用于激光加工工件的设备和方法与流程

1.本发明涉及一种用于在加工平面中激光加工工件的设备。
2.本发明还涉及一种用于在加工平面中激光加工工件的方法。


背景技术：


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种如开头所说明的方法，借助于该方法，可以以更少数量的工作步骤和/或在更短的加工时长内在工件上形成多个倒角的改性区域。
4.根据本发明，该目的在如开头所说明的设备中以下述方式实现：所述设备包括：第一激光加工单元，所述第一激光加工单元用于形成沿第一主延伸方向延伸的第一聚焦区；以及至少一个另外的激光加工单元，所述至少一个另外的激光加工单元用于形成沿横向于第一主延伸方向定向的至少一个另外的主延伸方向延伸的至少一个另外的聚焦区，所述第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区平行于加工平面地以工作距离彼此间隔开，第一激光加工单元与第一聚焦区以及所述至少一个另外的激光加工单元与所述至少一个另外的聚焦区各自可沿平行于加工平面定向的进给方向运动，并且工件由对激光束而言透光的材料制成，由所述激光束分别形成第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区。
5.使用根据本发明的设备，尤其是在工件的一个加工部位处可以产生多个改性区域，这些改性区域横向于并且特别地垂直于加工平面定向，并且特别地，在这些改性区域中，工件的材料是可分离的。由此例如可将以下工件部段从工件分离下来，这些工件部段在分离区域中具有横向于并且特别是垂直于加工平面定向的多个分离面。特别地，这些分离面具有与聚焦区相对应的几何形状。
6.由于第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元以工作距离间隔开，因此特别地可以使用第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区来获得工件的准同步加工和/或在时间上错开的加工。特别地，在此，不再需要使用不同的设备来沿着彼此横向地定向的加工线形成材料改性部。
7.举例来说，工作距离大于或等于要从工件分离的工件部段的在加工平面中的长度或宽度。
8.原则上，可以提供多个另外的聚焦区，在此，每个另外的聚焦区特别地配属有一个另外的主延伸方向。
9.在目前的情况下，所述至少一个另外的激光加工单元应该例如理解为第二激光加工单元和/或第三激光加工单元。在目前的情况下，所述至少一个另外的聚焦区应该例如理解为第二聚焦区和/或第三聚焦区。
10.第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区并非必须笔直地构造；替代地，它们也可以具有例如弯曲形状。
11.特别地，聚焦区的主延伸方向应该理解为延伸穿过聚焦区的起点和终点的直线的
方向。
12.举例来说，工作距离为至少1mm和/或至多100cm。
13.可以有利的是，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元布置成面对工件的同一外侧面。由此，特别地可以实现设备的技术上简单的结构。
14.出于同样的原因，可以有利的是，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区通过工件的同一外侧面耦入到工件中或能够通过工件的同一外侧面耦入到工件中。
15.特别地，从同一方向将第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区耦入到工件中。
16.特别地，“在加工平面中激光加工工件”应该理解为意指平行于加工平面和/或沿着加工平面在进给方向上加工工件。特别地，第一主延伸方向和/或所述另外的主延伸方向各自横向于或垂直于加工平面定向。
17.特别地，在工件的激光加工期间，形成横向于或垂直于加工平面延伸(也就是说，特别地以在工件的深度方向上的方向分量延伸)的材料改性部。
18.举例来说，工件平行于加工平面延伸。
19.举例来说，工件的长度方向和/或宽度方向平行于加工平面定向。
20.举例来说，工件的深度方向垂直于加工平面定向。
21.举例来说，第一主延伸方向平行于或横向于工件的深度方向定向。
22.举例来说，加工平面平行于或至少近似平行于工件的面对第一激光加工单元和/或第二激光加工单元的外侧面定向。
23.举例来说，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元平行于加工平面地彼此间隔开地布置。
24.举例来说，第一激光加工单元和第一聚焦区以及所述至少一个另外的激光加工单元和所述至少一个另外的聚焦区可相对于工件在进给方向上运动和/或可相对于工件平行于加工平面运动。
25.举例来说，工件呈板状和/或扁平地构造。
26.可以有利的是，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元彼此机械耦合和/或在控制技术上耦合，使得第一激光加工单元和第一聚焦区的运动为一方以及所述至少一个另外的激光加工单元和所述至少一个另外的聚焦区的运动为另一方在共同的进给方向上进行。由此，可以实现工件的不同空间区域的同步加工和/或在时间上错开的加工。
27.出于同样的原因，可以有利的是，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元彼此机械耦合和/或在控制技术上耦合，使得第一激光加工单元和第一聚焦区的运动为一方以及所述至少一个另外的激光加工单元和所述至少一个另外的聚焦区的运动为另一方沿着彼此平行地定向的加工轮廓和/或沿着彼此平行错开的加工轮廓进行。
28.特别地，可以设置，所述设备包括固持装置，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元布置在该固持装置上，其中第一激光加工单元与第一聚焦区以及所述至少一个另外的激光加工单元与所述至少一个另外的聚焦区可借助于该固持装置在共同的进给方向上运动。由此，可以例如以技术上简单的方式实现第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元的机械耦合。
29.举例来说，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元各自具有壳
体，借助于该壳体，第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元布置在固持装置上和/或紧固到固持装置。
30.举例来说，所述另外的主延伸方向相对于第一主延伸方向以至少1
°
和/或至多89
°
的角度定向。
31.可以有利的是，就垂直于加工平面定向的深度方向而言，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区有部分区段布置在相同的位置，和/或，就垂直于加工平面定向的深度方向而言，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区有部分区段布置在不同的位置。由此，可以在工件的不同深度区段处例如沿着相对于彼此不同定向的加工线产生材料改性部。
32.举例来说，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言有部分区段重叠。
33.举例来说，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言彼此相邻。特别地，第一聚焦区与所述至少一个另外的聚焦区之间在深度方向上的最小距离不超过第一聚焦区的长度的10％。
34.特别地，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区在共同的平面中延伸，该平面特别是垂直于加工平面定向。
35.可以有利的是，所述设备包括用于调设第一聚焦区与所述至少一个另外的聚焦区之间和/或第一激光加工单元与所述至少一个另外的激光加工单元之间的平行于加工平面定向的工作距离的调设装置，其中特别地，可平行于与加工平面平行的长度方向以及平行于与加工平面平行的宽度方向调设工作距离。由此，特别地可以调设加工线在工件的材料上的相应的长度。举例来说，在工件的确定的加工部位处，可以相对于借助于第一聚焦区产生的加工线和/或分离线的长度来调设借助于所述至少一个另外的聚焦区产生的加工线和/或分离线的相应长度。
36.可以设置，可调设第一聚焦区与相应的多个另外的聚焦区之间的相应不同的工作距离。
37.特别地，选择一个或多个工作距离，使得在工件的加工部位和/或在分离区域形成目标几何形状。
38.特别地，在第一聚焦区朝所述至少一个另外的聚焦区的方向(假想的)移位工作距离的情况下，以下中的至少一项适用：
[0039]-所述至少一个另外的聚焦区或全部的另外的聚焦区关于第一聚焦区所在的平面全部在特定一侧延伸或有60％以上在特定一侧延伸；
[0040]-第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区彼此相邻和/或至少区段地重叠；
[0041]-第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区形成空间上连续的区域。
[0042]
特别地，由此在确定的加工部位处形成工件的材料的就深度方向而言在空间上连贯的加工。
[0043]
可以有利的是，所述设备包括用于分别调设第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言的工作位置的调设装置。举例来说，由此可将第一聚焦区和至少一个另外的聚焦区适配于工件深度和/或工件厚度。此外，由此例如可将第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区相对彼此定位，以平行于深度方向调设到目标几何形状。
[0044]
特别地，当激光加工工件时，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区的就深度方向而言的相应工作位置是恒定的或至少近似恒定的。
[0045]
可以有利的是，借助于第一激光加工单元形成的第一聚焦区具有准非衍射光束轮廓和/或类贝塞尔光束轮廓。由此，可以以技术上简单的方式实现平行于工件深度方向拉长的聚焦区。
[0046]
准非衍射光束和/或类贝塞尔光束特别是应理解为以下光束，在所述光束中，横向强度分布是传播不变的。横向强度分布特别是要理解为在垂直于光束主传播方向定向的横截面平面中的强度分布。特别地，在准非衍射光束和/或类贝塞尔光束的情况下，横向强度分布沿光束的纵向方向和/或光束传播方向基本上是恒定的。
[0047]
可以设置，第一聚焦区借助于至少两个彼此平行地定向的准非衍射光束和/或类贝塞尔光束形成。由此，例如可以形成具有非对称光束横截面的第一聚焦区。
[0048]
可以有利的是，借助于第一激光加工单元形成的第一聚焦区在平行于加工平面的横截面中是非对称的并且特别是椭圆的。由此，特别地，可以在借助于激光加工形成材料改性部时控制工件材料中裂纹的形成。
[0049]
可以有利的是，所述设备具有用于对第一聚焦区的横截面的最大直径的取向在加工平面中进行旋转的调设装置，并且特别地，该最大直径可借助于所述调设装置平行于进给方向取向、特别是自动平行于进给方向取向。由此，特别地，可以在工件材料的激光加工期间获得裂纹的基本上平行于进给方向的受控取向。特别地，这能够实现材料的优化分离。
[0050]
举例来说，第一聚焦区的横截面的最大直径围绕垂直于加工平面的旋转轴线旋转。
[0051]
可以有利的是，借助于所述至少一个另外的激光加工单元形成的所述至少一个另外的聚焦区通过将激光束分成多个子光束而形成，其中，这些子光束对应地聚焦在所述至少一个另外的聚焦区的相互相邻的子区域中。这使得可以以技术上简单的方式实现具有可定义的三维几何形状的聚焦区。
[0052]
然后，可以设置，子光束各自具有两种不同偏振状态中的一种偏振状态，其中具有相应不同的偏振状态的这些子光束聚焦在所述至少一个另外的聚焦区的彼此相邻的这些子区域中。
[0053]
可以有利的是，所述设备包括用于将第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区围绕横向于或垂直于或平行于加工平面定向的旋转轴线旋转的调设装置，并且特别地，可借助于所述调设装置调设到并且特别地可借助于调设装置自动调设到所述至少一个另外的聚焦区的相对于进给方向成固定角度的取向。旋转轴线不必相对于所述至少一个另外的聚焦区对称地定位。举例来说，为了在不同的进给方向上加工工件，可以借助于所述调设装置来调设所述至少一个另外的聚焦区相对于第一聚焦区的取向。
[0054]
特别地，进给方向垂直于所述至少一个另外的聚焦区定向。
[0055]
可以有利的是，所述设备具有耦入装置，所述耦入装置用于将输入激光束耦入到第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元中，借助于耦入装置来将输入激光束分成用于耦入到第一激光加工单元中的第一子光束以及用于耦入到所述至少一个另外的激光加工单元中的至少一个另外的子光束。举例来说，由此，所述设备可以使用单个激光源来运行。
[0056]
特别地，可以设置，输入激光束至少区段地由光纤引导和/或耦入。
[0057]
原则上也可能的是，将分别来自单独激光源的各一激光束耦入到第一激光加工单元和所述至少一个另外的激光加工单元中。
[0058]
可以有利的是，耦入装置包括用于将输入激光束分成第一子光束和所述至少一个另外的子光束的偏振分束器装置。这使得可以以技术上简单的方式实现输入激光束的分解。
[0059]
举例来说，第一子光束和所述至少一个另外的子光束的相应偏振可借助于耦入装置调设。
[0060]
举例来说，第一子光束和所述至少一个另外的子光束的相应强度和/或相应功率可借助于耦入装置调设。
[0061]
在一个实施例中，借助于所述至少一个另外的激光加工单元形成具有第二主延伸方向的第二聚焦区以及具有第三主延伸方向的第三聚焦区，其中第二主延伸方向和第三主延伸方向各自横向于第一主延伸方向定向。在该实施例中，示例性地形成两个另外的聚焦区，即第二聚焦区和第三聚焦区。
[0062]
特别地，在此，第二聚焦区和第三聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言彼此间隔开地布置，和/或第一聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言布置在第二聚焦区与第三聚焦区之间。
[0063]
特别地，可以设置，当沿深度方向加载工件的材料时，第二聚焦区和第三聚焦区各自在工件的一个外侧与第一聚焦区之间延伸。
[0064]
特别地，第一聚焦区就深度方向而言在第二聚焦区与第三聚焦区之间延伸并且特别是完全在第二聚焦区与第三聚焦区之间延伸。
[0065]
特别地，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区的组合从工件的第一外侧面延伸到工件的第二外侧面，该第二外侧面在深度方向上与第一外侧面间隔开。
[0066]
可以有利的是，第二聚焦区和第三聚焦区就平行于加工平面的宽度方向和/或长度方向而言至少区段地布置在相同的位置。特别地，由此，可以实现用第二聚焦区和第三聚焦区对工件的材料进行在时间上同步的加工。
[0067]
作为其替代方案，可以设置，第二聚焦区和第三聚焦区就平行于加工平面的宽度方向和/或长度方向而言彼此间隔开地布置。举例来说，在此，第一聚焦区布置在第二聚焦区与第三聚焦区之间。举例来说，由此，可以实现用第一聚焦区、第二聚焦区和第三聚焦区对工件的材料进行在时间上错开的加工。
[0068]
在一个实施例中，所述设备包括单个第一激光加工单元和/或单个另外的激光加工单元，特别地借助于所述另外的激光加工单元形成具有第二主延伸方向的第二聚焦区以及具有第三主延伸方向的第三聚焦区，第二主延伸方向和第三主延伸方向各自横向于第一主延伸方向定向，并且第二聚焦区和第三聚焦区就平行于加工平面的宽度方向和/或长度方向而言至少区段地布置在相同的位置处。在本实施例中，示例性地借助于所述另外的激光加工单元形成两个另外的聚焦区，即第二聚焦区和第三聚焦区。
[0069]
特别地，在投影到加工平面上的情况下，第二聚焦区和第三聚焦区重叠。
[0070]
在实施例中，所述设备包括单个第一激光加工单元和/或第二激光加工单元和第三激光加工单元，特别地，借助于第二激光加工单元形成第二聚焦区并且借助于第三激光
加工单元形成第三聚焦区，第二聚焦区和第三聚焦区各自横向于第一聚焦区定向，并且第二聚焦区和第三聚焦区就平行于加工平面的宽度方向和/或长度方向而言彼此间隔开地布置。例如，在该实施例中存在两个另外的激光加工单元和两个另外的聚焦区。
[0071]
根据本发明，提供了一种用于激光加工工件的方法，其中，借助第一激光加工单元形成沿第一主延伸方向延伸的第一聚焦区，并且借助至少一个另外的激光加工单元形成沿横向于第一主延伸方向定向的另外的主延伸方向延伸的至少一个另外的聚焦区，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区平行于加工平面地以工作距离彼此间隔开，以第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区加载工件，第一激光加工单元与第一聚焦区以及所述至少一个另外的激光加工单元与所述至少一个另外的聚焦区各自相对于工件在平行于加工平面定向的进给方向上运动，并且工件由对分别形成第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区的激光束而言透光的材料制成。
[0072]
根据本发明的方法特别地具有根据本发明的设备的一个或多个特征和/或优点。
[0073]
特别地，根据本发明的方法可借助于根据本发明的设备来实施。特别地，根据本发明的设备执行根据本发明的方法。
[0074]
可以有利的是，在时间上错开地以第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区在确定的加工部位加载工件。举例来说，由此，在一确定的加工部位处可以相对于垂直于加工平面定向的加工线在时间上错开地产生沿着横向于加工平面定向的加工线的材料改性部。
[0075]
举例来说，工件在确定的加工部位处首先被所述至少一个另外的聚焦区加载，然后被第一聚焦区加载，或者反之。
[0076]
可以有利的是，借助所述至少一个另外的激光加工单元形成第二聚焦区和第三聚焦区，第二聚焦区和第三聚焦区各自横向于第一聚焦区定向，第二聚焦区和第三聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言彼此间隔开地布置，和/或第一聚焦区就垂直于加工平面定向的深度方向而言布置在第二聚焦区与第三聚焦区之间。
[0077]
可以有利的是，在确定的加工部位处同时以第二聚焦区和第三聚焦区加载工件，并且在该加工部位处相对于以第二聚焦区和第三聚焦区加载工件在时间上错开地以第一聚焦区加载工件。
[0078]
举例来说，在确定的加工部位处以第一聚焦区加载工件与以所述至少一个另外的聚焦区加载工件之间的时间差的数值与工作距离和进给速度的商(在进给速度和进给方向恒定的情况下)相对应。
[0079]
在一个实施例中，可以设置，分别在时间上错开地以第一聚焦区、第二聚焦区和第三聚焦区加载工件，特别地，以第一聚焦区加载工件在时间上处于以第二聚焦区加载工件和以第三聚焦区加载工件之间。
[0080]
特别地，根据本发明的设备和/或根据本发明的方法具有下面阐述的特征中的一个或多个。
[0081]
特别地，第一激光加工单元在进给方向上的运动引起第一聚焦分布在进给方向上的对应运动。
[0082]
特别地，所述至少一个另外的激光加工单元在进给方向上的运动引起所述至少一个另外的聚焦分布在进给方向上的对应运动。
[0083]
举例来说，第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区各自笔直地和/或细长地
和/或线状地和/或拉长地构造。
[0084]
特别地，第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区各自平行于一直线延伸。
[0085]
特别地，第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区各自形成用于激光加工工件的在空间上连续的相互作用区域，其中，特别是能够通过以相互作用区域加载工件的材料而在相互作用区域形成局部材料改性部，借助所述局部材料改性部可实现材料的分离。原则上，第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区可以具有零点(nullstellen)和/或中断部，特别地与第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区的(总)长度相比，这些零点和/或中断部是小的。
[0086]
特别地，通过工件相对于第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区的相对运动，沿着配属于第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区的加工线和/或加工面在工件的材料中形成材料改性部。
[0087]
特别地，可以设置，通过借助于第一聚焦区和所述至少一个另外的聚焦区沿着加工线和/或加工面形成材料改性部，工件是可分离的或工件被分离。
[0088]
可以有利的是，通过施加热载荷和/或机械应力和/或通过借助于至少一种湿化学溶液进行蚀刻，工件的材料沿着加工线和/或加工面是可分离的或工件的材料沿着加工线和/或加工面被分离。举例来说，蚀刻在超声辅助的蚀刻槽中进行。
[0089]
特别地，可以设置，输入激光束是脉冲激光束或超短脉冲激光束。举例来说，第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区借助于脉冲激光束或超短脉冲激光束形成。
[0090]
可以设置用于空间分辨式脉冲控制(特别是包含按需脉冲puls-on-demand)的控制电子器件，以控制用于提供输入激光束的激光源。
[0091]
特别地，设置用于工件的工件夹持部，所述工件夹持部特别地具有非反射和/或强散射表面。
[0092]
特别地，可以设置，所述设备包括激光源，该激光源用于提供输入激光束，所述输入激光束用于耦入到第一激光加工单元中以及耦入到所述至少一个另外的激光加工单元中，其中，特别是借助于激光源提供脉冲激光束或超短脉冲激光束。
[0093]
输入激光束的波长例如为至少300nm和/或为至多1500nm。波长例如为515nm或1030nm。
[0094]
特别地，输入激光束具有至少1w至1kw的平均功率。例如，输入激光束包括脉冲能量为至少10μj和/或为至多50mj的脉冲。可以设置，输入激光束包括单脉冲或脉冲串，其中脉冲串具有2个至20个子脉冲以及特别是具有大约20ns的时间间隔。
[0095]
透光的材料应特别是理解为以下材料，第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区的激光能量的至少70％、特别是至少80％、特别是至少90％透射过所述材料。
[0096]
例如，工件的材料是玻璃材料或包括玻璃材料。
[0097]
为了确定第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区的空间尺寸，例如相应的长度和/或相应的直径，以经修改的强度分布考虑第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区，经修改的强度分布仅包含位于特定强度阈值之上的强度值。在此，强度阈值例如选择成，使得低于该强度阈值的值具有以下这么低的强度，该强度不再跟与材料的用于形成材料改性部的相互作用相关。强度阈值例如是实际强度分布的全局强度最大值的50％。相应聚焦区的长度、相应聚焦区的直径应对应地理解为：基于经修改的强度分布，相应聚焦区沿
着聚焦区的纵向中轴线的最大的延伸长度和/或最大延伸尺度的长度、相应聚焦区在垂直于纵向中轴线定向的平面中的最大的延伸长度和/或最大延伸尺度的长度。
[0098]
第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区应特别分别理解为高于所提到的强度阈值的强度的在空间上连续的区域，其中该区域能够具有空间范围不超过第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区的最大延伸尺度和/或最大长度的10％且特别地不超过其5％的中断部。
[0099]
第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区的这种中断部例如是由于下述原因而形成：第一聚焦区和/或所述至少一个另外的聚焦区是通过激光束分成多个子光束并且子光束聚焦到相互相邻的子区域中而形成。由此聚焦区通过相互间隔开的聚焦光点的排列而产生。
[0100]
如果存在具有比上面提到的中断部大的中断部的强度分布，则这种强度分布应特别是理解为不同的聚焦区。
[0101]
特别地，表述“近似”和“至少近似”通常应理解为意指不超过10％的偏差。除非另有说明，否则表述“近似”和“至少近似”应理解为特别是意指实际值和/或距离和/或角度与理想值和/或距离和/或角度的偏差不超过10％。
附图说明
[0102]
以下对优选实施例的描述用于结合附图更详细地解释本发明，
[0103]
在附图中：
[0104]
图1示出了用于激光加工工件的设备的第一示例性实施例，所述设备具有第一激光加工单元和第二激光加工单元；
[0105]
图2示出了用于激光加工工件的设备的另一示例性实施例，所述设备具有第一激光加工单元、第二激光加工单元和第三激光加工单元；
[0106]
图3a示出了第一聚焦区的示例在平行于第一聚焦区的主延伸方向定向的xz平面中的模拟强度分布的横截面图示；
[0107]
图3b示出了根据图3a的第一聚焦区在垂直于主延伸方向定向的xy平面中的强度分布的横截面图示；
[0108]
图4a示出了第一聚焦区的另一示例在平行于第一聚焦区的主延伸方向定向的xz平面中的模拟强度分布的横截面图示；
[0109]
图4b示出了根据图4a的聚焦区在垂直于主延伸方向定向的xy平面中的强度分布的横截面图示；
[0110]
图5a示出了第二聚焦区和第三聚焦区的示例分别在平行于第二聚焦区和第三聚焦区的相应主延伸方向定向的yz平面中的模拟强度分布的横截面图示；
[0111]
图5b示出了第二聚焦区的示例在平行于第二聚焦区的主延伸方向定向的yz平面中的模拟强度分布的横截面图示；
[0112]
图5c示出了第三聚焦区的示例在平行于第三聚焦区的主延伸方向定向的yz平面中的模拟强度分布的横截面图示；
[0113]
图6示出了借助于所述设备加工并随后分离的工件部段在平行于工件的宽度方向和长度方向定向的xy平面中的示意性横截面图示；
[0114]
图7示出了根据图6的工件部段在平行于工件深度方向定向的yz平面中的示意性横截面图示；
[0115]
图8示出了工件的一个区段在yz平面中的示意性横截面图示，该区段通过借助于第二聚焦区和第三聚焦区加载而改性；
[0116]
图9示出了工件的一个区段在yz平面中的示意性横截面图示，在已经由第二聚焦区和第三聚焦区改性的加工部位处由第一聚焦区对该区段进行改性；
[0117]
图10示出了工件的根据图9的区段的示意性横截面图示，其中示出了用于形成第一聚焦区的子光束的光束路径；以及
[0118]
图11示出了工件的一个区段在yz平面中的示意性横截面图示，在该区段处，通过以将弯曲的聚焦区加载材料而沿着弯曲的加工线形成材料改性部。
[0119]
在所有示例性实施例中，相同或具有等效功能的元件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
[0120]
用于激光加工工件的设备的第一示例性实施例在图1中示出，且在该图中用10表示。借助设备10可以在工件14的材料12上产生会使材料弱化的局部材料改性部、比如亚微米级或原子级缺陷。在所产生的材料改性部处，可以将工件14例如在后续步骤中分离成不同的工件部段，或者可以例如将工件部段从工件14分离。
[0121]
特别地，设备10包括用于提供输入激光束18的激光源16(在图1简示)。输入激光束18特别是脉冲激光束和/或超短脉冲激光束。例如，输入激光束18是高斯光束和/或具有衍射光束轮廓。
[0122]
在根据图1的示例性实施例中，设备10包括第一激光加工单元20以及与第一激光加工单元20间隔开地布置的第二激光加工单元22。
[0123]
设备10例如包括耦入装置24，以用于将输入激光束18耦入到第一激光加工单元20和第二激光加工单元22中。使用所述耦入装置24，输入激光束18被分解成用于耦入到第一激光加工单元20的第一子光束26以及用于耦入到第二激光加工单元22的第二子光束28。
[0124]
替代于此地，也可以将来自相互不同的激光源的分别彼此不同的激光束耦入到第一激光加工单元20和第二激光加工单元22中。在此，例如为第一激光加工单元20和第二激光加工单元22分别提供单独的激光源。
[0125]
在根据图1的示例性实施例中，通过偏振分束来分解输入激光束18。耦入装置24包括用于调设输入激光束18的偏振方向的偏振元件30。特别地，偏振元件30是延迟板或包括延迟板，例如半波片或四分之一波片。
[0126]
该偏振元件30布置在输入激光束18的光束路径中。在穿过偏振元件30之后，输入激光束例如具有线性偏振，该线性偏振具有限定的偏振方向。原则上，也可以借助于偏振元件30产生圆偏振光或椭圆偏振光。
[0127]
此外，耦入装置24包括偏振分束元件32，以用于将输入激光束18分成第一子光束26和第二子光束28。就输入激光束18的光束传播方向34而言，该偏振分束元件32布置在偏振元件30的下游。举例来说，偏振分束元件32布置在第一激光加工单元20上。
[0128]
借助偏振分束元件32，基于输入激光束18的偏振方向将所述输入激光束分成第一子光束26和第二子光束28。特别地，通过借助于偏振元件30调设偏振方向，可调设第一子光
束26相对于第二子光束28的强度。
[0129]
举例来说，第一子光束26通过输入激光束18在偏振分束元件32处的部分反射而形成，并且被偏转和/或耦入到第一激光加工单元20中。举例来说，第二子光束28通过输入激光束18的部分透射而形成，并且被传导至第二激光加工单元22。
[0130]
特别地，为了将第二子光束28偏转和/或耦入到第二激光加工单元22中，设有反射镜元件36，反射镜元件36例如布置在第二激光加工单元22上。
[0131]
使用第一激光加工单元20将第一子光束26成像到第一聚焦区38中，第一聚焦区38(图3a、图3b以及图4a、4b)具有准非衍射光束轮廓和/或类贝塞尔光束轮廓。特别地，第一聚焦区38以细长方式和/或以拉长方式和/或作为直线形成。
[0132]
关于准非衍射光束的形成和性质，参考以下书籍：“structured light fields：applications in optical trapping,manipulation and organisation[结构光场：光学捕获、操纵和组织中的应用]”，m.springer science&business media[施普林格科学与商业媒体](2012)，isbn 978-3-642-29322-1，并且特别地参考第5章：“non-diffracting beams for the three-dimensional moulding of matter[用于物质的三维造型的非衍射光束]”。在此明确引用其全部内容。
[0133]
为了形成第一聚焦区38，第一激光加工单元20例如包括轴棱镜元件(未示出)。
[0134]
第一聚焦区38具有第一主延伸方向40，第一聚焦区38沿所述第一主延伸方向延伸。在所示的示例中，所述第一主延伸方向40垂直于加工平面42(在图1简示)定向，可借助于设备10在所述加工平面中对工件14进行加工。
[0135]
举例来说，工件14具有板状形式并且平行于加工平面42延伸。特别地，为了工件14在设备10上的适当布置和/或固定，设有工件固持器(未示出)。
[0136]
举例来说，工件14的长度方向x和宽度方向y平行于加工平面42定向，而工件14的深度方向z垂直于加工平面42定向。因此，在所示的示例中，第一聚焦区38的第一主延伸方向40平行于深度方向z定向。
[0137]
图3a和图3b中示出了第一聚焦区38的示例，其中图3a展示了在平行于第一主延伸方向40定向的xz平面中的强度分布。在所示的灰度值表示中，较亮的灰度值表示较高的强度。
[0138]
第一聚焦区38特别地应理解为意指全局的最大强度分布部50，该最大强度分布部特别地具有空间上连续的形式。特别地，只有该全局的最大强度分布部50跟与工件14的要加工的材料12的相互作用相关。
[0139]
最大强度分布部50例如被次级强度分布部52包围，该次级强度分布部尤其出现在第一聚焦区38的实际实现期间。这些次级强度分布部52特别是布置在最大强度分布部50周围和/或与最大强度分布部50间隔开。次级强度分布部52例如是次级最大值或包括次级最大值。
[0140]
次级强度分布部52对于激光加工工件14是不重要的，因为由于强度较低而与工件14的材料12没有相互作用和/或相互作用小到可忽略不计。特别地，不能借助于次级强度分布部52形成适合于加工材料12并且特别是合适于分离材料的材料改性部。
[0141]
图3b示出了图3a中所示的第一聚焦区38在垂直于第一主延伸方向40定向的xy平面中的横截面。在所示的示例中，第一聚焦区38具有对称横截面。特别地，第一聚焦区38的
直径d0在位于xy平面中的任何方向上都是相同的。第一聚焦区38在垂直于第一主延伸方向40定向的横截面中例如构造成圆形。
[0142]
替代于此地，可以设置，借助于第一激光加工单元20产生的第一聚焦区38在xy平面中具有非对称横截面(图4a和图4b)。
[0143]
为此，第一聚焦区38例如借助于两个平行的准非衍射光束和/或类贝塞尔光束形成(图4a)。两个光束相对于彼此定向成，使得这两个光束至少部分地重叠，并且由此形成空间上连续的聚焦区。
[0144]
在根据图4a和图4b的示例中，以类似于关于图3a和图3b解释的示例的方式，第一聚焦区38应理解为意指最大强度分布部50。对于与工件14的材料的相互作用而言，次级强度分布部52可忽略不计。
[0145]
在根据图4a和图4b的示例中，第一聚焦区38在垂直于第一主延伸方向40定向的xy平面中具有非对称横截面，也就是说，特别地，第一聚焦区38的直径的数值对于位于xy平面中的不同方向而言是不同的和/或并非对位于xy平面中的每个方向都是相同的。
[0146]
在图4b所示的示例中，第一聚焦区38具有最大直径d
max
，该最大直径例如平行于长度方向x定向。
[0147]
第一聚焦区38的长度l例如为微米量级，例如300μm至2000μm。在所示的示例中，该长度l平行于第一主延伸方向40定向。
[0148]
直径d0或者说最大直径d
max
例如为微米量级。
[0149]
借助第二激光加工单元22将第二子光束28成像到第二聚焦区54和第三聚焦区56中(图5a、图5b和图5c)。特别地，通过借助于第二激光加工单元22形成适当的三维聚焦分布而形成第二聚焦区54和第三聚焦区56。
[0150]
第二聚焦区54具有第二主延伸方向58，而第三聚焦区56具有第三主延伸方向60。第二聚焦区54平行于第二主延伸方向58延伸，而第三聚焦区56平行于第三主延伸方向60延伸。
[0151]
第二主延伸方向58和第三主延伸方向60各自横向于第一主延伸方向40定向。
[0152]
特别地，在第二主延伸方向58与第一主延伸方向40之间和/或在第三主延伸方向60与第一主延伸方向40之间的相应定向和/或相应角度是可调设的。
[0153]
举例来说，第二主延伸方向58和第三主延伸方向60各自与第一主延伸方向40夹近似25
°
的最小角α。
[0154]
特别地，第二聚焦区54和第三聚焦区56各自分别由多个子光束形成，所述多个子光束对应地在第二聚焦区54和第三聚焦区56的相互相邻的多个子区域62中聚焦。
[0155]
特别地，子光束聚焦到其中的、相互相邻的子区域62在空间上彼此如此紧密地布置，使得就与工件14的材料12的相互作用而言产生空间上连续的区域。特别地，由此，可以借助于第二聚焦区54和第三聚焦区56分别形成工件14的材料12上的材料改性部的在空间上连续的区域，使得工件尤其是当进行激光加工之后在所述连续的区域中是可分离的。
[0156]
举例来说，为了形成第二聚焦区54和第三聚焦区56，耦入到第二激光加工单元22中的第二子光束28借助于第二激光加工单元22被分成多个另外的子光束，并且这些另外的子光束对应地聚焦到第二聚焦区54的和第三聚焦区56的子区域62中。
[0157]
特别地，通过将所述另外的子光束聚焦到这些子区域62中，在子区域62中形成相
应的焦点。特别地，通过将所述另外的子光束聚焦到子区域62中，使得这些子区域处的光强高到，使得在这些子区域62处存在明显的与工件14的材料12的相互作用。
[0158]
特别地，这些子区域62位于对应地平行于第二主延伸方向58和第三主延伸方向60定向的直线上。
[0159]
在一实施例中，耦入到第二激光加工单元22中的第二子光束28借助于第二激光加工单元22分成多个另外的子光束，所述多个另外的子光束各自具有不同的偏振状态。特别地，具有相应不同的偏振状态的子光束随后被对应地聚焦到第二聚焦区54的和第三聚焦区56的相邻的子区域62中。
[0160]
关于通过形成具有不同偏振状态的子光束而在技术上实现第二聚焦区54和/或第三聚焦区56，参考同一申请人的未在先公开的德国专利申请，其文件参考号为102019217577.5(申请日：2019年11月14日)。在此，明确引用其全部内容。
[0161]
原则上，通过将子光束聚焦到不同的子区域62中来在技术上实现第二聚焦区54和/或第三聚焦区56存在不同的可能性。举例来说，在科学公开文献“structured light for ultrafast laser micro-and nanoprocessing[用于超快激光微纳加工的结构光]”(作者为d.flamm等，arxiv:2012.10119v1[物理.光学]，2020年12月18日中)描述了不同的技术可能性。在此，明确引用其全部内容。
[0162]
举例来说，第二聚焦区54具有微米量级的长度l2，例如从100μm到400μm的长度l2。举例来说，第三聚焦区56具有微米量级的长度l3，例如从100μm到400μm的长度l3。
[0163]
举例来说，工件14具有第一外侧面64和平行于深度方向z与第一外侧面64间隔开的第二外侧面66。
[0164]
在所示的示例中，第一激光加工单元20和第二激光加工单元22各自面对第一外侧面64布置。由此，例如可以将来自同一方向的第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56耦入到工件14中和/或可以将第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56经由工件14的同一外侧面耦入到工件14中。
[0165]
第一激光加工单元20和第二激光加工单元22以工作距离a彼此间隔开，其中，距离方向平行于长度方向x和/或宽度方向y定向。相应地，在根据图1的示例性实施例中，第一聚焦区38以工作距离a与第二聚焦区54以及第三聚焦区56间隔开。
[0166]
为了调设工作距离a，设备10特别地包括调设装置68。使用所述调设装置68，尤其可以在设备10的工作运行期间固定地调设和/或限定工作距离a。
[0167]
特别地，借助于调设装置68，第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56之间的相应工作距离a分别是可在长度方向x和宽度方向y上调设的。
[0168]
此外，可以设置，设备10包括调设装置70，借助于所述调设装置，就深度方向z而言第一聚焦区38和/或第二聚焦区54和/或第三聚焦区56的相应工作位置72(在图3a和图5a中简示)是可调设的。
[0169]
特别地，第一聚焦区38和/或第二聚焦区54和/或第三聚焦区56可借助于调设装置70关于深度方向z相对于彼此移位。
[0170]
此外，可以设置，设备10包括调设装置74，在第一聚焦区38的非对称横截面的情况下，借助于所述调设装置，可调设在加工平面42中的最大直径d
max
的取向76和/或定向(在图4b中简示)。
[0171]
第一激光加工单元20和第二激光加工单元22各自可相对于工件14平行于进给方向78、特别是共同的进给方向运动，其中所述进给方向78平行于加工平面42定向。
[0172]
第一激光加工单元20和第二激光加工单元22在控制技术上彼此耦合和/或在机械上彼此耦合，使得它们在设备10的工作运行期间相对于工件沿共同的进给方向78运动，特别地，在设备10的工作运行期间在第一激光加工单元20与第二激光加工单元22之间的工作距离a保持恒定。
[0173]
举例来说，设备10包括固持装置79，第一激光加工单元20和第二激光加工单元22布置在该固持装置上。举例来说，固持装置79在进给方向78上的运动导致第一激光加工单元20和第二激光加工单元22在进给方向上的对应运动。
[0174]
特别地，第一激光加工单元20和第二激光加工单元22各自具有壳体81，借助于该壳体，第一激光加工单元20和第二激光加工单元22分别布置和/或紧固在固持装置79上。
[0175]
此外，第一激光加工单元20在确定的进给方向78上的运动导致所配属的第一聚焦区38在所述进给方向78上相对于工件14的对应运动。
[0176]
相应地，第二激光加工单元22在确定的进给方向78上的运动导致所配属的第二聚焦区54和第三聚焦区56在所述进给方向78上相对于工件14的对应运动。
[0177]
特别地，可以设置，在设备10的工作运行期间，借助于调设装置74使最大直径d
max
的取向76平行于进给方向78取向、特别是自动平行于进给方向78取向。
[0178]
此外，可以设置，设备10具有调设装置80，借助于所述调设装置，第二聚焦区54和第三聚焦区56各自可围绕垂直于加工平面42定向的旋转轴线82旋转。该旋转轴线82不必相对于第二聚焦区54以及第三聚焦区56的延伸尺度对称地布置，而是例如配属于第二聚焦区54、第三聚焦区56的相应的起点84或终点86(在图5a中简示)。
[0179]
原则上，旋转轴线82也可以横向于或平行于加工平面42定向。
[0180]
借助于调设装置80，可以在设备10的工作运行期间调设第二聚焦区54和第三聚焦区56的配属于旋转轴线82的取向88和/或定向。特别地，在设备10的工作运行期间，第二聚焦区54和第三聚焦区56相对于进给方向78以固定角度β取向、特别是自动取向(图8)。
[0181]
特别地，在设备的工作运行期间，借助于调设装置80选择的角度β为90
°
。
[0182]
第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56不必具有笔直的形状。原则上，第一聚焦区38和/或第二聚焦区54和/或第三聚焦区56也可以具有弯曲的形状和/或具有弯曲的纵向中轴线(在图11中简示)。
[0183]
就具有弯曲形状的准非衍射光束和/或类贝塞尔光束的形成和性质而言，参考i.chremmos等人的科学公开文献“bessel-like optical beams with arbitrary trajectories[具有任意轨迹的类贝塞尔光学光束]”，《光学快报》，第37卷，第23期，2012年12月1日。
[0184]
举例来说，聚焦区38、54、56的相应的主延伸方向40、58、60应理解为意指穿过配属的聚焦区38、54、56的起点84和终点86的直线的方向。
[0185]
设备10'的在图2中所示的另一实施例与设备10的根据图1的在上文描述的实施例的不同基本上在于，第二聚焦区54和第三聚焦区56特别地不是借助于单个激光加工单元形成，而是为了形成第二聚焦区54和第三聚焦区56分别设置一个单独的激光加工单元。
[0186]
特别地，设备10'具有上文描述的设备10的一个或多个特征和/或优点。
[0187]
设备10'包括设计用于形成第一聚焦区38的第一激光加工单元20。
[0188]
此外，设备10'包括第二激光加工单元90和第三激光加工单元92。第二激光加工单元90和第三激光加工单元92特别是相同类型地构造和/或特别是具有与上文描述的第二激光加工单元22相同的功能，因此在这方面可参考前面的描述。特别地，第二激光加工单元90和第三激光加工单元92具有上文描述的第二激光加工单元22的一个或多个特征和/或优点。
[0189]
借助于第二激光加工单元90形成第二聚焦区54，而第三聚焦区56借助于第三激光加工单元92形成。
[0190]
在根据图2的实施例中，第二激光加工单元90以第一工作距离a1与第一激光加工单元20间隔开，而第三激光加工单元92以第二工作距离a2与第一激光加工单元20间隔开，其中工作距离a1和工作距离a2的相应距离方向平行于加工平面42定向。
[0191]
因此，借助于第二激光加工单元90产生的第二聚焦区54与借助于第一激光加工单元20产生的第一聚焦区38以工作距离a1间隔开，而借助于第三激光加工单元92产生的第三聚焦区56与第一聚焦区38以工作距离a2间隔开。
[0192]
在所示的示例中，第一激光加工单元20、第一聚焦区38就长度方向x和/或宽度方向y而言对应布置在第二激光加工单元90、第二聚焦区54与第三激光加工单元92、第三聚焦区56之间。原则上，激光加工单元20、90、92或者说聚焦区38、54、56也可以就长度方向x和/或宽度方向y而言以任何其他期望的顺序定位。
[0193]
第一激光加工单元20、第二激光加工单元90和第三激光加工单元92布置在固持装置79上并且可借助于固持装置79相对于工件14平行于共同的进给方向78运动。相应地，第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56可相对于工件14平行于共同的进给方向78运动。
[0194]
设备10'包括耦入装置24'，所述耦入装置原则上具有与上文描述的耦入装置24相同的功能，因此在这方面可参考上文的描述。特别地，耦入装置24'具有上文描述的耦入装置24的一个或多个特征和/或优点。
[0195]
在所示的示例中，借助耦入装置24'将输入激光束18分解成用于耦入到第三激光加工单元92的第一子光束94、用于耦入到第一激光加工单元20的第二子光束96、以及用于耦入到第二激光加工单元90的第三子光束98，所述分解特别是借助于偏振分束进行。
[0196]
举例来说，耦入装置24'包括第一偏振元件30a和在光束传播方向34上布置在第一偏振元件30a的下游的第二偏振元件30b。
[0197]
就光束传播方向34而言，用于将输入激光束18分成第一子光束94和透射光束100的第一偏振分束元件32a布置在第一偏振元件30a与第二偏振元件30b之间。
[0198]
透射光束100入射在第二偏振元件30b上，随后借助于第二偏振分束元件32b分成第二子光束96和第三子光束98。
[0199]
第一子光束94、第二子光束96和第三子光束98的强度比和/或功率比可以借助于第一偏振分束元件32a和第二偏振分束元件32b调设。
[0200]
原则上，也可以将来自相应不同的激光源的各一激光束分别耦入到第一激光加工单元20、第二激光加工单元90和第三激光加工单元92中。
[0201]
设备10的工作方式如下：
[0202]
通过借助设备10对工件14进行激光加工，例如可以从工件14分离下一个或多个工件部段101(图6)。
[0203]
为此，以第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56加载工件14的材料12。
[0204]
举例来说，借助于第二激光加工单元22布置和形成第二聚焦区54和第三聚焦区56，使得：第二聚焦区54布置成在深度方向z上与第三聚焦区56间隔开，和/或，第二聚焦区54和第三聚焦区56就长度方向x和/或宽度方向y而言布置在相同位置处。
[0205]
借助第一激光加工单元20，将第一聚焦区38布置和形成为，使得所述第一聚焦区就深度方向z而言在第二聚焦区54与第三聚焦区56之间延伸、特别是完全在第二聚焦区54与第三聚焦区56之间延伸。在此，第一聚焦区38与第二聚焦区54和第三聚焦区56以工作距离a间隔开。在图1所示的情况下，该工作距离a例如平行于进给方向78定向。
[0206]
特别地，关于深度方向z，第三聚焦区56在材料12内在工件14的第二外侧面66与第一聚焦区38之间延伸。特别地，就深度方向z而言，第二聚焦区54在第一聚焦区38与第一外侧面64之间延伸。
[0207]
举例来说，第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56在深度方向上的相应位置可以借助于调设装置70调设。
[0208]
特别地，用于加工工件14的第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56在共同的平面中延伸，该平面特别地垂直于加工平面42定向。举例来说，这可以通过借助于调设装置68和80的适当调整而实现。
[0209]
通过在确定的加工部位102处以第二聚焦区54和第三聚焦区56加载工件14，在该加工部位102处在工件14的材料12中产生适当的材料改性部(图8)。
[0210]
借助于第二聚焦区54在加工部位102处产生的材料改性部沿着第二加工线104布置。相应地，借助于第三聚焦区56在加工部位102处沿着第三加工线106形成材料改性部。
[0211]
通过第二聚焦区54和第三聚焦区56相对于材料12相对运动，沿着相应的加工面和/或加工平面形成材料改性部，所述加工面和/或加工平面例如平行于第二加工线104和进给方向78定向以及平行于第三加工线106和进给方向78定向。
[0212]
第一聚焦区38在时间上在第二聚焦区54和/或第三聚焦区56之后照射工件14的所关注的加工部位102(图9)，其中时间间隔例如对应于工作距离和进给速度的商(在恒定的进给速度和进给方向的情况下)。
[0213]
在加工部位102处，通过以第一聚焦区38加载材料12，在材料12中沿着第一加工线108产生材料改性部，其中，通过第一聚焦区38相对于材料12的相对运动，沿着对应的加工面和/或加工平面形成材料改性部，所述加工面和/或加工平面例如平行于第一加工线108和进给方向78定向。
[0214]
特别地，第一加工线108、第二加工线104、第三加工线106各自的长度和/或形状对应地分别相应于在加载工件14时第一聚焦区38、第二聚焦区54、第三聚焦区56在材料12内的长度和/或形状。
[0215]
第一加工线108具有对应于第一聚焦区38的长度l'，第二加工线104具有对应于第二聚焦区54的长度l'2，而第三加工线106具有对应于第三聚焦区56的长度l'3。
[0216]
举例来说，借助于设备10沿着给定的加工轮廓110对工件14实施激光加工，其中加工轮廓110例如是闭合轮廓。由此，沿着配属于加工线104、106、108的加工面，在材料12上形
成相应的材料改性部，材料12在该材料改性部处是可分离的。
[0217]
由此，例如可以将工件部段101从工件14分离和/或从工件14分离出来。例如，工件部段101的分离通过热加载和/或通过施加机械应力和/或通过借助于至少一种湿化学溶液(例如，在超声辅助蚀刻浴中)进行蚀刻而实施。
[0218]
工件部段101在分离区域112和/或边缘区域中的几何形状(图7)对应于工件14先前所加载的第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56的几何形状。工件部段101在分离区域112中具有已经借助于第二聚焦区54和第三聚焦区56产生的边沿、特别是倒斜角的边沿114(chamfer)。
[0219]
例如，如果第二聚焦区54和/或第三聚焦区56具有弯曲形状，则所配属的第二加工线104和第三加工线106也具有对应的弯曲形状(图11)。举例来说，由此，可以在分离区域112中形成倒圆的边沿。
[0220]
通过借助于调设装置68调设第一聚焦区38、第二聚焦区54和第三聚焦区56之间在长度方向x和宽度方向y上的相应工作距离a，可以限定对应的长度l、l2和l3以及l、l'2和l'3。特别地，由此，可以限定在分离区域112中的边沿长度。
[0221]
如果借助于第一激光加工单元20产生的第一聚焦区38具有非对称横截面(图4a和图4b)，则最大直径d
max
的取向76借助于调设装置74特别是平行于进给方向78取向。这导致在材料12中形成裂纹，这些裂纹至少近似平行于进给方向74和/或平行于对应的加工平面取向，这特别地使得能实现改进的材料分离。
[0222]
特别地是如果像在上文描述的示例那样在已经以第二聚焦区54加载加工部位102之后再以第一聚焦区38加载加工部位102，则具有非对称横截面的第一聚焦区38的用途和平行于进给方向78的取向76的调设是相关的。
[0223]
由于在加工部位102处已经形成第二加工线104，存在对形成第一聚焦区38的子光束116的屏蔽效应(在图10中简示)。尤其是在第一聚焦区38的对称横截面的情况下，这可能会干扰材料12中的裂纹形成，并且例如干扰到这样的程度，即裂纹相对于进给方向78以不同的角度形成和/或不按期望的那样基本上平行于进给方向78形成。在该情况下，也可以通过使用具有非对称横截面的第一聚焦区38并通过平行于进给方向78调设取向76将裂纹的形成控制成，使得裂纹基本上平行于进给方向78形成。
[0224]
原则上，图2所示的设备10'具有与设备10相同的工作方式。
[0225]
在设备10'的情况下，在根据图2的示例性实施例中，第二聚焦区54以工作距离a1与第一聚焦区38间隔开，并且，第三聚焦区56以工作距离a2与第一聚焦区38间隔开，其中第一聚焦区38布置在第二聚焦区54与第三聚焦区56之间。
[0226]
相应地，在所示的示例中，在工件14的确定的加工部位102处，在时间上首先沿着第二加工线104形成材料改性部，接着沿着第一加工线108形成材料改性部，然后沿着第三加工线106形成材料改性部。
[0227]
原则上，创建第一加工线108、第二加工线104和第三加工线106的顺序可以以任何其他顺序实施。为此，如果必要，则可以相应地适配和/或调设设备10、10'。
[0228]
附图标记清单
[0229]
a工作距离
[0230]
a1第一工作距离
[0231]
a2第二工作距离
[0232]
α角
[0233]
β角
[0234]
d0直径
[0235]dmax
最大直径
[0236]
l长度
[0237]
l2长度
[0238]
l3长度
[0239]
l'长度
[0240]
l'2长度
[0241]
l'3长度
[0242]
x长度方向
[0243]
y宽度方向
[0244]
z深度方向
[0245]
10、10'设备
[0246]
12材料
[0247]
14工件
[0248]
16激光源
[0249]
18输入激光束
[0250]
20第一激光加工单元
[0251]
22第二激光加工单元
[0252]
24、24'耦入装置
[0253]
26第一子光束
[0254]
28第二子光束
[0255]
30偏振元件
[0256]
30a第一偏振元件
[0257]
30b第二偏振元件
[0258]
32偏振分束元件
[0259]
32a第一偏振分束元件
[0260]
32b第二偏振分束元件
[0261]
34光束传播方向
[0262]
36反射镜元件
[0263]
38第一聚焦区
[0264]
40第一主延伸方向
[0265]
42加工平面
[0266]
50最大强度分布部
[0267]
52次级强度分布部
[0268]
54第二聚焦区
[0269]
56第三聚焦区
[0270]
58第二主延伸方向
[0271]
60第三主延伸方向
[0272]
62子区域
[0273]
64第一外侧面
[0274]
66第二外侧面
[0275]
68调设装置
[0276]
70调设装置
[0277]
72工作位置
[0278]
74调设装置
[0279]
76取向
[0280]
78进给方向
[0281]
79固持装置
[0282]
80调设装置
[0283]
81壳体
[0284]
82旋转轴线
[0285]
84起点
[0286]
86终点
[0287]
88取向
[0288]
90第二激光加工单元
[0289]
92第三激光加工单元
[0290]
94第一子光束
[0291]
96第二子光束
[0292]
98第三子光束
[0293]
100透射光束
[0294]
101工件部段
[0295]
102加工部位
[0296]
104第二加工线
[0297]
106第三加工线
[0298]
108第一加工线
[0299]
110加工轮廓
[0300]
112分离区域
[0301]
114边沿
[0302]
116子光束

技术特征：
1.一种用于在加工平面(42)中激光加工工件(14)的设备，所述设备包括：第一激光加工单元(20)，所述第一激光加工单元用于形成沿第一主延伸方向(40)延伸的第一聚焦区(38)；以及至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)，所述至少一个另外的激光加工单元用于形成至少一个另外的聚焦区(54，56)，所述至少一个另外的聚焦区沿横向于第一主延伸方向(40)定向的另外的主延伸方向(58，60)延伸，其中，所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)平行于所述加工平面(42)地以工作距离(a；a1，a2)彼此间隔开，第一激光加工单元(20)与所述第一聚焦区(38)以及所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)与所述至少一个另外的聚焦区(54，56)分别能够沿平行于所述加工平面(42)定向的进给方向(78)运动，并且所述工件(14)由对分别形成所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的激光束而言透光的材料(12)制成。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一激光加工单元(20)和所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)布置成面对所述工件(14)的同一外侧面(64；66)；和/或，所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)通过所述工件(14)的同一外侧面(64；66)耦入到所述工件(14)中或能够耦入到所述工件中。3.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括以下特征中的至少一项：所述第一激光加工单元(20)和所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)彼此机械耦合和/或在控制技术上耦合，使得所述第一激光加工单元(20)和所述第一聚焦区(38)的运动以及所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的运动沿共同的进给方向(78)进行；所述第一激光加工单元(20)和所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)彼此机械耦合和/或在控制技术上耦合，使得所述第一激光加工单元(20)和所述第一聚焦区(38)的运动以及所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的运动沿着彼此平行地定向的和/或彼此平行错开的加工轮廓(110)进行。4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述另外的主延伸方向(58，60)相对于所述第一主延伸方向(40)以至少1
°
和/或至多89
°
的最小角度(α)定向。5.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设有用于调设在所述第一聚焦区(38)与所述至少一个另外的聚焦区(54，56)之间的和/或在所述第一激光加工单元(20)与所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)之间的平行于所述加工平面(42)定向的工作距离(a；a1，a2)的调设装置(68)，其中特别地，能够平行于与所述加工平面(42)平行的长度方向(x)以及平行于与所述加工平面(42)平行的宽度方向(y)调设所述工作距离(a；a1，a2)。6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，借助于所述第一激光加工单元(20)形成的所述第一聚焦区(38)具有准非衍射光束轮廓和/或类贝塞尔光束轮廓。7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，借助于所述第一激光加工单元(20)形成的第一聚焦区(38)在平行于所述加工平面(42)的横截面中是非对称的并且特别
是椭圆的。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，设有用于使所述第一聚焦区(38)的横截面的最大直径(d
max
)的取向(76)在所述加工平面(42)中旋转的调设装置(74)，并且其特征特别在于，所述最大直径(d
max
)能够借助于所述调设装置(74)平行于所述进给方向(78)取向、特别是自动取向。9.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，通过将激光束分成多个子光束而形成借助于所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)形成的所述至少一个另外的聚焦区(54，56)，其中这些子光束对应地聚焦在所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的相互相邻的子区域(62)中。10.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设有用于使所述第一聚焦区(18)和/或所述至少一个另外的聚焦区(54，56)围绕横向于或垂直于或平行于所述加工平面(42)定向的旋转轴线(82)旋转的调设装置(80)，并且其特征特别在于，能够借助于所述调设装置(80)调设到、特别是自动调设到所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的相对于所述进给方向(78)成固定角度(β)的取向(88)。11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设有耦入装置(24，24')，所述耦入装置用于将输入激光束(18)耦入到所述第一激光加工单元(20)和所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)中，其中，借助于所述耦入装置(24，24')将所述输入激光束(18)分成用于耦入到所述第一激光加工单元(20)中的第一子光束(26；94)以及用于耦入到所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)中的至少一个另外的子光束(28；96，98)。12.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，借助于所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)形成具有第二主延伸方向(58)的第二聚焦区(54)和具有第三主延伸方向(60)的第三聚焦区(56)，所述第二主延伸方向(58)和所述第三主延伸方向(60)各自横向于所述第一主延伸方向(40)定向，并且其特征特别在于，所述第二聚焦区(54)和所述第三聚焦区(56)就垂直于所述加工平面(42)定向的深度方向(z)而言彼此间隔开地布置和/或所述第一聚焦区(38)就垂直于所述加工平面(42)定向的深度方向(z)而言布置在所述第二聚焦区(54)与所述第三聚焦区(56)之间。13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，就平行于所述加工平面(42)的宽度方向(y)和/或长度方向(x)而言，所述第二聚焦区(54)和所述第三聚焦区(56)至少区段地布置在相同的位置；或者，就平行于所述加工平面(42)的宽度方向(y)和/或长度方向(x)而言，所述第二聚焦区(54)和所述第三聚焦区(56)彼此间隔开地布置。14.一种用于激光加工工件(14)的方法，其特征在于，借助第一激光加工单元(20)形成沿第一主延伸方向(40)延伸的第一聚焦区(38)，并且借助至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)形成至少一个另外的聚焦区(54，56)，所述至少一个另外的聚焦区沿横向于所述第一主延伸方向(40)定向的另外的主延伸方向(58，60)延伸，其中，所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)平行于所述加工平面(42)地以工作距离(a；a1，a2)彼此间隔开，以所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)加载所述工件(14)，使第一激光加工单元(20)与所述第一聚焦区(38)以及所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)与所述至少一个另外的聚焦区(54，56)各自相对于所述工件(14)沿平行于所述加工平面(42)定向的进给方向(78)运动，并且所述工件(14)由对分别形成所述第一聚
焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的激光束而言透光的材料(12)制成。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在时间上错开地以所述第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)对所述工件(14)在确定的加工部位(102)处进行加载。

技术总结
本发明涉及一种用于在加工平面(42)中激光加工工件(14)的设备，所述设备包括：第一激光加工单元(20)，所述第一激光加工单元用于形成沿第一主延伸方向(40)延伸的第一聚焦区(38)；以及至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)，所述至少一个另外的激光加工单元用于形成沿横向于第一主延伸方向(40)定向的另外的主延伸方向(58，60)延伸的至少一个另外的聚焦区(54，56)，第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)平行于加工平面(42)地以工作距离(A；A1，A2)彼此间隔开，第一激光加工单元(20)与第一聚焦区(38)以及所述至少一个另外的激光加工单元(22；90，92)与所述至少一个另外的聚焦区(54，56)各自能够在平行于加工平面(42)定向的进给方向(78)上运动，并且工件(14)由对分别形成第一聚焦区(38)和所述至少一个另外的聚焦区(54，56)的激光束而言透光的材料(12)制成。材料(12)制成。材料(12)制成。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：通快激光与系统工程有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/9/22