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CN115533298A - 激光加工方法、装置、设备及介质 - Google Patents

激光加工方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN115533298A
CN115533298A CN202211194506.1A CN202211194506A CN115533298A CN 115533298 A CN115533298 A CN 115533298A CN 202211194506 A CN202211194506 A CN 202211194506A CN 115533298 A CN115533298 A CN 115533298A
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CN
China
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laser beam
phase difference
laser
phase
preset
Prior art date
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Pending
Application number
CN202211194506.1A
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English (en)
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陆明
吴霞芳
刘舟
高鹏
黄小龙
吴华安
盛辉
周学慧
张凯
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Shenzhen Tete Laser Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Tete Laser Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shenzhen Tete Laser Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Tete Laser Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及材料加工技术领域，公开了一种激光加工方法、装置、设备及介质，其方法包括：获取激光光束的激光射入参数；基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。本发明通过预设的计算规则与计算算法对激光光束进行控制，简化了进行激光光束相差矫正的加工程序，实现了对球面像差进行动态校准，并同时提升了相差校准精度，减少进行矫正的周期，提升进行矫正的灵活性，降低像差校正的难度。

Description

激光加工方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种激光加工方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着激光加工技术的不断发展以及激光加工的成本不断下降，越来越多加工作业通过激光实现材料加工，其中，对精密脆性材料的加工逐渐由激光加工方式取代传统的数控加工CNC，激光加工方式成为对精密脆性材料进行加工的主要加工方式。
然而，在通过短聚焦激光对透明脆性材料进行加工的过程中，当激光光束聚焦在透明材料的深处时，由于不同透明材料之间对激光的折射率不同、不匹配，因此，在激光光束在透明材料中进行加工时会出现球面像差。
球面像导致激光光束的聚焦点横向和/或纵向扩展，降低激光光束的峰值强度，这种扩展和峰值强度降低会使得加工后的材料质量和性能都受到影响，特别是在透明材料的微加工中，球面像差会影响到在周边结构和材料的性能，在一定程度上降低透明材料加工的加工精度，透明脆性材料进行激光加工的质量与性能得不到保障。
现有的球面像差的矫正方法通过带矫正环的物镜装载到进行激光加工作业的加工设备中，通过在物镜中移动透镜组，减少激光光束的折射，并矫正激光光束的球面像差，实现球面像差的矫正。然而，这种包含物镜的矫正运动使得透明材料的微加工变得十分困难，并且，无法实现对球面像差的动态校准，且上述物镜一般通过专门设计与制造，周期长、灵活性差、成本高，矫正难度高。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种激光加工方法、装置、设备及介质，旨在矫正激光光束进行透明脆性材料加工的球面像差，并降低矫正球面相差的难度。
为实现上述目的，本发明提供一种激光加工方法，所述激光加工方法包括：
获取激光光束的激光射入参数；
基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
优选地，所述基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图的步骤，包括：
基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
优选地，所述基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图的步骤，包括：
将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
优选地，在所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿的步骤之前，所述方法还包括：
基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
优选地，所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束的步骤，包括：
基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
优选地，在所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束的步骤之后，所述方法还包括：
将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
优选地，在所述通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束的步骤之后，所述方法还包括：
获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种相差消除装置，所述相差消除装置包括：
参数获取模块，用于获取激光光束的激光射入参数；
相位图确定模块，用于基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
相位补偿模块，用于将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
激光加工模块，用于基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
优选地，所述相位图确定模块，包括：
基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
优选地，所述相位图确定模块，还包括：
将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
优选地，所述相位补偿模块，包括：
基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种设备，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的相差消除程序，所述相差消除程序被所述处理器执行实现如上所述的激光加工方法步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有相差消除程序，所述相差消除程序被处理器执行时实现如上所述的激光加工方法的步骤。
本发明提出的激光加工方法、装置、设备及介质，所述激光加工方法包括：获取激光光束的激光射入参数；基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
相比在现有技术中通过带矫正环的物镜中的透镜组对激光光束进行球面像差的矫正，本发明通过对激光光束进行相差计算，确定对应的球差相位图，并通过将该球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM对激光光束的像差进行相位补偿，实现激光光束的相差消除，并实现对待加工材料的激光加工。通过预设的计算规则与计算算法对激光光束进行控制，简化了进行激光光束相差矫正的加工程序，实现了对球面像差进行动态校准，并同时提升了相差校准精度，减少进行矫正的周期，提升进行矫正的灵活性，降低像差校正的难度。
附图说明
图1为本发明激光加工方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
图2为本发明激光加工方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明激光加工方法第一实施例中的聚焦几何结构流程示意图；
图4为本发明激光加工方法第二实施例的流程示意图；
图5为本发明激光加工方法第二实施例中步骤S23的子流程示意图；
图6为本发明激光加工方法第三实施例的流程示意图；
图7为本发明激光加工方法第四实施例中对激光光束进行调整的具体流程示意图；
图8为本发明激光加工方法第四实施例中对激光光束进行光束聚焦和光束过滤的具体流程示意图；
图9为本发明激光加工方法第四实施例中的激光光束流转流程示意图；
图10为本发明激光加工方法第四实施例中对激光光束进行效果检测的具体流程示意图；
图11为本发明激光加工方法第四实施例中激光光束进行相差矫正的效果示意图；
图12为本发明激光加工方法第四实施例中激光光束进行相差矫正效果焦点深度对比示意图；
图13为本发明激光加工方法的相差消除装置的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，参照图1，图1为本发明激光加工方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及相差消除程序。其中，操作系统是管理和控制设备硬件和软件资源的程序，支持相差消除程序以及其它软件或程序的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1002；用户接口1003主要用于与客户端进行数据通信；网络接口1004主要用于与服务器建立通信连接；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的相差消除程序。
其中，上述存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取激光光束的激光射入参数；
基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
进一步地，存储器1005中存储的相差消除程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
基于上述终端设备架构但不限于上述架构，提出本发明激光加工方法实施例。
具体地，参照图2，图2为本发明激光加工方法第一实施例的流程示意图，所述激光加工方法包括：
步骤S10，获取激光光束的激光射入参数；
步骤S20，基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
步骤S30，将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
步骤S40，基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
本申请实施例激光加工方法通过对激光光束进行相差计算，确定对应的球差相位图，并通过将该球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM对激光光束的像差进行相位补偿，实现激光光束的相差消除。
以下将对各个步骤进行详细说明：
步骤S10，获取激光光束的激光射入参数；
参照图3，图3为聚焦几何结构示意图，具体地，点A为透镜波前面上的一个激光入射点，经过透镜焦距为f的透镜后，将入射光A在只有折射率为n1的介质的情况下，点A的入射角为θi，并聚焦于点O，当入射激光加入待加工材料后，此时，当前待加工材料为透明脆性材料，该待加工材料作为激光光束的折射介质，折射率为n2，点B为入点A入射光在折射率为n2的介质表面的入射点，经过折射后，聚焦到点O’。
进一步地，根据预设的折射率公式，可以计算出激光光束从上述A点到B点对应的折射角度θt：
Sin(θi)/sin(θt)＝n21 (1)
其中，激光光束的入射角以θi表示，折射角以θt表示，n21称为第二介质对第一介质的相对折射率，即待加工材料相对于透镜的相对折射率，具体相对折射率的计算公式为：n21＝n2/n1。
进一步地，基于预设的数值孔径计算公式，通过上述激光光束入射点的折射率n1和在点A的入射角θi，可以计算出对应的数值孔径NA：
NA＝n1*sinθi (2)
进一步地，点C为激光光束经过轴心的入射点，点D为经过点C的入射光在介质n2表面的入射点，深度d为无折射聚焦深度，深度d’为有折射聚焦深度。
在一具体实施例中，通过上述激光光束对待加工材料的入射、折射原理，并基于预设的计算公式对激光光束的光程长度、焦距等激光射入参数进行计算，具体地计算公式如下：
ABO’＝AB+BO’ (3)
AB＝f-d/sin(θi) (4)
BO’＝(h-sin(θi))/cos(θt) (5)
ABO’＝f-d/sin(θi)+(h-sin(θi))/cos(θt) (6)
d’＝(h-sin(θi))*tan(θt) (7)
其中，ABO’为当入射角为θi，入射点为A时，激光光束对应的光程长度；AB为入射点A至待加工材料介质的入射点B之间的光程长度；BO’为待加工材料介质的入射点B与在待加工材料上聚焦的聚焦点O’之间的距离；ABO’则为激光光束从入射点A射入后的光程长度；d’＝(h-sin(θi))*tan(θt)则为入射点为C的激光光束从D点进入待加工材料至待加工材料中聚焦的聚焦点O’之间的距离。
进一步地，由于激光光束射入折射率为n2的介质，使得入射点为C的激光光束经过点D后进入待加工材料，到达O’点的光程CDO’和光线ABO'之间的光程差产生相差ΔΦ，该相差会随着波前面不同点的θi角度而改变。
作为一种具体实施例，通过预设公式对激光光束的射入点、射入角度以及对应的光程长度进行计算，并确定进行待加工材料加工的激光光束对应的激光射入参数。
步骤S20，基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
在一具体实施例中，上述预设的计算规则可以是预设的Matlab编程，将入射角范围θi到0等分成若干个部分，将等分后的每个角度都代入预设的公式进行计算，确定激光光束射入待加工材料中由于对应折射率所产生的的相差，在确定每个等分部分的相差后，可以根据每部分的相位差值进行2π的归一化处理，并生成对应的BMP球差相位图。
其中，预设的计算公式即：
ΔΦ＝Φ(θi)-Φ(0) (8)
进一步地，上述根据每部分的相位差值进行2π的归一化处理是通过对计算到的相位差进行数据规范化处理，消除数值之间的量纲和取值范围差异的影响，将各个角度的相位差数据按照相应比例进行缩放，对原始的相位差数据进行离差标准化的线性变换，使这些数据映射于指定区域，从而利于进行综合分析。
步骤S30，将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
在一具体实施例中，将获取到的球差相位图加载到预设的空间光调制器SLM中对激光光束进行相差补偿，实现射入待加工材料的激光光束的相差消除，并确定相差消除后的激光光束。
具体地，上述空间光调制器SLM是指在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，例如通过调制光场的振幅，通过折射率调制相位，通过偏振面的旋转调制偏振态，或是实现非相干——相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。
在本实施例中，通过上述空间光调制器SLM对射入的激光光束进行折射率相位进行调制，将激光光束的偏振态调整为在线偏振，实现激光光束的相位调整，对激光光束出现的相位差进行补偿，实现激光光束相差消除。
步骤S40，基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
在一具体实施例中，通过上述实现激光光束相差消除的激光光束对待加工材料进行对应的激光加工。
本实施例通过预设的计算规则与计算算法对激光光束进行控制，简化了进行激光光束相差矫正的加工程序，实现了对球面像差进行动态校准，并同时提升了相差校准精度，通过空间调光器实现相差矫正，提升进行矫正的灵活性，降低像差校正的难度。
进一步地，基于本申请实施例激光加工方法的第一实施例，提出本申请实施例激光加工方法的第二实施例。
激光加工方法的第二实施例与激光加工方法的第一实施例的区别在于，本实施例是对步骤S20，“基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图”的细化，参照图4，具体包括：
步骤S21，基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
步骤S22，将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
步骤S23，基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
以下将对各个步骤进行详细说明：
步骤S21，基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
在一具体实施例中，上述预设的计算规则可以是预设的Matlab编程，激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围可以是将入射角范围θi到0，并将该角度等分成N个部分，其中，等分后的若干部分都为一个激光光束射入的射入角度范围，该射入角度范围可对应获取激光光束的相位差。
步骤S22，将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
进一步地，将上述等分后的每个激光射入角度范围都代入预设的公式进行计算，确定激光光束射入待加工材料中由于对应折射率所产生的的相差，其中，上述分成若干个部分的激光射入范围中的角度都可代入上述相位差计算公式进行对应计算，激光射入范围计算后可确定对应的范围内每个角度对应的相位差。
步骤S23，基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
进一步地，参照图5，步骤S23具体包括：
步骤S231，将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
步骤S232，将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
在一具体实施例中，在确定每个等分部分的相差后，可以根据每部分的相位差值进行归一化处理，并生成对应的BMP球差相位图，上述根据每部分的相位差值进行2π的归一化处理是通过对计算到的相位差进行数据规范化处理，消除数值之间的量纲和取值范围差异的影响，将各个角度的相位差数据按照相应比例进行缩放，对原始的相位差数据进行离差标准化的线性变换，使这些数据映射于指定区域，从而利于进行综合分析。
本实施例通过对入射激光光束进行相位差计算，并确定预设范围内相位差对应的BMP相位图，作为相位差转换的数据来源，提升了相差转换过程中的数据来源准确度，提升激光光束的相差转换精度，保障进行激光加工的质量和性能。
进一步地，基于本申请实施例激光加工方法第一实施例和第二实施例，提出本申请实施例激光加工方法的第三实施例。
激光加工方法的第三实施例与诊断教学方法的第一、第二、第三实施例的区别在于，本实施例是对步骤S30，“将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束”的细化，参照图6，具体包括：
步骤S31，基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
步骤S32，基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
步骤S33，基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
步骤S34，对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
在一具体实施例中，通过将上述球差相位图加载到预设的空间光调制器SLM中，基于激光光束的入射角度、待加工材料介质的折射率，确定在空间光调其中对当前激光光束进行补偿的待补偿相位，并通过数字视觉接口DVI发送与上述待补偿相位对应的进行相位补偿的控制信号。
进一步地，根据上述控制信号对上述空间光调制器SLM的光调反射面板进行控制，确定与进行相位补偿对应的调制深度，通过光调反射面板中的填充因子对激光光束的聚焦深度进行光位补偿，实现相位差的填充补偿。
作为一种具体实施例，空间光调制器SLM的光调反射面板的有效反射面积可以为16mm×12mm，像素大小为12.5μm，填充因子超过95％，SLM对激光光束施加补偿相位用以校正球面像差，这些像素由计算机通过数字视觉接口DVI发出的8位信号进行控制，这种类型的SLM可以在可见光和近红外区域(400–1800nm)进行0到2π的纯相位调制。
在本实施例通过预设的空间光调制器SLM对激光光束的相位差进行相位补偿，通过预设的计算规则与计算算法对激光光束进行控制，实现数字化手段的相差补偿以及激光光束的相差消除，简化了进行激光光束相差矫正的加工程序，实现了对球面像差进行动态校准，降低了激光光束相差补偿的难度。
进一步地，基于本申请实施例激光加工方法第一实施例、第二实施例和第三实施例，提出本申请实施例激光加工方法的第四实施例。
激光加工方法的第四实施例与诊断教学方法的第一、第二、第三实施例的区别在于，本实施例是对步骤S30，“将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束”的前后步骤的扩展细化。
参照图7，在步骤S30，“将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束”之前，所述方法还包括，对激光光束进行调整的方案，具体包括：
步骤A1，基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
步骤A2，基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
步骤A3，基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
在一具体实施例中，激光器的出射光经过扩束镜BET，将激光光斑调整为合适的大小，激光光束透过半波片HP，将激光的偏振态调整为线偏振，其中，激光光束的射入方向和空间光调制器SLM的偏振方向一致，确定光斑大小合适和在线偏振的激光光束，再经过反射镜R1，获取入射到反射式液晶空间光调制器SLM中的激光光束。
进一步地，参照图8，在步骤S30，“将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束”之后，所述方法还包括，对所述激光光束进行光束聚焦和光束过滤的方案，具体包括：
步骤B1，将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
步骤B2，通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
步骤B3，将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
在一具体实施例中，将空间光调制器中调整好的相差消除的激光光束发射到预设的4F透射系统中，其中，4F系统通过透镜L1、光阑H和透镜L2组成，相差消除的激光光束经过焦距为f1的透镜L1和焦距为f2的透镜L2，L1放置在距离SLM为f1的位置，L1的后聚焦点和透镜L2的前聚焦点重合，L1和L2的间距为f1+f2，在L1和L2共聚焦点的位置靠左大约3-5mm的预设位置放置光阑H，通过该光阑过滤掉相差消除的激光光束中高频的杂波或者0极光干扰，然后在透镜L2的后焦点处放置反射镜片R2，将反射激光入射到物镜L3,聚焦后进入待加工材料M，对该待加工材料进行激光加工。
参照图9，图9为激光光束进行作业的光束流转流程示意图。
进一步地，在步骤B2，“通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束”之后，所述方法还包括对所述激光光束进行效果检测的方案，参照图10，具体包括：
步骤C1，获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
步骤C2，基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
在一具体实施例中，为了量化和检验相差消除的效果，通过预设的检测装置对激光光束聚焦点的光斑(沿入射方向)进行仿真观察，通过仿真，将矫正和未矫正的光斑沿入射方向的形态进行比较入射形态比较。
参照图11，图11为所述激光光束进行相差矫正的效果示意图。具体地，该图显示了在(a)没有折射率为n2的介质材料情况下，光斑聚焦焦点形态，焦深为S1，(b)在插入折射率为n2的被加工材料后，入射光在进入n2材料后开始折射，在没有相差补偿的情况下，球差引起的聚焦点的相差严重，焦深被拉长变形为S2以及(c)在插入折射率为n2的待加工材料后，入射激光在进入n2材料后开始折射，在经过本发明的相差补偿后，球差引起的焦深变形得到有效矫正，焦深为S3。
进一步地，通过上述相差矫正效果示意图可知：S3明显小于S2，经过矫正的S3几乎达到S1的水平，该结果表明，焦斑的强度分布在径向和纵向上不对称扩展，随着聚焦深度的增加，激光光束的不对称性和扩展程度都在一定程度上降低，导致峰值光密度降低，降低了激光加工质量。
参照图12，图12为所述激光光束进行相差矫正效果焦点深度对比示意图。具体地，加载到SLM的相位补偿相位图与聚焦点的深度d’有关，不同的深度有对应的相位图，在加工过程中，相位图需要随着深度的不同而调整，列出不同焦点深度d’对应的校正相位图，其中，(a)d'＝200μm，(b)d'＝600μm和(c)d'＝1500μm，仿真出不同深度焦点的相位图，其中n2＝1.6,光斑尺寸＝8mm,波长＝1064nm。三组图片也分别是上述不同深度焦点对应的3D示意图、半个相位界面轮廓以及对应的相位矫正数据。
本实施例通过预设的激光光束反射系统实现激光光束的传递，并实现激光光束在相差消除系统之间的转换，并通过预设的4F透射系统对激光光束进行进一步的传递，提升进行激光加工的光束质量，最后通过预设的检测装置确定相差消除的效果。
此外，本发明实施例还提出一种相差消除装置，参照图13，图13为本发明激光加工方法实施例方案涉及的相差消除装置的功能模块示意图。如图13所示，所述相差消除装置包括：
参数获取模块10，用于获取激光光束的激光射入参数；
相位图确定模块20，用于基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
相位补偿模块30，用于将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
激光加工模块40，用于基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
优选地，所述相位图确定模块，包括：
射入范围划分单元，用于基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
相位差计算单元，用于将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
球差相位图划分单元，用于基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
优选地，所述相位图确定模块，还包括：
归一化处理单元，用于将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
位图转化单元，用于将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
优选地，所述相位补偿模块，包括：
光斑调整单元，用于基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
偏振调整单元，用于基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
反射镜发射单元，用于基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
待补偿相位确定单元，用于基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
控制信号确定单元，用于基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
调制深度加载单元，用于基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
光束相位补偿单元，用于对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
光束透射单元，用于将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
透射系统加工单元，用于通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
激光加工单元，用于将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
优选地，所述相位补偿模块，还包括：
入射形态图获取单元，用于获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
相位补偿效果测试单元，用于基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
本实施例实现物流运输的原理及实施过程，请参照上述各实施例，在此不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种设备，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的相差消除程序，所述相差消除程序被所述处理器执行时实现如上述实施例所述的激光加工方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有相差消除程序，所述相差消除程序被处理器执行时实现如上所述的激光加工方法的步骤。
由于本相差消除程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
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上述实施例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，本发明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，该计算机软件产品储存在如上所述的一个储存介质(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)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书与附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光加工方法，其特征在于，所述激光加工方法包括：
获取激光光束的激光射入参数；
基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图的步骤，包括：
基于预设的编程算法，将激光光束射入的入射角到预设射入角的激光射入范围等分成N个部分，其中，N为正整数；
将N个部分的激光入射范围分别代入预设的相差计算公式，确定N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差；
基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图。
3.如权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，所述基于所述相位差，确定所述激光光束射入的球差相位图的步骤，包括：
将所述N个部分激光射入范围中每个部分对应的相位差分别进行归一化处理，确定每个部分的相位差对应的相差值；
将所述相差值进行预设的位图转化，生成所述相差值对应的位图BMP球差相位图。
4.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿的步骤之前，所述方法还包括：
基于预设的扩束镜BET，对所述激光光束的光斑进行调整，确定所述激光光束进行激光作业的光斑大小；
基于预设的半波片HP，对所述激光光束的偏振进行调整，将所述激光光束的偏振态调整为线偏振；
基于激光光束调整后的光斑大小和线偏振，确定从反射镜发射的SLM接收激光光束。
5.如权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束的步骤，包括：
基于预先计算的球差相位图，确定所述SLM接收激光光束的待补偿相位；
基于所述空间光调制器SLM预设的数字视觉接口DVI，获取所述待补偿相位对应的控制信号；
基于所述空间光调制器SLM反射面板中预设的填充因子，根据所述控制信号加载对应的调制深度；
对所述SLM接收激光光束进行与所述调制深度对应的相位补偿，确定相差消除的激光光束。
6.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在所述将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束的步骤之后，所述方法还包括：
将所述相差消除的激光光束射入预设的4F透射系统；
通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束；
将所述进行激光加工的激光光束入射至预设的待加工材料，实现对所述待加工材料的激光加工。
7.如权利要求6所述的激光加工方法，其特征在于，在所述通过所述4F透射系统对所述相差消除的激光光束进行光束聚焦和光束过滤，获取进行激光加工的激光光束的步骤之后，所述方法还包括：
获取在所述4F透射系统中预设物镜中的激光光束对应的入射形态图；
基于所述入射形态图，确定激光光束的激光参数，并基于所述激光参数验证激光光束进行相位补偿的效果。
8.一种相差消除装置，其特征在于，所述相差消除装置包括：
参数获取模块，用于获取激光光束的激光射入参数；
相位图确定模块，用于基于预设的计算规则，根据所述激光光束的激光射入参数进行相差计算，确定对应的球差相位图；
相位补偿模块，用于将所述球差相位图加载至预设的空间光调制器SLM，对激光光束的相差进行相位补偿，确定相差消除的激光光束；
激光加工模块，用于基于所述激光光束，对待加工材料进行激光加工。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的相差消除程序，所述相差消除程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的激光加工方法。
10.一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有相差消除程序，所述相差消除程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的激光加工方法的步骤。
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