不可見激光器系統(tǒng)及其光路可視化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種不可見激光器系統(tǒng)及其光路可視化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不可見激光器廣泛應(yīng)用于器件加工等領(lǐng)域。例如，在液晶顯示器(IXD)制作工藝中，諸如Nd:YAG激光器(波長(zhǎng)1.064 μ m)、CO2激光器(波長(zhǎng)10.6μπι)的不可見激光器經(jīng)常被用于切割玻璃基板，修復(fù)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(shí)以及出現(xiàn)加工不良時(shí)，需要工程人員調(diào)試激光器。然而，由于這種激光器發(fā)出的激光是不可見的，這給工程人員在調(diào)試激光器時(shí)帶來不便和輻射風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]圖1示出一種不可見激光器系統(tǒng)100的示意圖。不可見激光發(fā)生器110發(fā)出的不可見激光111經(jīng)過激光調(diào)節(jié)部件120，然后到達(dá)待加工物件130的表面。激光調(diào)節(jié)部件120被用于調(diào)節(jié)激光的行進(jìn)方向、發(fā)散角、束斑形狀等，并且可以包括偏轉(zhuǎn)單元、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(beam expanding telescope, BET)、會(huì)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(cè)儀(IR-Viewer)觀測(cè)和調(diào)試不可見激光111的光路。然而這種紅外觀測(cè)儀只能觀測(cè)光路的某一個(gè)點(diǎn)而無法看見和調(diào)試整個(gè)光路，調(diào)試過程非常耗時(shí)，并且輻射危險(xiǎn)性較大。
[0004]因此，本領(lǐng)域中存在對(duì)一種改進(jìn)的不可見激光器系統(tǒng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提出了一種不可見激光器系統(tǒng)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(gè)或多個(gè)。具體而言，根據(jù)本公開的不可見激光器系統(tǒng)及其光路可視化方法可以徹底消除不可見激光在調(diào)試過程中的輻射風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]在第一方面，本公開提供了一種不可見激光器系統(tǒng)，包括:產(chǎn)生不可見激光的不可見激光發(fā)生器；以及產(chǎn)生可見光的可見光發(fā)生器。所述不可見激光器系統(tǒng)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(jù)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(fēng)險(xiǎn)。在所述不可見激光器系統(tǒng)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(diào)試不可見激光的光路，避免了在調(diào)試過程中不可見激光無參照物調(diào)試的盲目性，提升了不可見激光調(diào)試的效率。再者，由于全部的不可見激光被引導(dǎo)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(qiáng)度，即，所述不可見激光器系統(tǒng)的器件加工性能不受任何負(fù)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(biāo)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(diào)試時(shí)，倍頻晶體才定位在不可見激光器的不可見光路中。當(dāng)倍頻晶體被移出不可見光路時(shí)，激光器的光路仍是不可見的，從而潛在地導(dǎo)致輻射危險(xiǎn)。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(gè)不可見光路的其中之一，而另一個(gè)不可見光路將潛在地導(dǎo)致輻射危險(xiǎn)。也就是說，這兩種情況都存在輻射危險(xiǎn)。
[0009]優(yōu)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(cè)面、垂直所述第一側(cè)面的第二側(cè)面和斜面，以及，所述第一側(cè)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(cè)面形成所述第一出射端。
[0010]根據(jù)本公開，全反射棱鏡被用于實(shí)施該光路可視化部件。利用光在全反射棱鏡內(nèi)部的全內(nèi)反射，將不可見激光轉(zhuǎn)向?yàn)槠叫杏诳梢姽猓纱诉_(dá)成本公開的目的。
[0011]優(yōu)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(cè)面垂直入射，在所述斜面全反射，并且在所述第二側(cè)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(cè)面垂直出射。
[0012]根據(jù)本公開，不可見激光在全反射棱鏡的第一側(cè)面垂直入射，在斜面全內(nèi)反射，并且在第二側(cè)面垂直出射，使得全部的不可見激光被引導(dǎo)至待加工物件的表面。同時(shí)，可見光在全反射棱鏡的斜面入射，入射角被調(diào)諧為使得可見光在斜面的折射角為45度，從而在第二側(cè)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(cè)面垂直出射，平行地被引導(dǎo)至待加工物件的表面，由此達(dá)成本公開的目的。
[0013]優(yōu)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(cè)面、垂直所述第一側(cè)面的第二側(cè)面和斜面。所述第二直角棱鏡具有第三側(cè)面、垂直所述第三側(cè)面的第四側(cè)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(cè)面與所述第三側(cè)面相對(duì)，以及所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面相對(duì)。所述第一側(cè)面形成所述第一入射端，所述第四側(cè)面形成所述第二入射端，以及所述第二側(cè)面形成所述第一出射端。
[0014]根據(jù)本公開，偏振分光鏡被用于實(shí)施該光路可視化部件。入射激光為偏振光時(shí)，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(dāng)調(diào)整入射光和偏振分光鏡的相對(duì)取向，可以將全部的入射激光偏轉(zhuǎn)以平行于出射可見光，由此達(dá)到本公開的目的。
[0015]優(yōu)選地，所述不可見激光可以在所述第一直角棱鏡的第一側(cè)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(cè)面垂直出射；以及所述可見光可以在所述第四側(cè)面垂直入射，并且至少部分在所述第二側(cè)面垂直出射。
[0016]根據(jù)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(cè)面垂直入射時(shí)，通過調(diào)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(cè)面出垂直出射。同時(shí)，可見光在第二直角棱鏡的第四側(cè)面垂直入射，從而至少部分地在所述第二側(cè)面垂直出射，由此達(dá)成本公開的目的。
[0017]優(yōu)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(jù)本公開，當(dāng)不可見激光為圓偏振光或者橢圓偏振光時(shí)，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(gè)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(zhuǎn)換為線偏振光，以便將全部的不可見激光從兩個(gè)斜面的界面反射后，經(jīng)由第一直角棱鏡的第二側(cè)面出射。應(yīng)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(jīng)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(shè)置其它光學(xué)元件。當(dāng)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(xué)元件。
[0019]優(yōu)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(jù)本公開，該相位延遲器可以為四分之一波