中国工程物理研究院激光聚变研究中心谢林圯获国家专利权
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龙图腾网获悉中国工程物理研究院激光聚变研究中心申请的专利一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120460879B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510962813.7,技术领域涉及:B23K26/0622;该发明授权一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法及系统是由谢林圯;李玉海;袁晓东;郑天然;孙来喜;王方设计研发完成,并于2025-07-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法及系统,涉及飞秒激光加工技术领域,包括:S1、偏振分光棱镜将入射的飞秒激光脉冲光束分成P光和S光,完成初步的偏振态调控;S2、通过对半波片和四分之一波片的角度控制,对偏振态调控后的飞秒激光进行动态调控;S3、通过涡旋波片对动态调控后的飞秒激光进行脉冲调制、耦合,以将飞秒激光转换为具有预定拓扑荷数和偏振态的涡旋光束;S4、基于预设的加工路径对待加工件的位置进行调节,完成涡旋光束在工件表面的矢量扫描加工。本发明充分利用涡旋光束具有中空环形能量分布,以降低光束中心区域的能量大小,优化光束在截面的能量分布,更有利于材料加工。
本发明授权一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于涡旋光束的飞秒激光矢量加工方法,其特征在于,包括: S1、偏振分光棱镜将入射的飞秒激光脉冲光束分成P光和S光,完成初步的偏振态调控; S2、通过对半波片和四分之一波片的角度控制,对偏振态调控后的飞秒激光进行动态调控; S3、通过涡旋波片对动态调控后的飞秒激光进行脉冲调制、耦合,以将飞秒激光转换为具有预定拓扑荷数和偏振态的涡旋光束; S4、基于预设的加工路径,采用三维运动系统对待加工件的位置进行调节,完成涡旋光束在工件表面的矢量扫描加工; 其中,在S3中,所述涡旋光束的截面能量呈现中空环形分布,且空心大小与拓扑荷数相关; 在S3中,所述涡旋波片转换效率均高于90%,涡旋波片的拓扑荷数m=1、2、3、4中的任意一种; 在S2中,所述半波片和四分之一波片的相位延迟精度优于0.1度,且半波片和四分之一波片的材料选择为具有高光学透过率和低吸收率的晶体材料; 在S2中,通过半波片和四分之一波片的角度调整,以对飞秒激光的偏振态进行组合调控; 其中,所述组合调控包括:线偏振、圆偏振、椭圆偏振、相位调控; 还包括飞秒激光矢量加工系统,包括: 提供飞秒激光脉冲光束的激光光源模块; 用于调控飞秒激光脉冲光束偏振态、相位的光束调控模块; 将飞秒激光脉冲调制为具有预定拓扑荷数和偏振态的涡旋光束生成模块; 将生成的矢量涡旋光束按预定光路输出至加工位的光路传输模块; 根据预设的加工路径,实现涡旋光束在工件表面加工动作的矢量扫描模块; 其中,所述涡旋光束生成模块为涡旋波片; 所述光束调控模块包括: 调控激光偏振特性的偏振分光棱镜; 通过动态调整角度以改变光束偏振态、相位的半波片、四分之一波片; 通过精确调控入射线偏振光的方向与涡旋波片表面快轴方向之间的相对角度,可以实现径向偏振态和角向偏振态的输出; 在S1中,所述偏振分光棱镜采用偏振分光效率高于98%的光学晶体材料,且偏振分光棱镜的入射面和出射面的反射率小于0.1%; 所述光路传输模块包括; 对矢量涡旋光束的光路进行初步引导的反射镜Ⅰ; 将反射镜Ⅰ传输过来的光束部分分离至功率计的分光光楔; 将分光光楔输出的主光路引导至聚焦物镜的反射镜Ⅱ、反射镜Ⅲ; 在S4中,所述三维运动系统的定位精度为±500nm,重复定位精度为±50nm。
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