Taper-controllable laser micromachining system and method

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本申请实施例，提供了一种可控锥度的高效率激光加工系统。该加工系统主要用于控制激光加工的锥度和提高激光加工效率。

图1是根据本申请实施例的一种可控锥度的高效率激光加工系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括沿光路依次布置的激光器1、变倍扩束模块2、反射镜3、光束位移模块4、光束调节模块5、成像系统6、光束终止装置7、场镜8、加工平台10、及控制系统11。

光束位移模块4被置于高精度电控旋转台上；光束调节模块5被置于高精度电控位移台；光束调节模块5为二维声光偏转器，包括：第一声光偏转器51、半波片52、第二声光偏转器53；成像系统包括：第一聚焦透镜61和第二聚焦透镜62。待加工产品9被放置在加工平台10上。

1.激光器

激光器1用于发射初始高斯型强度分布的激光束。在一个示例中，激光器1发射的激光束的波长在200nm～1100nm范围内，直径小于5mm，偏振态为线偏振。

2.光束位移模块

光束位移模块4用于调节激光束的平移量。在一个实施例中，光束位移模块4为平行晶体或平行平板玻璃。光束位移模块4被置于高精度电控旋转台上面，通过电控旋转台来灵活调节光束位移模块4在竖直平面(xoz平面)内相对于入射光束的角度，进而改变出射光束相对于入射光束的平移量d。其中，光束位移模块4的初始位置与入射光束垂直，即，d＝0mm。

如图2所示，通过电控旋转台精确控制光束位移模块4相对于入射激光束l₀顺时针旋转γ角度到达R4位置后，所述激光束在所述光束位移模块4内部发生折射，由折射率公式可得：

sinγ＝nsin i

其中，n为光束位移模块4的折射率，i为折射角。激光束发生两次折射后，从光束位移模块4后表面出射，出射光束l′相对于入射光束l发生了一定的平移，平移量d为：

其中，L表示光束位移模块4沿着光束传播方向的厚度。

为了使上述平移后的光束l′再次以相同位置和相同角度入射光束调节模块5，需要将光束调节模块5向上位移至S5位置，如图2所示，位移量Δz为：

其中，δ表示光束调节模块5的入射角。

3.光束调节模块

光束调节模块5用于调制平移后的激光束产生所述1级衍射光和未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，并以大于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节。

在一个实施例中，光束调节模块5由二维声光偏转器和高精度电控位移台构成。二维声光偏转器被置于高精度电控位移台上，通过电控位移台调控二维声光偏转器在在竖直方向(z轴)向上或向下移动，位移量为位移量Δz。

在一个实施例中，二维声光偏转器由第一声光偏转器51、半波片52及第二声光偏转器53组成，用于超快二维调节其1级衍射光在二维平面内高速扫描。第一声光偏转器51和第二声光偏转器53正交放置，半波片52置于第一声光偏转器51和第二声光偏转器53之间。

第一声光偏转器51用于调节其1级衍射光在竖直平面(xoz平面)内扫描，半波片52用于调节1级衍射光的偏振方向，第二声光偏转器53用于调节其1级衍射光在前后方向(yoz平面)上扫描。

在一个示例中，第一光偏转器51及第二声光偏转器53的声光晶体为熔融石英玻璃、蓝宝石或二氧化碲晶体(与工作波长有关)，工作波长均在200nm～1100nm范围内，工作频率介于30MHz～500MHz之间，频率分辨率大于等于1kHz，频率刷新间隔小于1μs，窗口尺寸小于10mm。通过这样的结构，使得二维声光偏转器能控制光束以超过1MHz的频率进行扫描，而振镜的扫描频率通常只有几十千赫兹，因此，本实施例中，采用基于二维声光偏转器的光束调节模块进行激光微加工的效率远大于常规激光加工设备中振镜+场镜模式的加工效率。

在二维声光偏转器中，第一声光偏转器51和第二声光偏转器53的扫描方式为在一维方向上顺序扫描和随机扫描。二维声光偏转器的扫描方式为在二维平面内顺序扫描和随机扫描，如图3所示，其中黑色带箭头实线表示激光光斑扫描轨迹。图3中的(a)是根据本申请实施例的激光光斑顺序扫描示意图，(b)是随机扫描轨迹局部放大示意图。通过这种方式，使得二维声光偏转器能够支持激光光斑在待加工产品上任意一点上进行随机加工操作，这样可以极大地提高激光微加工的灵活性。

图4展示了本申请实施例提供的声光偏转器的工作示意图。声光偏转器是一种基于声光效应的光束扫描器件。通过将超声波驱动信号输入声光换能器以产生振动，导致声光晶体中产生超声波。在超声波的作用下，声光晶体内部产生折射率周期性分布现象，从而形成布拉格衍射光栅。

在本实施例中，当激光以特定角度δ入射时，会发生布拉格衍射，此时，其在中心频率下的1级衍射光与光轴(MN)的夹角为α，即扫描角度，如图2所示。然后通过改变超声波频率以改变光栅常数来实现1级衍射光衍射角的变化，从而实现光束的一维扫描，角度扫描范围与工作频率的带宽相关。

需要注意的是，声光偏转器频率刷新间隔极短，通常小于1μs，这意味着其能够用于超高频率的光束扫描。此外，由于声光偏转器的超声波驱动信号能够在其带宽范围内随机切换，这意味着声光偏转器的1级衍射光能够在其扫描角度范围内实现角度的顺序扫描和随机扫描。

本实施例将两套声光偏转器正交串联放置，并联动控制，这样可实现1级衍射光束在垂直于光轴的二维平面内的高速随顺序扫描或随机扫描，这里的光轴定义为二维声光偏转器在中心工作频率下1级衍射光的光轴。

图5展示了二维声光偏转器控制聚焦焦点光斑在平面内二维扫描的示意图，其中f_L、f_C、f_H分别对应声光偏转器的驱动器的低频、中心频率和高频超声波信号。通过分别给正交放置的两套一维声光偏转器不同的超声波信号，即对第一声光偏转器51和第二声光偏转器53输入不同的驱动频率组合，即可实现控制1级衍射光束在xoy平面内进行二维超快扫描。

第一声光偏转器51与第二声光偏转器53的位置可以互换，第一声光偏转器51与第二声光偏转器53的位置互换不影响所述二维声光偏转器对所述1级衍射光的二维调节效果，但是，需要在所述二维声光偏转器之前加入半波片，所述半波片用以调节平移后的激光的偏振方向，以满足所述二维声光偏转器对入射光的偏振需求。

二维声光偏转器调制平移后的所述激光束产生的光除了1级衍射光之外，还有未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，这些零级光及其他不需要的衍射光由光束终止装置7遮挡住，以避免损伤器件和误伤操作人员。

本申请实施例中，引入了声光偏转器，不仅能以极高的速度进行光束二维扫描，还避免了常规扫描仪器(如振镜)的机械震动及加减速问题，光路系统更加稳定，因此，利用本申请实施例的激光微加工系统不仅能大幅提高激光微加工的效率和灵活性，还能有效的保证激光微加工的质量。

4.成像系统

成像系统用于将所述1级衍射光的扫描角度和扫描速度按照一定比例进行缩放，被缩放的所述1级衍射光束经过所述场镜(8)聚焦后可用于激光加工的单次最大加工幅面尺寸以及扫描速度也被缩放。

在一个示例性实施例中，成像系统6包括：第一聚焦透镜61和第二聚焦透镜62。两者的位置如下：第一聚焦透镜61的前焦点与所述1级衍射光从所述二维声光偏转器5出射的位置重合；第一聚焦透镜61的中心光轴与二维声光偏转器在中心频率驱动下的1级衍射光重合；第一聚焦透镜61的后焦平面与第二聚焦透镜62的前焦平面重合；第二聚焦透镜62的后焦平面与场镜8的前焦平面重合；第一聚焦透镜61、第二聚聚焦透镜62和场镜8的中心光轴重合，且与z轴平行。

在一个示例性实施例中，成像系统6将所述1级衍射光的扫描角度(或扫描速度)按照一定比例进行放大，所述放大的1级衍射光束经过所述场镜8聚焦后，所述焦点光斑的最大加工幅面(或扫描速度)也被放大。放大比例与第一聚焦透镜61的聚焦和第二聚焦透镜62的焦距的比值相关。

图6是根据本申请实施例的直径为D的1级衍射光从成像系统的前焦平面入射并被场镜聚焦的光束传播示意图。所述1级衍射光束的中心光线l通过所述成像系统6后，以与光轴MN成β角出射，并倾斜入射所述场镜8；所述倾斜入射的光线经过所述场镜8折射后，最终辐照于待加工产品上的出射光线与光轴MN夹角为θ，与光轴MN的距离r可以描述为：

f₁tanα＝f₂tanβ

则所述1级衍射光经过所述成像系统6后扫描角度改变为：

因此，当所述成像系统6中第一聚焦透镜的焦距f₁大于第一聚焦透镜的焦距f₂，即f₁＞f₂，则所述1级衍射光经过所述成像系统6后的扫描角度被放大，这意味所述1级衍射光束的扫描速度被等比例放大，进而有助于提高激光扫描加工速度；此外，扫描角度的增大，还会导致焦点作用于待加工产品的位置相对于光轴MN向外偏离，即，在相同条件下，所述成像系统6的引入，能够有效扩大激光加工幅面。因此，在加工相同尺寸的产品时，所述成像系统6的引入可以减少所述加工平台的移动次数，进而大幅提高激光加工效率。

由于在实际应用中，激光束都有一定的直径，因此，仅用中心光线l经过光学系统的传输效果来描述整个激光束是不准确的，因此，接下来分析直径为D的所述1级衍射光经过所述成像系统6和场镜8后的情况。如图6所示，在竖直平面(xoz平面)内的两侧光线l₁和最右侧光线l₂由于相对于所述中心光线l存在D/2的偏移量，因此，光线l₁和光线l₂依次经过所述成像系统6和所述场镜8后，与中心光线l存在着夹角分别Δθ₁和Δθ₂，且Δθ₁＝-Δθ₂。由三角函数关系可得到：

由此可得到：

因此，直径为D的所述1级衍射光在xoz平面内两侧的边缘光线l₁和l₂经过所述成像系统和所述场镜后进行激光加工的内侧倾斜量θ_in和外侧倾斜量θ_out分别为：

其中，θ表示中心光线l依次经过成像系统和场镜后的出射光线与竖直方向(z轴)的夹角，内侧倾斜量和外侧倾斜量分别被定义为加工的结构靠近光轴MN的一侧的倾斜量和远离光轴MN的一侧的倾斜量。当该直径为D的1级衍射光从所述成像系统的物平面(第一聚焦透镜61的前焦平面)入射，且光束中心光线l过第一聚焦透镜61的前焦点时，有θ＝0，θ_out＝-θ_in＞0，即，实际激光加工过程中，由于光束有一定的直径D，因此，常规振镜、场镜组合的激光加工方式必然存在锥度，且锥度不可调节。

5.场镜

场镜8用于聚焦所述1级衍射光产生极小的焦点光斑。具体地，所述焦点光斑在光束位移模块4和光束调节模块5的二维调节下，以大于第二预设速度阈值的速度在待加工产品9上高速扫描加工，其中，待加工产品9被置于加工平台10上。

在一个示例中，将光束位移模块4旋转γ角度使得激光束发生平移d，同时所述光束调节模块5在z方向上进给Δz，则直径为D的所述1级衍射光的中心光线l′经过所述成像系统6和场镜8的光束传播示意图如图7所示。通过光的折射定律可得：

r′＝r

其中，θ′为和r′分别为直径为D的所述1级衍射光的中心光线l′经过所述成像系统6和所述场镜8后折射光线与光轴MN的夹角和距离。由此可以得到：

则直径为D的所述1级衍射光的中心光线l′经过所述成像系统6和所述场镜8后进行激光加工的内侧倾斜量θ′_in和外侧倾斜量θ′_out和所述光束调节模块5在z方向的进给量Δz的关系为：

通过上式可得如下结论：

(1)当Δz|sinα|＞D/2时，θ′_out＞θ′_in＞0，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁小倒锥度、外壁大正锥度的微结构，如图8(a)所示；

(2)当Δz|sinα|＝D/2时，θ′_out＞θ′_in＝0，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁无锥度、外壁正锥度的微结构，如图8(b)所示；

(3)当0＜Δz|sinα|＜D/2时，θ′_out＞0＞θ′_in＞-θ′_out，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁小正锥度、外壁大正锥度的微结构，如图8(c)所示；

(4)当Δz|sinα|＝0时，θ′_out＝-θ′_in＞0，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁正锥度、外壁正锥度的微结构，且锥度绝对值相同，如图8(d)所示；

(5)当-D/2＜Δz|sinα|＜0时，θ′_out＞0＞-θ′_out＞θ′_in，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁大正锥度、外壁小正锥度的微结构，如图8(e)所示；

(6)当Δz|sinα|＝-D/2时，θ′_out＝0＞θ′_in，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁大正锥度、外壁无锥度的微结构，如图8(f)所示；

(7)当Δz|sinα|＜-D/2时，θ′_in＜θ′_out＜0，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可用于加工内壁大正锥度、外壁小倒锥度的微结构，如图8(g)所示；

(8)本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，所述1级衍射光的直径D直接影响了激光加工结构的内壁和外壁的锥度的大小。

通过上述分析可知，本申请实施例提供的可控锥度的激光微加工系统及方法，可以通过变倍扩束模块改变光束直径D、利用控制系统灵活改变所述光束位移模块4旋转γ角度以调节所述激光束的平移量d，同时调节所述光束调节模块5在z方向上进给Δz，来实现灵活调控加工锥度的目的。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种可控锥度的高效率激光加工方法，包括：通过变倍扩束模块2对所发射的高斯型强度分布的激光束进行扩束，使得所述激光束的尺寸与所述激光加工系统相匹配；扩束后的所述激光束经过光束位移模块4后发生平移，平移后的所述激光束经过所述光束调节模块5产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；所述二维扫描的1级衍射光经过所述成像系统6后，扫描角度和扫描速度被按照一定比例缩放；所述缩放的所述激光束经过所述场镜聚焦后，最大加工幅面尺寸(或激光扫描速度也被以一定比例缩放)。

在一个示例中，场镜8的的最大入光孔径大于等于10mm，焦距小于300mm，加工幅面小于200mm×200mm，当待加工产品的尺寸大于场镜8的加工幅面时，需要移动加工平台10以进行分图拼接。

下面将描述本实施例提供的可控锥度的高效率激光加工系统的操作流程。

激光器1发射出高斯型强度分布激光束通过变倍扩束模块2扩束，使得激光束的尺寸与所述激光加工系统相匹配；扩束后的激光束经过反射镜3后方向发生改变；改变方向的激光束经过光束位移模块4后发生平移，平移后的激光束经过光束调节模块5产生1级衍射光，并以大于预设频率阈值的频率对1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得1级衍射光以大于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；二维扫描的1级衍射光经过所述成像系统6后，扫描角度(或扫描速度)被按照一定比例放大；所述放大的激光束经过场镜8聚焦后辐照于置于加工平台10的待加工产品9上。

在一个示例中，取如下参数进行仿真计算：扩束后的光束直径为D＝3mm，光束位移模块4的厚度为L＝150mm，折射率为n＝1.37；光束调节模块5的入射角为δ＝44mrad，1级衍射光的扫描角度为α＝-22mrad～22mrad；成像系统6第一聚焦透镜的焦距为f₁＝100mm、第二聚焦透镜的焦距为f₂＝300mm；场镜8的焦距为f₃＝50mm。图9(a)展示了光束位移模块4的旋转角度γ对应光束调节模块5在z方向上的进给量Δz的函数关系曲线图。图9(b、c、d)展示了光束调节模块5在z方向上的进给量Δz、1级衍射光扫描角度α与焦点光斑的内侧倾斜量θ′_in、中心倾斜量θ′及外侧倾斜量θ′_out的关系。可以发现，进给量Δz、扫描角度α取不同值时，内侧倾斜量θ′_in、中心倾斜量θ′和外侧倾斜量θ′_out分别在-9.1°～2.3°、-5.7°～5.7°和-2.3°～9.1°范围内连续可调。这意味着，利用上述具有不同倾斜量的焦点光斑用于激光加工可实现加工锥度的灵活调控。

本申请实施例提出的可控锥度的高效率激光加工系统具有以下有益效果：

1)通过调节光束位移模块的旋转量、光束调节模块的进给量和光束扩束倍数，来灵活改变焦点光斑的倾斜量，进而实现激光加工锥度的灵活调节，解决了常规加工加工系统中加工锥度不可控的难题；

2)利用二维声光偏转器调控光束扫描过程中的无机械震动、无机械惯性的优势，有效的保证激光微加工的质量；

3)利用二维声光偏转器的顺序扫描、随机扫描优势，极大的提高了激光微加工的灵活性；

4)利用二维声光偏转器进行远超过振镜的扫描频率的优势来进行激光扫描加工，以大幅提高激光微加工效率；同时，借助成像系统按照一定比例放大加工幅面来减小平台移动次数，进而再次大幅提高激光加工效率。由此实现了一种可控锥度的高效率激光加工系统，能够更好的满足不同激光加工的需求，具有非常重要的应用价值以及广阔的市场前景。

实施例2

根据本申请实施例，提供了一种可控锥度的高效率激光加工的光学系统。该光学系统主要用于控制激光加工的锥度和提高激光加工效率。

如图10所示，该系统包括沿光路依次布置的激光器1、变倍扩束模块2、反射镜3、光束位移模块4、光束调节模块5、光束终止装置7、场镜8、加工平台10、及控制系统11。

光束位移模块4被置于高精度电控旋转台上；光束调节模块5被置于高精度电控位移台；光束调节模块5为二维声光偏转器，包括：第一声光偏转器51、半波片52、第二声光偏转器53。待加工产品9放置在加工平台10上。

激光器1用于发射初始高斯型强度分布的激光束。在一个示例中，激光器1发射的激光束的波长在200nm～1100nm范围内，直径小于5mm，偏振态为线偏振。

光束位移模块4用于调节激光束的平移量。在一个实施例中，光束位移模块4为平行晶体或平行平板玻璃。光束位移模块4被置于高精度电控旋转台上面，通过电控旋转台来灵活调节光束位移模块4在竖直平面(xoz平面)内相对于入射光束的角度，进而改变出射光束相对于入射光束的平移量d。需要注意的是，光束位移模块4的初始位置与入射光束垂直。

光束调节模块5用于调制平移后的激光束产生所述1级衍射光和未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，并以大于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节。在一个实施例中，光束调节模块5由二维声光偏转器和高精度电控位移台构成。二维声光偏转器被置于高精度电控位移台上，通过电控位移台调控二维声光偏转器在在竖直方向(z轴)向上和向下移动，位移量为位移量Δz。

在一个实施例中，二维声光偏转器由第一声光偏转器51、半波片52及第二声光偏转器53组成，用于超快二维调节其1级衍射光在二维平面内高速扫描。第一声光偏转器51和第二声光偏转器53正交放置，半波片52置于第一声光偏转器51和第二声光偏转器53之间。第一声光偏转器51用于调节其1级衍射光在竖直平面(xoz平面)内扫描，半波片52用于调节1级衍射光的偏振方向，第二声光偏转器53用于调节其1级衍射光在前后方向(yoz平面)上扫描。

在一个示例中，第一光偏转器51及第二声光偏转器53的声光晶体为熔融石英玻璃、蓝宝石或二氧化碲晶体(与工作波长有关)，工作波长均在200nm～1100nm范围内，工作频率介于30MHz～500MHz之间，频率分辨率大于等于lkHz，频率刷新间隔小于1μs，窗口尺寸小于10mm。通过这样的结构，使得二维声光偏转器能控制光束以超过1MHz的频率进行扫描，而振镜的扫描频率通常只有几十千赫兹，因此，本实施例中，采用基于二维声光偏转器的光束调节模块进行激光微加工的效率远大于振镜的加工效率。

场镜8用于聚焦所述1级衍射光产生极小的焦点光斑。

本实施例的系统的具体操作流程如下：

激光器1发射出的初始高斯光束经过变倍扩束模块2进行扩束，扩束后的激光束经过反射镜3后方向发生改变；改变方向的激光束经过光束位移模块4后发生平移，平移后的激光束经过光束调节模块5产生1级衍射光，并以大于预设频率阈值的频率对1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得1级衍射光以大于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；二维扫描的1级衍射光经过所述场镜8聚焦后辐照于置于加工平台10的待加工产品9上。

在本实施例中，通过调节光束扩束倍数、光束位移模块的旋转量和光束调节模块的进给量，来灵活改变焦点光斑的倾斜量，进而实现激光加工锥度的灵活调节。然后，通过二维声光偏转器以超高的频率对1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得焦点光斑在加工面内高速扫描。由于二维声光偏转器的衍射角度通常只有几十毫弧度，因此，该方法可以用于几十微米尺度微小孔的超高速扫描钻孔；此外，由于二维声光偏转器调控光束扫描过程中的无机械震动、无机械惯性的优势，从而有效的保证激光微小孔扫描加工的质量，由此实现了一种可控锥度的高效率高品质激光微小孔加工方法，进而解决了常规激光微小孔加工系统中加工锥度不可控且加工质量不佳的技术难题。

实施例3

根据本申请实施例，提供了一种可控锥度的激光微加工方法，如图11所示，该方法包括：

步骤S1101，扩束系统对激光器发射的高斯型强度分布的激光束进行扩束，使得所述激光束的直径与后续光学元件相匹配；

步骤S1102，扩束后的激光束经过光束位移模块后，透射光束相对于入射光束发生平移；

步骤S1103，平移后的激光束经过光束调节模块产生1级衍射光，并以大于预设频率阈值的频率对1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得1级衍射光以大于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；

步骤S1104，二维扫描的1级衍射光经过所述成像系统后，扫描角度(或扫描速度)被按照一定比例缩放；

步骤S1105，被缩放的激光束经过场镜聚焦后辐照于置于加工平台上的待加工产品上；

步骤S1106，通过调节光束位移模块的旋转量、光束调节模块的进给量和光束扩束倍数，来灵活调节激光加工的锥度。

在本申请实施例中，光束位移模块来调节所述透射激光束的平移量d，通过调节光束调节模块在竖直方向(z方向)的进给量Δz，使得所述1级衍射光在偏离所述成像系统的物平面的位置入射并经过所述成像系统，以产生光束倾斜；所述倾斜的光束经过所述场镜聚焦后，焦点光斑不再与所述待加工产品垂直，导致加工的结构存在一定的锥度(θ′_out和θ′_in)。通过调节光束扩束倍数、光束位移模块的旋转量γ和光束调节模块的进给量Δz，可以灵活改变焦点光斑的倾斜量，进而实现激光加工锥度的灵活调节。成像系统会按照一定比例放大加工幅面(或提高激光扫描激光速度)，进而大幅提高激光加工效率。由此实现了可控锥度的高效率激光加工。

在本申请实施例中，通过调节光束位移模块的旋转量、光束调节模块的进给量和光束扩束倍数，来灵活改变焦点光斑的倾斜量，进而实现激光加工锥度的灵活调节；利用成像系统按照一定比例放大加工幅面(或提高激光扫描激光速度)，进而大幅提高激光加工效率。由此实现了一种可控锥度的高效率激光加工方法。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请实施例所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例各个实施例所述的方法。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。