多焦点激光透镜 用多焦点激光透镜实现玻璃和蓝宝石激光切割 激光深度切割

维尔克斯光电光学方案的核心是衍射光学元件(DOE)，衍射光学元件是利用衍射光学的方法，通过对光学元件表面微结构的设计，实现特定激光光斑分布的光学元件，可以根据用户的需求定制光斑形状和能量分布。衍射光学元件的英文名称是Diffractive Optical Elements，简称为DOE。虽然衍射光学元件只有一层薄薄的表面微结构，但其能够获得正方形、圆形、矩阵、圆环、网格和企业LOGO等多种形状，并且能够实现能量分布控制、相位控制和超高均匀性等神奇的效果。

利用维尔克斯光电的衍射光学元件（DOE）实现激光精细加工:玻璃切割 蓝宝石切割 激光精密打孔 微米激光钻孔 高精度激光剥离 激光熔覆。针对玻璃和蓝宝石的切割，我们推荐使用激光多焦点透镜，克服传统激光切割方法的切割深度不够、容易裂纹、切口出厂等问题。针对精密激光打孔，我们有成熟的平顶光束整形镜方案，能够克服传统激光加工方法加工孔壁粗糙、对周围材料造成热损伤和加工效率低的缺点。维尔克斯光电提供用多焦点激光透镜实现玻璃和蓝宝石激光切割 激光深度切割的方案。

维尔克斯光电代理的以色列Holoor衍射光学元件DOE种类有：Beam Shaper / Top-Hat, Focal Beam Shaper, Angular Beam Shaper, Beam Shaper _ M Shape, Ring generator, Diffractive Axicon, Multi-Circles, Vortex Lens, Homogenizers, Diffusers, Beam Splitters, 1D Beam Splitter, 2D Beam Splitter, Custom Beam Splitter, Gratings, Beam Samplers, Beam Foci, Multifocal Lenses, Elongated Focus, Extended Focus, Dual Wavelength Lens。

用激光多焦点透镜实现对玻璃、蓝宝石的激光切割

目前，市场对于玻璃和蓝宝石切割的需求越来越多，对切割的效果也提出了越来越高的要求——强度高、边缘效果好，同时锥度趋向于0°。目前的激光设备商对达到这么高的要求和保证成品率还有一定的，原先的方案显然无法满足这一要求，新的解决方案需求迫在眉睫。激光多焦点透镜无疑是一个很好的选择。

激光隐形切割及其局限性

隐形切割是一种常用的激光切割玻璃和蓝宝石的方法。激光隐形切割的原理是将短脉冲激光光束透过切割材料表面聚焦在材料中间，由于短脉冲激光瞬时能量极高，在材料中间形成改质层，然后通过外部施加压力使芯片分开。激光隐形切割具有切割速度快、切割不产生粉尘、无切割基材耗损、所需切割道很小、完全干制程等诸多优势。目前激光隐形切割技术广泛应用于LED芯片、MEMS芯片、FRID芯片、SIM芯片、存储芯片等诸多晶圆的切割，如图2以硅衬底MEMS晶圆为例，可以看到隐形切割的芯片几乎没有崩边和机械损伤。

隐形切割也有它的局限性，由于隐形切割需要将特定波长的激光聚焦于物质的内部，所切割的物质必须对特定波长的激光具有较大的透射率，另外需要切割道内光滑以防止对照射的激光形成漫反射。目前隐形切割能够切割Si、SiC、GaAS、LiTaO3、蓝宝石、玻璃等材料。维尔克斯光电提供用多焦点激光透镜实现玻璃和蓝宝石激光切割 激光深度切割的方案。

激光表面烧蚀切割及其局限性

　　表面烧蚀切割是较为普遍的激光切割工艺，其原理是将激光聚焦于所需材料的表面，聚焦的地方吸收激光能量后形成去除性的融化和蒸发，在切割表面形成一定深度的"V"型口，然后通过外部施加压力使芯片分开。

激光表面切割具有更强的通用性，使用超短脉冲激光进行表面切割能够很好的将热影响区域控制在很小的范围内。目前该激光切割技术广泛应用于GPP工艺的晶圆、四元LED晶圆等晶圆的切割中。如图4以四元LED芯片为例，激光表面切割能够有较好的切割面。

对比隐形切割技术，激光表面切割的工艺窗口更宽，但是它也有不足之处：

　　1. 切割效率往往低于隐形切割；

　　2. 部分晶圆切割前需要涂覆保护液，切割完后需要清洗保护液；

　　3. 晶圆越厚需要切割越深，表面的开口就越大，热影响区也就越大。

玻璃和蓝宝石的切割还需考虑以下问题：

切割有机玻璃的设备不能用来切割石英玻璃毕竟两种玻璃的性状完全不同石英玻璃可以用短波长的紫外激光切割 但由于紫外波段的激光功率都不大 所以目前激光切割石英玻璃的工艺

几乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收层所吸收，应力引致的断裂深度可达100微米到数毫米，意味着使用激光法可一步切割深度为100微米到数毫米的玻璃。  

采用维尔克斯光电多焦点激光透镜方案解决激光切割玻璃、蓝宝石的问题：

采用维尔克斯光电多焦点激光透镜，配以专门的光学设计，切割玻璃或蓝宝石的时候就能得到边缘光滑、无挂渣、无毛刺和切割面几乎无坡度的效果，把加工质量提升一个等级，满足越来越精益的产品需求。

所谓激光多焦点透镜，是一种衍射光学元件，也称为DOE（Diffractive Optical Elements）。多焦点激光透镜（Multifocal lens）的功能是使入射激光在传播方向上同时形成多个焦点的光学元件，焦点数量和焦点间距都可通过透镜设计来控制，从而满足某些特殊场合的应用，特别是激光蓝宝石切割和激光玻璃切割。

采用激光多焦点透镜能够在切割材料是形成一个更长的“焦深”，新的焦深长度可认为是Z前端焦点到Z后端焦点的距离，范围可以从10μm到2mm，甚至更大。相当于对材料有一个较深的切割深度，同时在切割深度上能量分布大体均匀，这样就容易得到较好的切割效果。

传统的激光切割方法只能对材料的表面起作用，而多焦点透镜方法则是深入材料内部，在一个纵深上同时切割。传统的方法类似于用玻璃刀在玻璃表面画线，然后掰开，多焦点方法更像是用剪刀划开一道很深的口子，然后再分离开，显然后一种方法会具有明显更好的加工效果。

激光多焦点透镜的效果还受到光学系统焦距和被切割材料折射率的影响，主要是会改变焦点之间的距离。同时多焦点透射的选择和应用还受到一些其它因素的影响。维尔克斯光电提供的方案。

维尔克斯光电多焦点激光透镜DOE的参数

维尔克斯光电多焦点激光透镜DOE的特点：

适用于单模或多模激光输入

高能量阈值/高损伤阈值，适用于大功率激光器

可选择玻璃和塑料材质

GX率，高衍射效率

任意的激光焦点数量，任意激光焦点数

可选择是否镀增透膜

覆盖紫外到红外的所有激光波段，193nm to 10.6um

维尔克斯光电多焦点激光透镜DOE的应用：

平行激光材料加工

激光过程监控/监测

激光光谱学

显微镜

激光度量学

科研，各种激光科学应用

玻璃激光切割、蓝宝石激光切割的另一种选择——长焦深透镜

长焦深激光透镜 (Beam Focus Elongated Focus)的作用是使入射激光产生一个很长的焦点。普通的激光焦点能量非常集中，长度和宽度都有限，而通过长焦深激光透镜可把激光焦点拉长为原来的几十倍至上百倍，同时宽度基本保持不变。这种长焦深的激光光斑在激光材料加工等领域有重要应用。维尔克斯光电供应Holoor激光焦点控制透镜 聚焦控制衍射光学元件

用于GX激光打标系统的激光分束器

激光光束分束器是使一束激光光束分解为多个激光光束的元件，被分解的激光光束虽然每束光的功率降低，但直径、波形完全和入射光相同。被分解的激光光束分布可以是一维的、二维的或者是任意定制图形。从而在同一焦平面上形成多个激光光斑或激光线。利用激光分束器，可以把原本激光单点打标变成多点同时打标，从而大大提高激光加工的效率。

激光分束器也称为激光分束镜，包括一维激光分束镜、二维激光分束镜。