不可見激光器系統及其光路可視化方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及激光技術領域，具體地涉及一種不可見激光器系統及其光路可視化方法。
【背景技術】
[0002]不可見激光器廣泛應用于器件加工等領域。例如，在液晶顯示器(IXD)制作工藝中，諸如Nd:YAG激光器(波長1.064 μ m)、CO2激光器(波長10.6μπι)的不可見激光器經常被用于切割玻璃基板，修復顯示面板，切斷線路，以及制作多晶硅有源層。在激光器安裝時以及出現加工不良時，需要工程人員調試激光器。然而，由于這種激光器發出的激光是不可見的，這給工程人員在調試激光器時帶來不便和輻射風險。
[0003]圖1示出一種不可見激光器系統100的示意圖。不可見激光發生器110發出的不可見激光111經過激光調節部件120，然后到達待加工物件130的表面。激光調節部件120被用于調節激光的行進方向、發散角、束斑形狀等，并且可以包括偏轉單元、擴束望遠鏡(beam expanding telescope, BET)、會聚透鏡(condensing lens)、束斑形狀控制單元、聚焦透鏡(focusing lens)等。通常要求不可見激光111垂直其光路中各透鏡的水平面。為此，工程人員一般使用紅外觀測儀(IR-Viewer)觀測和調試不可見激光111的光路。然而這種紅外觀測儀只能觀測光路的某一個點而無法看見和調試整個光路，調試過程非常耗時，并且輻射危險性較大。
[0004]因此，本領域中存在對一種改進的不可見激光器系統的需求。
【發明內容】
[0005]本公開提出了一種不可見激光器系統及其光路可視化方法，從而減輕或解決前文所提到的問題的一個或多個。具體而言，根據本公開的不可見激光器系統及其光路可視化方法可以徹底消除不可見激光在調試過程中的輻射風險。
[0006]在第一方面，本公開提供了一種不可見激光器系統，包括:產生不可見激光的不可見激光發生器；以及產生可見光的可見光發生器。所述不可見激光器系統還包括:光路可視化部件，其中所述光路可視化部件至少包括第一入射端、第二入射端和第一出射端，其中所述不可見激光在所述第一入射端入射，所述可見光在所述第二入射端入射，并且全部的所述不可見激光和至少部分的所述可見光在所述第一出射端相互平行地出射。
[0007]根據本公開，所有不可見激光只存在于與可見光的光路平行的方向上，而其它方向上不存在不可見激光，由此徹底消除了輻射風險。在所述不可見激光器系統中，不可見激光的光路始終被可視化，使得工程人員始終能夠方便、直觀地調試不可見激光的光路，避免了在調試過程中不可見激光無參照物調試的盲目性，提升了不可見激光調試的效率。再者，由于全部的不可見激光被引導至待加工物件的表面，使得該光路可視化部件的引入并不影響不可見激光的強度，即，所述不可見激光器系統的器件加工性能不受任何負面影響。
[0008]例如，倍頻晶體被用于在不可見激光器的不可見光路中引入可見光，以用于標示不可見光路。又例如，可見光源和分光鏡被引入不可見光路中，可見光源的可見光被分光鏡反射到激光器的不可見光路中。然而這兩種方法都存在缺陷。在采用倍頻晶體的情況下，只有在光路調試時，倍頻晶體才定位在不可見激光器的不可見光路中。當倍頻晶體被移出不可見光路時，激光器的光路仍是不可見的，從而潛在地導致輻射危險。在采用可見光源和分光鏡的情況下，分光鏡將不可見激光器的不可見光路一分為二，可見光僅僅被引入到兩個不可見光路的其中之一，而另一個不可見光路將潛在地導致輻射危險。也就是說，這兩種情況都存在輻射危險。
[0009]優選地，所述光路可視化部件可以包括全反射棱鏡(total reflect1n prism,TRP)，所述全反射棱鏡具有第一側面、垂直所述第一側面的第二側面和斜面，以及，所述第一側面形成所述第一入射端，所述斜面形成所述第二入射端，并且所述第二側面形成所述第一出射端。
[0010]根據本公開，全反射棱鏡被用于實施該光路可視化部件。利用光在全反射棱鏡內部的全內反射，將不可見激光轉向為平行于可見光，由此達成本公開的目的。
[0011]優選地，所述不可見激光可以在所述全反射棱鏡的所述第一側面垂直入射，在所述斜面全反射，并且在所述第二側面垂直出射；以及所述可見光可以在所述全反射棱鏡的所述斜面入射并且在所述第二側面垂直出射。
[0012]根據本公開，不可見激光在全反射棱鏡的第一側面垂直入射，在斜面全內反射，并且在第二側面垂直出射，使得全部的不可見激光被引導至待加工物件的表面。同時，可見光在全反射棱鏡的斜面入射，入射角被調諧為使得可見光在斜面的折射角為45度，從而在第二側面垂直出射。藉此，全部的不可見激光和至少部分的可見光在第二側面垂直出射，平行地被引導至待加工物件的表面，由此達成本公開的目的。
[0013]優選地，所述光路可視化部件可以包括偏振分光鏡(polarized beam splitter,PBS,又稱偏振分光棱鏡)ο所述偏振分光鏡可以由第一直角棱鏡和第二直角棱鏡貼合形成。所述第一直角棱鏡具有第一側面、垂直所述第一側面的第二側面和斜面。所述第二直角棱鏡具有第三側面、垂直所述第三側面的第四側面和斜面。所述第一直角棱鏡的斜面和第二直角棱鏡的斜面相互貼合，所述第一側面與所述第三側面相對，以及所述第二側面與所述第四側面相對。所述第一側面形成所述第一入射端，所述第四側面形成所述第二入射端，以及所述第二側面形成所述第一出射端。
[0014]根據本公開，偏振分光鏡被用于實施該光路可視化部件。入射激光為偏振光時，偏振分光鏡將入射光分成相互垂直的兩束偏振光。通過適當調整入射光和偏振分光鏡的相對取向，可以將全部的入射激光偏轉以平行于出射可見光，由此達到本公開的目的。
[0015]優選地，所述不可見激光可以在所述第一直角棱鏡的第一側面垂直入射，在所述第一直角棱鏡的斜面和所述第二直角棱鏡的斜面的界面全反射，并且在所述第二側面垂直出射；以及所述可見光可以在所述第四側面垂直入射，并且至少部分在所述第二側面垂直出射。
[0016]根據本公開，不可見激光為線偏振光并且在第一直角棱鏡的第一側面垂直入射時，通過調整不可見激光的偏振方向與第一直角棱鏡的光軸之間的角度，全部的不可見激光在第一直角棱鏡的斜面和第二直角棱鏡的斜面的界面出被全反射，以S偏振光的形式在第一直角棱鏡的第二側面出垂直出射。同時，可見光在第二直角棱鏡的第四側面垂直入射，從而至少部分地在所述第二側面垂直出射，由此達成本公開的目的。
[0017]優選地，所述光路可視化部件還可以包括相位延遲器，所述相位延遲器布置在所述光路可視化部件的所述第一入射端的上游。
[0018]根據本公開，當不可見激光為圓偏振光或者橢圓偏振光時，相位延遲器可以布置在光路可視化部件的第一入射端的上游，在不可見激光的兩個偏振分量之間引入相位差，在不可見激光入射第一直角棱鏡之前將其轉換為線偏振光，以便將全部的不可見激光從兩個斜面的界面反射后，經由第一直角棱鏡的第二側面出射。應指出，此處的表述"相位延遲器布置在光路可視化部件的第一入射端的上游"是指相位延遲器在不可見激光的光路中布置在光路可視化部件的第一入射端的上游。即，不可見激光在經過相位延遲器之后入射到光路可視化部件。相位延遲器可以挨著光路可視化部件布置，二者之間不設置其它光學元件。當然，相位延遲器和光路可視化部件之間也可以存在其它光學元件。
[0019]優選地，所述相位延遲器可以為四分之一波片(quarter wave plate) ο
[0020]根據本公開，該相位延遲器可以為四分之一波