学器件(4)接收激光器(1)输出的激光束,根据所述全息图生成多束激光束。
3.根据权利要求2所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统,其特征在于:所述光斑能量反馈组件(12)接收激光束,依次采集焦点在不同空间位置的所有激光束的激光参数信息;
所述控制终端(17)还用于多焦点能量精准控制,在已有产生多光束的全息图的基础上,叠加具有焦点偏移功能的菲涅尔透镜相位全息图,组合成焦点可变的复合透镜全息图,将所述焦点可变的复合透镜全息图加载至所述可编程衍射光学器件(4)中,根据每个焦点目标位置,调节菲涅尔透镜的参数,将对应激光束的焦点调节至所述光斑能量反馈组件(12)所在平面上,将对应焦点的能量采集反馈到控制终端(17),形成闭环控制。
4.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统,其特征在于:所述光束形态调控组件(2)由扩束镜、半玻片和偏振分光棱镜组成,用于对入射光束的直径、偏振方向和能量进行调控,使得光束与所述可编程衍射光学器件(4)进行匹配。
5.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统,其特征在于:所述翻转镜(10)为电动翻转镜,所述控制终端(17)控制所述电动翻转镜转动,以使得多束激光束在入射至所述光斑能量反馈组件(12)与入射至所述被加工样品(15)之间进行光路切换。
6.根据权利要求1所述的一种激光多焦点和焦线组合加工系统,其特征在于:所述空间滤波器(7)用于改善多焦点和焦线加工质量和效率。
7.一种采用权利要求1至6任一项所述的激光多焦点和焦线组合加工系统的加工方法,其特征在于:其步骤是:A、根据被加工样品(15)的加工要求,确定工艺方案,划分多焦点和焦线分别加工的位置;
B、根据多焦点的目标位置和能量分布,将翻转镜(10)调整为光束经过第一聚焦透组件(11)后入射到光斑能量反馈组件(12),利用控制终端(17)、可编程衍射光学器件(4)和光斑能量反馈组件(12),逐次反馈迭代计算多焦点能量分布,直到各焦点的能量分布均达到预期的误差范围内,将此时的相位全息图固定并保存至控制终端(17);如果目标多焦点过多时,可以将多焦点进行分组,根据上述流程,分别保存这些多焦点全息图;
C、根据焦线的加工需求,利用控制终端(17)模拟焦线可变透镜,焦线可变透镜由轴锥镜和菲涅尔透镜组合而成,轴锥镜用于产生焦线,菲涅尔透镜用于移动焦线位置,两种透镜均由相位全息图模拟而成,将两种全息图进行叠加就可实现位置可变的焦线,改变轴锥镜和菲涅尔透镜的相位图参数,使得焦线的深度和位置满足加工要求,保存此时的焦线全息图至控制终端(17);
D、将步骤B中保存在控制终端(17)的多焦点全息图加载至可编程衍射光学器件(4)中,利用三维运动工作台(16)将被加工样品(15)调至初始位置,然后控制翻转镜(10)翻转,以使得激光束经由第二聚焦组件(14)入射至所述被加工样品(15)内,开启激光器(1)进行加工;根据设计的多焦点数量,控制终端(17)依次加载对应的相位全息图至可编程衍射光学器件(4)中,依次实现多组多焦点的准确加工;
E、将步骤C中保存在控制终端(17)内的焦线全息图依次加载至所述可编程衍射光学器件(4)中,将在被加工样品(15)内设定位置处进行焦线加工;
步骤D和步骤E根据实际加工需求,顺序可以互换。