CN119403642A 加工工件的方法及加工工件的设备 （肖特股份有限公司）

2024.12.20PCT/EP2023/0650762023.06.06WO2023/247169DE2023.12.28本发明涉及一种加工工件(1)的方法，其中工件(1)的材料对于激光(30)至少部分透明，以使激光(30)透射到工件(1)中，和其中通过光束整形光学器件(7)将激光(30)聚集于工件(1)中有沿光束方向的长度以及均垂直于该长度的宽聚焦区(35)的厚度比聚焦区的宽度和长度小至2所述工件(1)的材料对于所述激光(30)至少部分透明，以使所述激光(30)所述聚焦区(35)在垂直于光束轴的横截面上具有扁平形状，其具有沿位于光束方向由于所述激光(30)在所述工件(1)的材料中的强度，在所述聚焦区(35)内插入3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于沿着所述激光(3)的光束轴(31)的方向观察的投影面积比沿着所述聚焦区(35)的厚度方向观察的所述聚焦区(35)的投影面积5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征3所述聚焦区(35)相对于所述工件(1)以此方式布置，使得所述聚焦区(35)所述改性区(10)沿着至少局部弯曲的分离线(14)插入；所述改性区(10)沿着闭合的分离线(14)插入，并且将由所述分离线界定的内部部件所述聚焦区(35)完全位于所述工件(1)的内部；所述聚焦区(35)开始或终止于所述工件(1)的内部，并且超出所述工件(1)的侧表面所述聚焦区(35)的长度大于所述工件(1)的厚度，并穿透所述工件(1)的两个相对侧所述激光器(3)和所述光束整形光学器件(7)被设计为，使所述激光(30(35)内的强度足以在所述工件(1)的材料内插入改性区(10)，所述改性区(10)具有与所述和垂直于所述光束轴的方向上的延伸大于其沿垂直于所述光束轴(35)的第二方向上的延所述光束整形光学器件(7)为像散型或焦散型；4所述光束整形光学器件(7)包括具有放大系数M<1的4F或6F装15.根据前两项权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述光束整形光学器件16.根据前三项权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述光束整形光学器件其导致所述激光作为距所述衍射光学元件(74)的中心的距离的函数在第一径向方向上的一所述光束整形光学器件(7)包括以这样的方式对激光束(30)进行整形的光束整形光子体而具有材料改性，和其中所述损伤区(10)在从所述边缘表面(18)进入所述元件(8)的方向上的延伸比所述边缘表面(18)的周向方向上的延5用激光排列丝状损伤来分离玻璃的方法可参阅专利文件WO2017/009379A1和其中提及的6是使得对应于所述聚焦区形状的所述损伤区在沿着所述光束轴方向及其垂直方向比沿着时，所述聚焦区的投影面积比沿着所述聚焦区厚度方向观察的聚焦区的投影面积小至少47束方向或激光入射方向上的延伸。厚度w表示所述聚焦区沿垂直于光束轴的第二方向的横[0021]图7示出了两个相互垂直的切面中聚焦区的强度曲线(Intensit⃞tsve[0028]图14示出了衍射光学元件在两个相互垂直方向上引起的相移与沿径向方向距元8束整形光学器件7从激光或更具体的激光束30产生的聚焦区35至少部分地位于工件1的内起改性区(优选地以损伤区的形式)的材料变化，[0039]扁平的聚焦区35通常可以通过像散光束整形光学器件或焦散光束整形光学器件7板形工件(scheibenfirmigenwerksticks)1的两个相对的侧表面100、101，在本实施例[0043]为了调整一个或多个待插入损伤区10的位置，根据设备2的一种优选的改进方案9离线或至少一段弯曲的分离线14分离工件1，而无需额外的蚀刻步骤支持或引发最终的分[0048]图3示意性示出了沿着光束轴31的方向观察的聚焦区35的横截面A。在这个方向pulse区35的横截面A足够小以致于使聚焦区35中的光强超过1013W/cm2，公式为E/(A·pulsepulsepulsepulsepulsepulsepulse[0049]聚焦区35相对于基底的尺寸和定位存在多种选择。聚焦区35的长度L可以大于或聚焦区35完全位于工件1内；[0051]特别地，可以通过像散光束整形或通过焦散光束整形产生扁平的刀片状聚焦区Courvoisier,F.,Mathis,A.,Jacquot,M.,Furaro,L.,Giust,RAcceleratingMicron一ScaleCausticBeamsinTwoandThreeDimensions,OpticsExpress19(17),p.16455–16465,DOI:10.1364/OE.19.016455中也记载了这种光束的产强度轮廓(nichtverbreiterteIntensit⃞tsprofil)几乎对应于图6所示的理想的、旋转对称的数为M<1的望远镜。放大系数一般取决于光束整形光学器件所包含的光学元件(特别是透w’w＝Mw’b’b＝Mb’L’L＝M2L’通过光束整形光学器件7对激光30进行整形，由此除了聚焦区35之外还产生两个扁平形状束整形光学器件7和工件1相对彼此被定位成，使像散光束整形光学器件7的强聚焦方向上度优选地被调整为使聚焦区35中的光强高的高度L大于或等于工件1的厚度，和/或聚焦区35与二次聚焦区域38、39之间的距离足够[0069]图11示出了当用像散激光束加工工件1时的各种可能的装置(I)、(II)、(III)、斯光束的聚焦区可以在距光束整形光学器件7的一定距离处形成。这样能够简化工件在设而产生的缩焦率对应于物镜75和透镜72的焦距比。在所示的实施例中，透镜72的焦距为[0073]图13的示出了以衍射光学元件74形式的相位掩模70实施方案，局部图(a)为俯视侧第二条同心线的相移为4π。一般而言，根方相位项k0是指对光束形状有贡献的单独的锥形相位。图13的局部图(b)示意性示出了用图13中局部图(a)所示的相位掩模74生成贝塞尔子束32在x方向上的相位分布。相位掩模74的总相位[0079]可以使用权重系数来实现沿线或本实施例中沿扁平的聚焦区35的有利光强分)＝c|ρi|[0086]一种可替代的基于贝塞尔光束生成光面的方法记载在AlessandroZannotti；CorneliaDenz；MiguelA.Alonso；MarkR.Dennis:ShapingCausticsintoPropagation_InvariantLight,NatCommun11(1)pp.1_7.DOI:10.1038/s41467_020_[0088]下文示出了玻璃工件材料加工的测试结果。图15示出了用激光加工的工件1的侧狭缝16的形式的细长损伤区10。其他损伤区10还示出了由二次聚焦区域38造成的表面损[0089]本文所述的方法和设备特别地适合于将工件1分离成两个或更多个部件，以便例选地玻璃)制成的板形元件(scheibenfirmigesElement)8，具有两个相对的侧表面100、通过元件材料中形成等离子体而呈现材料改性，并且损伤区10从边缘表面18进入元件8方区35通常特别有利于产生凹形或凸形的边[0092]图19示出了光束的光束整形光学器件7，其用于产生这种具有弯曲的聚焦区35的指在一个空间方向(例如x方向)上具有恒定相位分布且在其垂直方向(y方向)具有非恒定相位分布(例如三次方分布(kubischeVerteilung))的相了光束整形光学器件7与其前方的待处理工件1。局部图(b)示出了这种装置可在垂直于光形光学器件包括作为光输出侧上最后一个元件的显微镜物镜75以及该显微镜物镜75上游聚焦前光束分布在光束整形光学器件7中被拉长的方向上聚焦区的大小进一步缩小。参照脉冲持续时间[ps]3脉冲持续时间[ps]3