專利名稱：飛秒激光微球打孔方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種飛秒激光在微球上精密打孔方法和裝置，屬飛秒激光應用技術領域。
背景技術：
飛秒激光在不同領域內獲得廣泛應用，特別在精密微加工方面有廣泛的應用背 景。本發明為設計一種特殊加工方式，即利用飛秒激光在不同材料微球上精密打孔的 方法和裝置。 發明內容本發明的目的是提供一種飛秒激光在微球上精密打孔裝置和方法。 為達到上述目的，本發明的構思是利用飛秒激光器系統，其波長為800nm，脈 沖寬度為120fs，重復頻率為250KHz的飛秒激光；從激光器再生放大器中發出激光 的脈沖最大能量為6|iJ，光強分布為高斯分布的線偏振光；利用中性濾色片連續調節 激光能量，利用20倍顯微物鏡將激光聚焦到待加工微球樣品表面，用快門控制飛秒 激光個數。對于壁厚小于20微米的微球，需要加工的孔徑小于IO微米時，通過控制 飛秒激光的能量和輻照脈沖個數來實現；需要加工的孔徑是幾十微米，精密平臺在 X/Y軸方向以正多邊形移動實現。對于壁厚20微米的微球，需要控制精密平臺沿Z 軸方向以10—50)am/S移動來實現精密打孔。根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案一種飛秒激光在微球上精密打孔方法，包括利用飛秒激光系統產生飛秒激光，從 激光器再生放大器中發出激光的光強分布為高斯分布的線偏振光，其特征在于-(1) 利用中性濾色片連續調節激光能量；(2) 利用顯微物鏡將激光聚焦到待加工微球表面；(3) 用快門控制飛秒激光個數；(4) 控制擱置待加工微球的三維精密平臺沿X/Y/Z三個方向移動，從而實現在 微球上加工孔徑為1微米到IOO微米的圓孔。上述飛秒激光系統產生的飛秒激光，其波長為800nm，脈沖寬度為120fs，重復 頻率為250KHz，從激光器再生放大器中發出的激光的脈沖最大能量為6pJ. 上述顯微鏡為20倍顯微鏡。上述快門由計算機控制其啟閉。 上述三維精密平臺由計算機控制其三維移動。一種飛秒激光在微球上精密打孔裝置，應用于上述打孔方法，包括一個飛秒激光 系統和一個擱置待加工微球的計算機控制三維精密平臺，其特征在于所述飛秒激光器 系統產生的飛秒激光依次經兩個反射鏡、準直透鏡、光闌、準直透鏡、中性濾色片、 計算機控制的快門、雙色反射鏡和顯微物鏡后，聚焦到所述待加工微球上。上述快門出來的飛秒激光經雙色反射鏡透射的一路激光經一個CCD攝像拍攝后 輸送至數據采集系統。上述飛秒激光器系統采用美國相干公司出品的RegA90000型激光器，激光波長 為800nm，脈沖寬度為120fs，重復頻率為250KHz飛秒激光，脈沖最大能量為6joJ， 光強分布為高斯分布的線偏振光。本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實出實質性特點和顯著優點-本發明利用飛秒激光，用中性濾色片連續調節激光能量，用顯微物鏡聚焦到待加 工微球表面，用快門控制飛秒激光個數，用三維精密平臺三維調節待加工微球位置， 從而能在不同材料的微球上加工1 100微米的圓孔，偏差小于5%。
圖1是本發明的飛秒激光在微球上精密打孔裝置的系統結構示意圖。
具體實施方式
本發明的實施例結合
如下-參見圖l，本飛秒激光在微球上精密打孔裝置，包括一個飛秒激光器系統1和一 個擱置待加工微球11的計算機控制三維精密平臺12，飛秒激光器系統1產生的飛秒 激光依次經兩個反射鏡2、 3、準直透鏡4、光闌6、準直透鏡5、中性濾光片7、計 算機控制的快門8、雙色反射鏡9和顯微鏡10后，聚焦到待加工微球10上。快門8出來的飛秒激光經雙色反射鏡9透射的一路激光經一個CCD攝像拍攝后 輸送至數據采集系統14。飛秒激光系統1采用美國相干公司出品的RegA卯OOO型激光器，激光波長為 800nm，脈沖寬度為120fs，重復頻率為250KHz飛秒激光，脈沖最大能量為6pJ，光 強分布為高斯分布的線偏振光。本發明實施例以玻璃微球和聚合物微球為試驗樣品試驗樣品為玻璃微球，外徑尺寸300微米，壁厚15微米桉前述方式飛秒激光系統裝置進行加工。所采用的激光能量為200J/cm2;加工孔徑尺寸從1微米到100微 米，偏差小于2%。試驗為聚合物微球，外徑尺寸280微米，壁厚12—25微米；按前述方式飛秒激 光系統裝置進行加工。激光能量為5J/cm2，加工孔徑尺寸從1微米到100微米，偏差 小于5%。
權利要求
1、一種飛秒激光在微球上精密打孔方法，包括利用飛秒激光系統產生飛秒激光，從激光器再生放大器中發出激光的光強分布為高斯分布的線偏振光，其特征在于a.利用中性濾色片連續調節激光能量；b.利用顯微物鏡將激光聚焦到待加工微球表面；c.用快門控制飛秒激光個數；d.控制擱置待加工微球的三維精密平臺沿X/Y/Z三個方向移動，從而實現在微球上加工孔徑為1微米到100微米的圓孔。
2、 根據權利要求1所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述飛秒激 光系統產生的飛秒激光，其波長為800nm，脈沖寬度為120fs，重復頻率為250KHz， 從激光器再生放大器中發出的激光的脈沖最大能量為6nJ。
3、 根據權利要求1所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述顯微鏡 為20倍顯微鏡。
4、 根據權利要求1所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述快門由 計算機控制其啟閉。
5、 根據權利要求1所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述三維精 密平臺由計算機控制其三維移動。
6、 一種飛秒激光在微球上精密打孔裝置，應用于根據權利要求1所述的飛秒激光在 微球上精密打孔方法，包括一個飛秒激光系統(1)和一個擱置待加工微球(11) 的計算機控制三維精密平臺(12),其特征在于所述飛秒激光器系統(1)產生的 飛秒激光依次經兩個反射鏡(2、 3)、準直透鏡(4)、光闌(6)、準直透鏡(5)、 中性濾色片(7)、計算機控制的快門(8)、雙色反射鏡(9)和顯微物鏡(10)后， 聚焦到所述待加工微球(11)上。
7、 根據權利要求6所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述快門(8) 出來的飛秒激光經雙色反射鏡(9)透射的一路激光經一個CCD攝像拍攝后輸送 至數據采集系統(14)。
8、 根據權利要求6所述的飛秒激光在微球上精密打孔方法，其特征在于所述飛秒激 光器系統(l)采用美國相干公司出品的RegA90000型激光器，激光波長為800nm， 脈沖寬度為120fs，重復頻率為250KHz飛秒激光，脈沖最大能量為6pJ，光強分 布為高斯分布的線偏振光。
全文摘要
本發明涉及一種飛秒激光在微球上精密打孔方法和裝置。本方法是利用飛秒激光，用中性濾色片連續調節激光能量，用顯微物鏡將激光聚焦到微球上，用快門控制飛秒激光個數，用三維精密平臺調整微球三維位置，從而實現在不同材料的微球上加工1～100微米的圓孔。本裝置是飛秒激光器系統產生的飛秒激光依次經兩個反射鏡、準直透鏡、光闌、準直透鏡、中性濾色片、計算機控制的快門、雙色反射鏡和顯微物鏡后，聚焦到擱置在計算機控制的三維精密平臺上的微球。加工微球上的圓孔，偏差小于5％。
文檔編號B23K26/42GK101323053SQ200810040629
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者果 葉, 郭青天, 鐘敏建, 馬寧華, 馬洪良 申請人:上海大學