TW201816877A - 用於使用非軸對稱光束點對通透工件進行雷射加工的設備與方法 - Google Patents

Abstract

一種用於雷射加工通透工件的方法，包含：形成包含缺陷結構的輪廓線，此係藉由將光束源輸出的脈衝化雷射光束引導穿過非球面光學元件並進入通透工件，非球面光學元件定位為在徑向方向中自光束路徑偏移，使得被引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分在通透工件內產生誘發吸收，誘發吸收在通透工件內產生缺陷結構。引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分，包含波長λ、等效點尺寸、以及非軸對稱光束截面，非軸對稱光束截面在x方向中包含最小瑞力範圍，且在y方向中包含最小瑞力範圍。再者，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且

Description

用於使用非軸對稱光束點對通透工件進行雷射加工的設備與方法

本申請案根據專利法第28條之規定主張對於申請於2016年9月30日的美國臨時專利申請案第62/402,337號的優先權權益，本案依賴於該申請案的內容並且該申請案全文以引用方式併入本文。

本說明書大體而言係關於用於雷射加工通透工件的設備與方法，且更特定而言，係關於在通透工件中形成輪廓線以分割通透工件。

材料的雷射加工領域涵蓋了各式各樣的應用，該等應用涉及不同類型材料的切割、鑽孔、銑削、焊接、熔化等等。在該等製程中，特別關注的是在材料（諸如玻璃、藍寶石、或熔融氧化矽）生產中可利用的製程中切割或分割不同類型的通透基板，以用於用於電子裝置的薄膜電晶體（TFT）或顯示材料的製程。

從製程發展與成本考量來看，玻璃基板的切割與分割具有許多改良的機會。比當前市場所實施者更快、更潔淨、更便宜、更可重複、且更可靠的玻璃基板分割方法，是相當令人感興趣的。因此，存在對於分割玻璃基板的替代性改良方法的需求。

根據一個實施例，一種用於雷射加工通透工件的方法，包含在通透工件中形成輪廓線，輪廓線包含在通透工件中的缺陷結構。形成輪廓線包含將光束源輸出的脈衝化雷射光束引導穿過非球面光學元件並進入通透工件，非球面光學元件定位為在徑向方向中自光束路徑偏移，使得被引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分在通透工件內產生誘發吸收。誘發吸收在通透工件內產生缺陷結構，且引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分包含波長l、等效點尺寸、以及非軸對稱光束截面，非軸對稱光束截面在截面x方向中包含最小瑞力範圍，且在截面y方向中包含最小瑞力範圍。再者，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且包含10或更大的一值。

在另一實施例中，一種用於雷射加工通透工件的方法，包含在通透工件中形成輪廓線，輪廓線包含在通透工件中的缺陷結構。形成輪廓線包含將光束源輸出的脈衝化雷射光束引導穿過非球面光學元件到光學阻隔元件後方並進入通透工件，其中非球面光學元件與光學阻隔元件之每一者定位在光束源與通透工件之間，使得被引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分在通透工件內產生誘發吸收。誘發吸收在通透工件內產生缺陷結構，且引導入通透工件的脈衝化雷射光束的部分包含波長l、等效點尺寸、以及非軸對稱截面，非軸對稱截面在截面x方向中包含最小瑞力範圍，且在截面y方向中包含最小瑞力範圍。再者，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且包含10或更大的一值。

在另一實施例中，一種用於雷射加工通透工件的方法，包含在通透工件中形成輪廓線，輪廓線包含在通透工件中的缺陷結構。形成輪廓線包含將光束源輸出的沿著光束路徑指向的脈衝化雷射光束引導穿過非球面光學元件，使用定位在光束源與通透工件之間的去相干光學元件使脈衝化雷射光束的第一光束部分自脈衝化雷射光束的第二光束部分去相干，並將脈衝化雷射光束的第一光束部分與第二光束部分引導入通透工件，使得引導入通透工件的脈衝化雷射光束的第一光束部分與第二光束部分在通透工件內產生誘發吸收。誘發吸收在通透工件內產生缺陷結構，且引導入通透工件的第一光束部分與第二光束部分的結合包含波長l、等效點尺寸、以及非軸對稱截面，非軸對稱截面在截面x方向中包含最小瑞力範圍，且在截面y方向中包含最小瑞力範圍，其中與的較小者係大於，其中為無維度發散因數，且包含10或更大的一值。

在又另一實施例中，一種加工方法包含在通透工件中定位脈衝化雷射光束，脈衝化雷射光束傳播於z方向中並包含：(i)波長l；(ii)等效點尺寸；(iii)足以超過通透工件的傷害臨限的脈衝能量與脈衝持續期間；(iv)第一部分與第二部分，第一部分與第二部分不同調；以及(v)非軸對稱光束截面，非軸對稱光束截面在x方向中包含最小瑞力範圍，且在y方向中包含最小瑞力範圍。再者，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且具有10或更大的一值。

本揭示內容亦包含下列條項： 1.一種用於雷射加工通透工件（諸如玻璃基板）的方法，方法包含： 提供通透工件， 引導雷射光束到工件上，從而在通透工件中形成輪廓線，通透工件可沿著此輪廓線分割， 其中雷射光束為由雷射光束源發出的脈衝化雷射光束，其中脈衝化雷射光束被定位在通透工件中，脈衝化雷射光束在z方向中沿著光束路徑傳播， 此脈衝化雷射光束具有： 波長l； 非軸對稱光束截面； 最大光束強度； 等效點尺寸，此等效點尺寸界定為始於光束傳播路徑z在任何方向中的最短徑向距離，在此處光束強度降低至最大光束強度的1/e² ； 足以超過通透工件的傷害臨限的脈衝能量與脈衝持續期間，藉以在通透工件中形成輪廓線，此輪廓線包含通透工件中的缺陷結構； 其中非軸對稱光束截面在x方向中具有最小瑞力範圍，且在y方向中具有最小瑞力範圍， 其中，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且具有10或更大的一值，且其中x與y方向中的最小瑞力範圍的較小者，為沿著光束路徑的距離，在此處光束的光學強度衰減至最大光束強度的一半。 2.如條項1所述之方法，其中雷射光束具有足以超過通透工件的傷害臨限的脈衝能量與脈衝持續期間，藉以形成輪廓線，此輪廓線包含通透工件中的缺陷結構，且較佳地更進一步包含將通透工件與脈衝化雷射光束相對彼此沿著輪廓線平移，從而在通透工件內沿著輪廓線雷射雷射形成複數個缺陷結構。 3.如條項1或2所述之加工方法，其中非軸對稱光束截面具有最大點尺寸參數、最小點尺寸參數、以及深寬比，且其中深寬比大於1.1、1.3或2.0，或在從1.2至15.0的範圍中，或在從1.5至3.0的範圍中。 4.根據前述條項之任一項所述之方法，其中雷射光束包含第一部分與第二部分，第一部分與第二部分不同調。 5.根據前述條項之任一項所述之方法，其中雷射光束被引導穿過非球面光學元件，使得雷射光束在通透工件內產生誘發吸收，較佳地，其中非球面光學元件定位為從光束路徑在徑向方向中偏移。 6.如條項5之任意者所述之方法，其中： 非球面光學元件從光束路徑在徑向方向中偏移一偏移距離；以及 偏移距離為在脈衝化雷射光束與非球面光學元件之間的一接觸位置處，脈衝化雷射光束的截面直徑的約10%至約75%的一距離。 7. 根據前述條項2-20之任一項所述之方法，其中無維度發散因數包含從約10至約2000的一值，較佳的，其中無維度發散因數包含從約50至約1500的一值，更佳的，其中無維度發散因數包含從約100至約1000的一值。 8.根據前述條項3-22之任一項所述之方法，其中缺陷結構包含中央缺陷區域與至少一個徑向臂，徑向臂沿著引導入通透工件的脈衝化雷射光束的非軸對稱光束截面的長軸從中央缺陷區域向外延伸。 9.根據前述條項之任一項所述之方法，方法進一步包含：使用定位在光束源與通透工件之間的去相干光學元件，使脈衝化雷射光束的第一光束部分自脈衝化雷射光束的第二光束部分去相干，較佳的，其中去相干光學元件被定位在非球面光學元件與通透工件之間或在光束源與非球面光學元件之間。 10.如條項9所述之方法，其中去相干光學元件包含光學延遲板，且使第一光束部分自第二光束部分去相干包含：將脈衝化雷射光束的第一光束部分引導穿過光學延遲板，以引發第一光束部分相對於第二光束部分的光阻滯。 11.如條項10所述之方法，其中使第一光束部分自第二光束部分去相干包含：極化脈衝化雷射光束的第一光束部分，使得脈衝化雷射光束的第一光束部分在通透工件處包含第一偏振；以及極化脈衝化雷射光束的第二光束部分，使得脈衝化雷射光束的第二光束部分在通透工件處包含第二偏振，其中第一偏振正交於第二偏振。 12.用於執行根據前述條項之任一項所述之方法的系統，包含： 雷射光束源，用於提供脈衝化雷射光束， 轉換手段，用於將源提供的雷射光束轉換成具有非軸對稱截面的雷射光束，非軸對稱雷射光束具有 波長l； 最大光束強度； 等效點尺寸，此等效點尺寸界定為始於光束傳播路徑z在任何方向中的最短徑向距離，在此處光束強度降低至最大光束強度的1/e² ； 足以超過通透工件的傷害臨限的脈衝能量與脈衝持續期間，藉以在通透工件中形成輪廓線，此輪廓線包含通透工件中的缺陷結構； 其中非軸對稱光束截面在x方向中具有最小瑞力範圍，且在y方向中具有最小瑞力範圍， 其中，與的較小者大於，其中為無維度發散因數，且具有10或更大的一值，且其中x與y方向中的最小瑞力範圍的較小者，為沿著光束路徑的距離，在此處光束的光學強度衰減至最大光束強度的一半。 13.根據條項12所述之系統，進一步包含轉換手段，用於將雷射光束轉換成擬非繞射雷射光束。 14.根據條項13所述之系統，其中用於將源提供的雷射光束轉換成具有非軸對稱截面的雷射光束的轉換手段，以及用於將雷射光束轉換成擬非繞射雷射光束的轉換手段，包含 相對於光束傳播路徑偏移的非球面元件（較佳為錐形透鏡），以及光束去相干元件。 15.根據條項14所述之系統，依序包含； 雷射光束源， 用於圓形極化雷射光束的第一四分之一波片 錐形透鏡 準直透鏡 （較佳的）第二可旋轉式四分之一分波片，第二可旋轉式四分之一分波片用於產生基於偏振的雷射光束的兩個區段的去相干性，以及聚焦透鏡，聚焦透鏡用於將雷射光束聚焦至通透工件上。

下面的詳細說明將闡述本文所述製程與系統的額外的特徵與優點，在相關技術領域中具有通常知識者根據說明將可顯然得知該等特徵與優點的部分，或者，在相關技術領域中具有通常知識者藉由實作本文（包含接續的實施方式、申請專利範圍、以及附加圖式）所說明的實施例將可理解到該等特徵與優點的部分。

應瞭解到，上文的一般性說明與下文的詳細說明說明了各種實施例，且意為提供概觀或框架以期瞭解所主張標的的本質與特性。包含附加圖式以期進一步瞭解各種實施例，該等圖式被併入本說明書且構成本說明書的一部分。圖式圖示說明本文所說明的各種實施例，並與說明一起解釋所主張標的的原理與操作。

現將詳細參照用於雷射加工通透工件（諸如玻璃工件）的製程的實施例，其範例圖示說明於附加圖式中。在圖式中儘可能使用相同的元件符號以代表相同或類似的部件。根據本文所說明的一或更多個實施例，通透工件可被雷射加工以在通透工件中形成輪廓線，輪廓線包含一系列的缺陷結構，該等缺陷結構界定出意圖將通透工件分割成兩個或更多個部分的分割線。根據一個實施例，在通透工件上投射非軸對稱延伸聚焦線且光束截面具有長軸與短軸的脈衝化雷射光束，可被利用以在通透工件中產生一系列的缺陷結構，從而界定出輪廓線。在本文中的各種實施例中，該等缺陷結構可被稱為線缺陷結構、穿孔、或工件中的奈米穿孔。再者，該等缺陷結構可包含中央缺陷結構區域與徑向臂，中央缺陷結構區域與徑向臂主要沿著非軸對稱光束點的長軸形成。在一些實施例中，製程可進一步包含沿著輪廓線分割通透工件，例如使用紅外線雷射或經配置以加熱鄰接輪廓線的通透工件的區域、或折彎、劃線、或以其他方式對通透基板產生機械應力的其他雷射。在其他實施例中，通透工件可受到機械應力以造成分割，或者可自發性地發生分割。在並非意圖受限於理論的同時，在輪廓線處對通透工件產生應力，可沿著輪廓線傳播裂縫。藉由控制每一缺陷結構沿著輪廓線的徑向臂的方向，可更佳地控制裂縫的傳播。本文將特定參照附加圖式以說明用於加工通透工件的方法與設備的各種實施例。

本文用詞「通透工件」，表示由通透的玻璃或陶瓷玻璃形成的工件，其中本文用詞「通透」表示材料的光學吸收率小於約每毫米材料深度20%，諸如小於約每毫米材料深度10%（對於所指定的脈衝化雷射波長），或諸如小於約每毫米材料深度1%（對於所指定的脈衝化雷射波長）。根據一或更多個實施例，通透工件的厚度可從約50微米至約10mm（諸如從約100微米至約5mm，或從約0.5mm至約3mm）。

根據一或更多個實施例，本揭示內容提供用於加工工件的方法。本文所使用的「雷射加工」，可包含在工件中形成輪廓線、分割工件、或以上之結合者。通透工件可包含由玻璃組合物形成的玻璃工件，諸如硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、矽鋁酸鹽玻璃、鹼性矽鋁酸鹽、鹼土鋁矽酸鹽玻璃、鹼土硼鋁矽酸鹽玻璃、熔凝矽石或結晶材料（諸如藍寶石、矽、砷化鎵）、或以上之結合者。在一些實施例中，玻璃可為可離子交換式，使得在雷射加工通透工件之前或之後玻璃組合物可經受離子交換以進行機械強化。例如，通透工件可包含經離子交換以及可離子交換式玻璃，諸如康寧公司（Corning Incorporated of Corning，NY）（例如編碼2318、代碼2319和代碼2320）的康寧Gorilla®玻璃。再者，該等經離子交換玻璃的熱膨脹係數（CTE）可從約6 ppm/ºC至約10 ppm/ºC。在一些實施例中，通透工件的玻璃組合物，可包含大於約1.0莫耳%的硼，及（或）包含硼的化合物，包含但不限於B₂ O₃ 。在另一實施例中，用以形成通透工件的玻璃組合物，包含小於或等於約1.0莫耳%的硼氧化物，及（或）包含硼的化合物。再者，通透工件可包含對雷射波長通透的其他部件，例如晶體（諸如藍寶石或硒化鋅）。

一些通透工件可作為顯示器及/或TFT（薄膜電晶體）基板。此種適合用於顯示器或TFT用途的玻璃或玻璃組合物的一些範例，為康寧公司（Corning Incorporated of Corning，NY）提供的EAGLE XG®、CONTEGO、以及CORNING LOTUSTM。鹼土硼鋁矽酸鹽玻璃組合物可被配製成適合用作電子應用的基板，包括但不限於用於TFT的基板。與TFT結合使用的玻璃組合物通常具有類似於矽的CTE（例如小於5×10^-6 /K，或者甚至小於4×10^-6 /K，例如大約3×10^-6 /K，或約2.5×10^-6 /K至約3.5×10^-6 /K），並且玻璃內的鹼位準低。在TFT應用中可使用低位準的鹼（例如約0重量％至2重量％的微量，諸如少於1重量％，例如少於0.5重量％），因為在某些情況下，鹼性摻雜劑從玻璃中浸出並污染或「毒化」TFT，此可導致TFT無法操作。根據實施例，本文所說明的雷射切割製程，可用於以受控的方式分割通透工件，而碎片可忽略、缺陷結構最少、且對邊緣的次表面傷害低，而保持工件的完整性與強度。

本文用詞「輪廓線」標示沿著通透工件表面上的所需分割線所形成的線（例如線、曲線等等），在暴露至適當的加工條件時，通透工件將沿著輪廓線被分割成多個部分。輪廓線大抵由一或更多個缺陷結構組成，該等缺陷結構係被使用各種技術引入通透工件中。本文用詞「缺陷結構(defect)」可包括通透工件中的經修改材料（相對於塊材料）的區域、空隙空間、刮痕、瑕疵、孔、或其他變形，該等缺陷結構致能藉由額外的加工來進行分割（諸如藉由紅外線雷射加工、機械應力、或其他分割製程）。再者，每一缺陷結構可包含中央缺陷結構區域以及一或更多個徑向臂，徑向臂沿著通透工件的成像表面從中央缺陷結構區域向外延伸。本文中通透工件的「成像表面」，為脈衝化雷射光束初始接觸通透工件的通透工件表面。如下文更詳細說明，一或更多個徑向臂的徑向長度，可由脈衝化雷射光束投射到通透工件上的光束點的形狀來控制。作為一個範例，包含非軸對稱光束點（一般而言包含長軸與短軸）的脈衝化雷射光束，可照射通透工件的成像平面以產生缺陷結構，缺陷結構包含中央缺陷結構區域與一或更多個徑向臂，中央缺陷結構區域形成於非軸對稱光束點的長軸與短軸的交會處，一或更多個徑向臂形成於非軸對稱光束點的長軸方向中。

諸如玻璃基板或類似者的通透工件可被分割成多個部分，此係藉由首先在工件表面上形成輪廓線，且在之後（例如使用紅外線雷射）加熱輪廓線上的工件表面以在工件中產生應力（諸如熱應力）。應力最終導致工件沿著輪廓線自發分割。再者，在使用具有非軸對稱光束點的脈衝化雷射光束形成每一缺陷結構時，非軸對稱光束點被定向為使得光束軸的長軸沿著所需的分割線延伸，由通透工件中沿著輪廓線的應力缺陷結構所產生的裂縫傳播，可在所需的分割線中延伸。形成具有在所需分割線的方向中延伸的徑向臂的缺陷結構，可允許缺陷結構以較大的間隔距離間隔開（相較於具有隨機延伸的徑向臂或不具有徑向臂），而不傷害所分割的通透工件的邊緣（其中在分割之前已存在輪廓線）。再者，形成具有在所需分割線的方向中延伸的徑向臂的缺陷結構，允許由較少的對工件施加的應力（例如較少的能量，諸如熱能量）產生裂縫傳播，而限制對於所分割的通透工件的邊緣的傷害（其中在分割之前已存在輪廓線）。相對的，在缺陷結構包含隨機延伸的徑向臂或不具有徑向臂時，裂縫可在大抵正交於所分割的通透工件的邊緣的方向中從所分割的邊緣傳播（亦即大抵正交於輪廓線所標示的意圖分割線），此使得所分割的通透工件的邊緣弱化。

現在參照第1A圖與第1B圖作為範例，其中示意繪製通透工件160（諸如玻璃工件或陶瓷玻璃工件），通透工件160經受到根據本文所說明之方法的加工。第1A圖與第1B圖繪製通透工件160中的輪廓線170的形成，可在平移方向101中相對於通透工件平移脈衝化雷射光束112，來形成輪廓線170。第1A圖與第1B圖繪製沿著光束路徑111的脈衝化雷射光束112，脈衝化雷射光束112被定向為使得脈衝化雷射光束112可被由透鏡（例如下文所說明的第二透鏡132）聚焦入通透工件160內的脈衝化雷射光束聚焦線113中。再者，脈衝化雷射光束聚焦線113為擬非繞射光束的一部分，此將於下文更詳細界定。第1A圖與第1B圖繪製脈衝化雷射光束112形成非軸對稱光束點114，非軸對稱光束點114投射到通透工件160的成像表面162上。再者，在正交於脈衝化雷射光束112的傳播軸（例如正交於光束路徑111）的脈衝化雷射光束聚焦線113的截面處，脈衝化雷射光束聚焦線113為非軸對稱的。本文用詞軸對稱（axisymmetric），涉及對於沿著中央軸的任意旋轉角度均為對稱（或外觀相同）的形狀，且「非軸對稱（non-axisymmetric）」涉及對於沿著中央軸的任意旋轉角度不為對稱的形狀。旋轉軸（例如中央軸）大多被視為雷射光束的傳播軸。亦使用於本文中的「光束點」，涉及在首次接觸工件（例如通透工件160）的點處的雷射光束（例如脈衝化雷射光束112）的截面。

亦參照第2圖，輪廓線170沿著所需的分割線165延伸，並描繪意圖分割線，通透工件160可沿著意圖分割線被分割成兩或更多個部分。輪廓線170包含複數個缺陷結構172，複數個缺陷結構172延伸入通透工件160的表面，並建立裂縫傳播的路徑，以讓通透工件160沿著輪廓線170分割成個別的部分。儘管第1A圖與第2圖繪製的輪廓線170為實質線性的，但應瞭解到亦思及了其他配置，該等配置可能包含（但不限於）曲線、圖樣、規則的幾何形狀、不規則形狀等等。

如第2圖繪製，每一缺陷結構172包含中央缺陷結構區域174與一或更多個徑向臂176，徑向臂176在實質正交於光束路徑111的方向中向外延伸（例如在第1A圖、第1B圖、與第2圖中圖示的X及/或Y方向）。在操作中，在輪廓線170的缺陷結構172成形之後（例如使用本文所說明的方法與系統），缺陷結構172可進一步在隨後的分割步驟中作用，以沿著輪廓線170引發通透工件160的自發分割。隨後的分割步驟，可包含使用機械力、熱應力引發之力、或由於存在於通透工件中的應力而發生的自發斷裂，此係取決於通透工件160的類型、厚度、以及結構。例如，應力可存在通透工件160中，此可造成自發分割而無需進一步的加熱或機械分割步驟。

參照第1A圖、第1B圖、與第2圖，在本文所說明的實施例中，脈衝化雷射光束112（具有投射到通透工件160上的非軸對稱光束點114）可被引導至通透工件160上（例如聚光成穿透通透工件160的厚度的至少一部分的高長寬比線焦點）。此形成具有非軸對稱截面的脈衝化雷射光束聚焦線113，非軸對稱截面相關於非軸對稱光束點114。詳言之，非軸對稱光束點14為脈衝化雷射光束聚焦線113的範例截面，且隨著脈衝化雷射光束聚焦線113穿透通透工件160的至少一部分，脈衝化雷射光束聚焦線113維持為非軸對稱的。再者，脈衝化雷射光束112可相對於通透工件160平移（例如在平移方向101中），以形成輪廓線170的複數個缺陷結構172。將脈衝化雷射光束112引導入通透工件160，造成通透工件160的部分破裂，例如沿著所需的分割線165在間隔的位置處沈積足夠的能量以斷開通透工件160中的化學鍵結，以形成缺陷結構172。根據一或更多個實施例，脈衝化雷射光束可被平移橫越過通透工件160，此可藉由通透工件160的動作（例如耦接至通透工件160的平移台190的動作）、脈衝化雷射光束的動作（例如脈衝化雷射光束聚焦線113的動作）、或通透工件160與脈衝化雷射光束聚焦線113兩者的動作。藉由相對於通透工件160平移脈衝化雷射光束聚焦線113，可在通透工件160中形成複數個缺陷結構172。

如第2圖繪製，非軸對稱光束點114包含長軸116、短軸115、軸交會點118（可定位在非軸對稱光束點114的中心）、以及光束點周邊119。根據實施例，長軸116被界定為對非軸對稱光束點114內的中心具有最長距離的非軸對稱光束點114的軸，且短軸115被界定為對非軸對稱光束點114內的中心具有最短距離的非軸對稱光束點114的軸。儘管第2圖將非軸對稱光束點114繪製為橢圓形，但應瞭解到思及了任何非軸對稱形狀，諸如非橢圓形狀。再者，非軸對稱光束點114可包含多個光束點的集合。再者，應瞭解到儘管本文實質上論述非軸對稱光束點114，但通透工件160內的脈衝化雷射光束聚焦線113的其他截面亦為非軸對稱的，且亦包含短軸與長軸，如同上文針對非軸對稱光束點114所說明的。

作為範例，沿著長軸對非軸對稱光束點114的中心的距離，可包含從約0.25 µm至約20 µm、諸如從約1 µm至約10 µm、從約2 µm至約8 µm、或從約3 µm至約6 µm。再者，沿著短軸對非軸對稱光束點114的中心的距離，可包含從約0.01 µm至約10 µm、從約0.1 µm至約10 µm、或從約0.7 µm至約3 µm。例如，沿著短軸對非軸對稱光束點114的中心的距離，可為沿著長軸對非軸對稱光束點114的中心的距離的約5%至約95%，諸如沿著長軸對非軸對稱光束點114的中心的距離的約10%至約50%、約20%至約45%、或約30%至約40%。以下揭示用於判定光束點尺寸的方法。

第1B圖與第3圖圖示的光學組件，在使用具有軸向對稱性的高斯光束雷射來操作時（例如在光束源110輸出高斯光束時），將在通透工件160處形成在本領域中已知為高斯-貝塞爾（Gauss-Bessel）光束的光學光束。此種光束為擬非繞射光束（將於下文更詳細界定）的一種形式。在高斯光束的軸向對稱性被打破時（即使是些微打破），光束可被稱為是非軸對稱高斯-貝賽爾光束。然而，本文所說明的原理與效應延伸超過具有高斯-貝賽爾強度輪廓的光束，並大抵延伸至非軸對稱擬非繞射雷射光束。然而應注意到，量測擬非繞射光束中的不對稱性，不能如量測更傳統的高斯光束的不對稱性地簡單完成。例如，擬非繞射光束通常具有震盪的橫向輪廓，相較於單調衰減的高斯光束。高斯光束的直徑通常由強度下降1/e² 來界定。相對的，擬非繞射光束的強度，可作為對徑向距離的函數在1/e² 強度臨限上下擾動多次。因此，界定甚至為徑向對稱的擬非繞射光束的尺寸是具有挑戰性的。

再者，儘管不對稱高斯光束是已知於技術領域中的，但它們時常被作為單一點來論述，其中高斯光束（例如）在x方向中可具有較大的直徑（相較於y方向）。然而，對於高階高斯光束與擬非繞射光束兩者而言，光束截面可不具有單一單調衰減的核心或點。在此種情況中，光束的「長」或「短」截面軸不為輕易顯然可知的，此使得界定量測光束不對稱性的方式更為困難。

在不意為受限於理論的同時，鑑於前述動機，下列論述係針對界定擬非繞射光束以及量測擬非繞射光束的不對稱性的方法兩者。此論述可廣泛適用於所有形式的雷射光束，不論它們是具有單調強度輪廓的簡單低階高斯光束，或是投射多個點或由震盪方式作動的更複雜的擬非繞射光束。在針對高斯光束的情況中，結果將減少至較單純的形式，藉由高斯光束文獻可熟知該等形式以界定點的尺寸與瑞力範圍(Rayleigh range)。

再次參照第1A圖至第2圖，用於形成缺陷結構172的脈衝化雷射光束112，更具有強度分佈I(X,Y,Z)，其中Z為脈衝化雷射光束112傳播方向，且X與Y為正交於傳播方向的方向，如圖中所繪製。X方向與Y方向亦可稱為截面方向，且X-Y平面可稱為截面平面。脈衝化雷射光束112在截面平面中的強度分佈，可稱為截面強度分佈。

仍參照第2圖，非軸對稱光束點114包含為非軸對稱的截面強度分佈。例如，非軸對稱光束點114可具有較大的強度，且在沿著非軸對稱光束點114的長軸116的區域中，來自脈衝雷射光束112的累積能量分佈從而較大（相較於沿著非軸對稱光束點114的短軸115）。換言之，在非軸對稱光束點114的長軸116對齊所需分割線165時，脈衝化雷射光束112可沿著所需分割線165傳輸更多能量（相較於鄰接所需分割線165的區域），而形成包含沿著所需分割線165延伸的較長徑向臂176（長於在未沿著所需分割線165的方向中延伸的徑向臂176）的缺陷結構172。本文用詞「累積能量」涉及隨著脈衝化雷射光束112照射通透工件160，脈衝化雷射光束112傳輸到通透工件160的特定區域上的所有能量。

再者，藉由將脈衝化雷射光束112傳播穿過非球面光學元件120，在非軸對稱光束點114處的脈衝化雷射光束112可包含擬非繞射光束，例如具有低光束發散率（將於下文數學性界定）的光束，此將於下文參照第3圖至第7A圖所繪製的光學組件100更詳細說明。光束發散率涉及在光束傳播方向（亦即Z方向）中的光束截面的放大率。本文用詞「光束截面」涉及脈衝化雷射光束112沿著正交於脈衝化雷射光束112傳播方向的平面（例如沿著X-Y平面）的截面。本文論述的一種範例光束截面，為投射至通透工件160上的脈衝化雷射光束112的光束點（例如非軸對稱光束點114）。

繞射為導致脈衝化雷射光束112發散的一種因素。其他因素包含由形成脈衝化雷射光束112的光學系統造成的聚焦或散焦，或者介面處的折射與散射。用於形成輪廓線170的缺陷結構172的脈衝化雷射光束112，可具有小型非軸對稱光束點114，具有低發散率及弱繞射。脈衝化雷射光束112的發散率係由瑞力範圍Z_R 來特徵化，瑞力範圍Z_R 相關於脈衝化雷射光束112的強度分佈的變異s² 與光束傳播因子M² 。在下面的論述中，將使用卡氏（Cartesian）坐標系統來呈現方程式。可使用為在本發明技術領域中具有通常知識者已知的數學技術，來獲得對於其他坐標系統的對應表示。有關光束發散率的額外資訊，可見A.E. Siegman所著的「Laser Developments in Laser Resonators」, SPIE Symposium Series Vol. 1224, p.2 (1990)，以及R.Borghi和M.Santarsiero所著的「M² factor of Bessel-Gauss beams」, Optics Letters, Vol. 22(5), 262 (1997)，其揭示內容以引用方式整體併入本文。 額外的資訊亦可見於標題為「Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios—Part 1: Stigmatic and simple astigmatic beams」的ISO國際標準11146-1:2005(E)，標題為「Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios—Part 2: General astigmatic beams」的ISO國際標準11146-2:2005(E)，以及標題為「Lasers and laser-related equipment—Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios—Part 3: Intrinsic and geometrical laser beam classification, propagation and details of test methods」的ISO國際標準11146-3:2004(E)，其揭示內容以引用方式整體併入本文。

具有時間平均強度分佈的脈衝化雷射光束112的強度分佈的中心的空間坐標由以下表達式給出：

此也被稱為Wigner分佈的第一瞬間（the first moments of the Wigner distribution），並在ISO 11146-2：2005（E）的第3.5節中進行了描述。它們的量測被描述於ISO 11146-2:2005(E)的第7節。

變異（Variance）為對於在截面（X-Y）平面中脈衝化雷射光束112的強度分佈的寬度的量度，其作為在光束傳播方向中的位置z的函數。對於任意雷射光束而言，X方向中的變異可不同於Y方向中的變異。無人假設與分別代表X方向與Y方向中的變異。特別感興趣的是近場與遠場限制中的變異。在近場限制中吾人假設與分別代表X方向與Y方向中的變異，且在遠場限制中吾人假設與分別代表X方向與Y方向中的變異。對於具有時間平均強度輪廓以及傅立葉轉換的雷射光束（其中與分別為X方向與Y方向中的空間頻率），X方向與Y方向中的近場與遠場變異可由下式給定：

變異量值、、、與亦被稱為Wigner分佈的對角元素（見ISO 11146-2:2005(E)）。可使用ISO 11146-2:2005(E)第7節說明的量測技術，對實驗性雷射光束量化該等變異。簡言之，此量測使用線性非飽和像素化偵測器以在有限空間區域上量測，此有限空間區域接近定義變異和中心坐標的積分方程式的無限積分區域。量測區域的適合範圍、背景減除和偵測器像素解析度，係由ISO 11146-2：2005（E）第7節中描述的遞迴量測程序的收斂來判定。由方程式1-6給出的表達式的數值，是從由像素化偵測器量測的強度值的陣列來數值計算出的。

亦應注意到，方程式3至方程式6中使用的x,y坐標系統的中心，為雷射光束的中心。

透過任意光學光束的橫向振幅分佈（其中）與任意光學光束的空間頻率分佈（其中）之間的傅立葉轉換關係，可表示：

在方程式(7)與(8)中，與為與的最小值，此分別發生在X方向與Y方向中的腰部與處，且為光束的波長。方程式(7)與(8)指示，在z從相關聯於光束腰部的最小值開始的任一方向中，與二次地提升。

方程式(7)與(8)可被由光束傳播因子M² 來重寫，其中對於X方向與Y方向的個別光束傳播因子與被界定為：

重新整理方程式(9)與(10)，並代換入方程式(7)與(8)，得出： 此可被重寫為： 其中X方向與Y方向中的瑞力範圍與分別由以下給定：

在瑞力範圍所對應的距離上（相對於ISO 11146-1:2005(E)第3.12節界定的光束腰部位置），雷射光束的變異倍增（相對於光束腰部位置），且此距離為雷射光束的截面區域的發散率的量度。瑞力範圍亦可被觀察作為沿著光束軸的一距離，在此距離光學強度衰減至在光束腰部位置（最大強度位置）觀察到的光學強度值的一半。具有大瑞力範圍的雷射光束具有低發散率，且對傳播方向中的距離延伸較慢，相較於具有小瑞力範圍的雷射光束。

藉由使用描述雷射光束的強度輪廓，前述方程式可被施加至任何雷射光束（不僅是高斯光束）。在高斯光束的TEM₀₀ 模態的情況中，強度輪廓由下式給定： 其中為在光束腰部位置處的光束半徑（界定為光束強度降至峰值光束強度的1/e² 的半徑）。從方程式(17)與前述方程式，吾人獲得對於TEM₀₀ 高斯光束的下列結果： 其中。對於高斯光束，進一步注意到。

光束截面係由形狀與尺寸來特徵化。如前述，可期望將為非軸對稱光束點114的光束點，投射至通透工件160。非軸對稱截面的範例，包含橢圓截面。光束截面的尺寸係由光束的點尺寸來特徵化。對於高斯光束，點尺寸時常被界定為光束強度在其處降至最大值的1/e² 的徑向範圍，在方程式(17)中標示為w ₀ 。高斯光束的最大強度發生在強度分佈的中心處（x=0且y=0（卡氏坐標）或r=0（圓柱坐標）），且用於判定點尺寸的徑向範圍係相對於中心來量測。

具有軸對稱（亦即沿著光束傳播軸Z旋轉地對稱）截面的光束，可被由在光束腰部位置處量測的單一尺寸或點尺寸來特徵化（如ISO 11146-1:2005(E)第3.12節所說明）。對於高斯光束，方程式(17)圖示點尺寸等於，從方程式(18)可得出wo對應於或2。可類似地對非軸對稱光束截面界定點尺寸，其中（不像是軸對稱光束）。因此，必需由兩個點尺寸參數來特徵化非軸對稱光束的截面尺寸：分別在X方向與Y方向中的與，其中

非軸對稱光束缺少軸向（亦即任意旋轉角度）對稱性，表示與值的計算將取決於X軸與Y軸的定向選擇。例如在一些實施例中，X軸可為非軸對稱光束點114的長軸116，且Y軸可為短軸115。在其他實施例中，X軸可為短軸115，且Y軸可為長軸116。ISO 11146-1:2005(E)將該等參考軸稱為功率密度分佈的主軸（第3.3節至第3.5節），且在下列論述中，吾人將假設X軸與Y軸對齊該等主軸。再者，在截面平面中X軸與Y軸旋轉所沿著的角度（例如X軸與Y軸分別相對於X軸與Y軸的參考位置的角度），可用於界定對於非軸對稱光束的點尺寸參數的最小()與最大值()： 其中且。光束截面的軸對稱性的量值，可由深寬比來量化，其中深寬比被界定為對的比例。軸對稱光束截面具有1.0的深寬比，而橢圓與其他非軸對稱光束截面具有大於1.0的深寬比，例如大於1.1、大於1.2、大於1.3、大於1.4、大於1.5、大於1.6、大於1.7、大於1.8、大於1.9、大於2.0、或類似者。

光束截面影響脈衝化雷射光束112在通透工件160中形成的缺陷結構172的截面形狀。缺陷結構172的截面形狀，涉及在正交於脈衝化雷射光束112傳播方向的方向中的缺陷結構形狀。若（例如）雷射光束垂直投射至通透工件160的成像表面162，則缺陷結構172的截面形狀對應於成像表面162平面中（或在平行於工件成像表面162的平面的任意平面中）的缺陷結構172的形狀。作為範例，具有圓形光束截面的雷射光束形成具有圓形形狀的缺陷結構172，且具有非圓形光束截面的雷射光束形成具有非圓形形狀的缺陷結構172。

光束截面的控制，使得所分離部件的切割更有效率、缺陷較少、且邊緣強度較高。光束截面的控制，包含點尺寸、截面形狀、以及光束截面定向的控制。在不意為受限於理論之下，相信具有最大的沿著（或大約沿著）所需分割線165定向的點尺寸參數的非軸對稱光束截面，藉由沿著切割軌跡引導裂縫定向而改進了切割。在軸對稱光束截面的情況中，相信相關聯於傷害區域的形成的應力，被集中於傷害區域附近，但具有隨機的定向。隨機的應力定向被相信為會在指離所欲切割軌跡的方向中產生破裂，表現為所分離部件中的微型裂縫與其他缺陷結構。相信此種微型裂縫與缺陷結構，會降低所分離部件的塊及（或）邊緣的機械強度。藉由採用非軸對稱光束截面與光束點，並沿著所需分割線165定向最大點尺寸的方向（例如長軸116），相信相關聯於形成傷害區域的缺陷結構或裂縫可被引導為沿著切割，而在指離所需分割線165的方向中形成較少的裂縫或缺陷結構。對齊所需分割線165的裂縫的缺陷結構，較佳為指離所需分割線165的缺陷結構或裂縫。

用於形成缺陷結構172的脈衝化雷射光束112的光束截面的深寬比（例如非軸對稱光束點114的深寬比），可大於1.1、大於1.3、大於1.5、大於2.0、大於2.5、大於3.0、大於3.5、大於4.0、大於5.0、大於7.5、大於10.0、在1.1至20.0的範圍中、在1.2至15.0的範圍中、在1.3至10.0的範圍中、在1.3至7.5的範圍中、在1.3至5.0的範圍中、在1.5至7.5的範圍中、在1.5至5.0的範圍中、在1.5至3.0的範圍中、在1.75至5.0的範圍中、在2.0至4.0的範圍中、或類似者。

為了提升雷射傳播方向中的缺陷結構172的一致性（例如通透工件160的深度尺寸），可使用具有低發散率的脈衝化雷射光束112。在一或更多個實施例中，可利用具有低發散率的非軸對稱雷射光束以形成缺陷結構172。如前述，可由瑞力範圍特徵化發散率。對於非軸對稱光束，由方程式(15)與(16)分別對X方向與Y方向界定主軸X與Y的瑞力範圍，其中可看到對於任意的真實光束，且，且其中與係由雷射光束的強度分佈判定。對於對稱光束，瑞力範圍在X方向與Y方向中為相同的，且對於具有高斯強度分佈的光束而言由方程式(22)或方程式(23)表示。低發散率相關於大的瑞力範圍值，以及弱的雷射光束繞射。

對於雷射加工，較不推薦使用具有高斯強度輪廓的光束形成缺陷結構，因為在聚焦成足夠小的點尺寸（諸如在微米範圍中的點尺寸，諸如約1至5微米或約1至10微米）以致能足以修改材料（諸如玻璃）的雷射脈衝能量時，具有高斯強度輪廓的光束在短傳播距離上高度繞射且顯著發散。為了達成低發散率，期望控制或最佳化脈衝化雷射光束的強度分佈，以減少繞射。脈衝化雷射光束可為不繞射或弱繞射。弱繞射雷射光束包含擬非繞射雷射光束。代表性的弱繞射雷射光束，包含貝塞爾光束、高斯-貝塞爾光束、艾里光束、韋伯光束、和馬蒂厄光束。

對於非軸對稱光束，瑞力範圍與不相等。方程式(15)與(16)指示與分別取決於與，且如上文，吾人注意到與的值取決於X軸與Y軸的定向。與的值將因此變化，且每一者將具有對應於主軸的最小值與最大值，而的最小值被標示為且的最小值被標示為。與特徵化軸對稱高斯光束的瑞力範圍的方程式（方程式(22)或方程式(23)）類似的方式，對於任意光束輪廓與可由下列給定 以及

對於高斯光束，此曲線將被期望為沿著z_­­0x 對稱。

在不對稱的情況中（如第24圖所示），存在Z_Rx,min 與Z_Rx,max ，其中兩者皆由從z0x處的最小值至z值（此處σ_0x,mi­n 由的因數提升）來量測。Z_Rx,min 明顯為兩個值的較小者，而Z_Rx,max 為較大者。可對正交的Y軸進行相同的分析。_­

因為雷射光束的發散發生在具有最小瑞力範圍的方向中的較短距離上，用於切割的脈衝化雷射光束的強度分佈可被控制為使得與的最小值儘可能大。因為的最小值與的最小值對於非軸對稱光束為不同，在形成傷害區域時可使用具有讓與儘可能小的強度分佈的雷射光束。

在不同的實施例中，與的較小者，大於或等於50mm、大於或等於100mm、大於或等於200mm、大於或等於300mm、大於或等於500mm、大於或等於1mm、大於或等於2mm、大於或等於3mm、大於或等於5mm、在50mm至10mm的範圍中、在100mm至5mm的範圍中、在200mm至4mm的範圍中、在300mm至2mm的範圍中、或類似者。

本文所指明的與的較小者的值與範圍能夠對（對於工件為通透的）不同波長來達成，此係透過調整方程式(27)所界定的點尺寸參數。在不同的實施例中點尺寸參數大於或等於0.25mm、大於或等於0.50mm、大於或等於0.75mm、大於或等於1.0mm、大於或等於2.0mm、大於或等於3.0mm、大於或等於5.0mm、在從0.25mm至10mm的範圍中、在從0.25mm至5.0mm的範圍中、在從0.25mm至2.5mm的範圍中、在從0.50mm至10mm的範圍中、在從0.50mm至5.0mm的範圍中、在從0.50mm至2.5mm的範圍中、在從0.75mm至10mm的範圍中、在從0.75mm至5mm的範圍中、在從0.75mm至2.5mm的範圍中、或類似者。

用於形成傷害區域的雷射光束的瑞力範圍，可大於具有相同波長的高斯光束的瑞力範圍。因此，與的較小者對於高斯光束的瑞力範圍Z_R （如方程式(22)或(23)之任一者所指明）的比例（在共同波長l下），可大於或等於2、大於或等於5、大於或等於10、大於或等於25、大於或等於50、大於或等於100、大於或等於250、大於或等於500、大於或等於1000、在2至1500的範圍中、在5至1250的範圍中、在10至1000的範圍中、在25至1000的範圍中、在100至1000的範圍中、或類似者。

非繞射或擬非繞射的光束，一般而言具有複雜的強度輪廓，諸如對半徑單調下降的強度輪廓。藉由對比於高斯光束，可對非軸對稱光束將等效點尺寸，界定為始於最大強度(r = 0)的徑向位置在任何方向的最短徑向距離，在此處強度降低至最大強度的1/e² 。可對用於形成傷害區域的非繞射或擬非繞射光束，指定基於等效點尺寸的瑞力範圍的準則，如以下： 其中為無維度發散因子，的值至少為10、至少為50、至少為100、至少為250、至少為500、至少為1000、在10至2000的範圍中、在50至1500的範圍中、在100至1000的範圍中。藉由比較方程式(310)與方程式(22)或(23)，吾人可看到對於非繞射或擬非繞射的光束，在其上等效光束尺寸倍增的距離（方程式(31)中的），為乘上在使用典型高斯光束輪廓時所期望的距離。

如前述，亦可藉由量測光束峰值強度下降2的因數的距離，來判定瑞力範圍。本文將此稱為用於判定瑞力範圍的強度方法。

發明人已發現，基於等效點尺寸的瑞力範圍的準則亦可被指定為非繞射或擬非繞射的光束以形成傷害區域，如以下：

在判定瑞力範圍時，可使用變異方法（亦即利用方程式(31)或(31')），或可使用強度方法。在使用強度方法時，僅存在一個答案，亦即對於最小瑞力範圍的一個值，因為x與y之間沒有差異。

無維度發散因子提供用於判定雷射光束是否為擬非繞射的準則。在本文中，若雷射光束的特性滿足方程式(31)（且的值³10），則將此雷射光束視為擬非繞射。隨著的值增加，雷射光束到達更接近完美的非繞射狀態。

現在參照第3圖至第7A圖，用於產生為擬非繞射的脈衝化雷射光束112的光學組件100（第3圖至第7A圖），以及在一些實施例中，在通透工件160處產生非軸對稱光束點114（第4圖至第7A圖）。例如，第3圖繪製用於脈衝化雷射加工的習知光學組件100，例如用於產生為擬非繞射的脈衝化雷射光束112。再者，第4圖至第7A圖之每一者繪製包含未存在第3圖中的額外部件與設置的光學組件100，用於在通透工件160處形成非軸對稱光束點114。例如，第4圖的光學組件100包含非球面光學元件120，非球面光學元件120相對於光束路徑111偏移，第5A圖與第5B圖的光學組件100包含定位在光束路徑111中的一或更多個光學阻隔元件140。再者，第6圖與第7A圖的光學組件100之每一者，包含一或更多個去相干光學元件，去相干光學元件經配置以將脈衝化雷射光束112的第一光束部分與脈衝化雷射光束112的第二光束部分去相干。特定言之，第6圖的光學組件100的去相干光學元件，包含定位在光束路徑111中的光學延遲板142，且第7A圖的光學組件100的去相干光學元件包含定位在光束路徑111中的四分之一分波片150（亦繪製於第7B圖中）。本文用詞「去相干(decohere)」表示使脈衝化雷射光束的第一部分與脈衝化雷射光束的第二部分不相干/不同調(incoherent)。

第3圖至第7A圖之每一者包含光束源110、非球面光學元件120（例如錐形透鏡(axicon lens)）、第一透鏡130、以及第二透鏡132。再者，通透工件160可被定位為使得光束源110輸出的脈衝化雷射光束照射通透工件160，例如在橫移非球面光學元件120且其後橫移第一與第二透鏡130、132兩者之後。光軸102沿著Z軸延伸於光束源110與通透工件160之間。再者，第3圖至第7A圖的光學組件100可可選地包含鴿尾型稜鏡(dove prism)180，鴿尾型稜鏡180定位在光束路徑111中在非球面光學元件120與通透工件160之間。儘管第5A圖、第5B圖、與第6圖繪製鴿尾型稜鏡180，但應瞭解到，本文所說明的光學組件100之任意者可包含鴿尾型稜鏡180。再者，沿著光軸102的鴿尾型稜鏡180的旋轉，可旋轉脈衝化雷射光束112的光束截面（例如非軸對稱光束點114）。非軸對稱光束點114的旋轉，協助沿著通透工件160的所需分割線165定向非軸對稱光束點114的長軸116。如下面的實施例所述，思及了其他用於旋轉非軸對稱光束點114的方法。

仍參照第3A圖至第7A圖，光束源110可包含經配置以輸出脈衝化雷射光束112的任何已知或尚未已知的已開發的光束源110。在操作中，輪廓線170的缺陷結構172，係由通透工件160與光束源160所輸出的脈衝化雷射光束112互動而產生。在一些實施例中，光束源110可輸出脈衝化雷射光束112，脈衝化雷射光束112的波長例如包含1064 nm、1030 nm、532 nm、355 nm、343 nm、或266 nm、或215 nm。再者，用於在通透工件160中形成缺陷結構172的脈衝化雷射光束112，可特別適合用於對所選脈衝化雷射波長為通透的材料。

適合用於形成缺陷結構172的雷射波長，為使通透工件160的吸收與散射的結合損耗為足夠低的波長。在實施例中，由於在波長處通透工件160吸收與散射所造成的結合損耗，係小於20%/mm、或小於15%/mm、或小於10%/mm、或小於5%/mm、或小於1%/mm，其中維度「/mm」表示在脈衝化雷射光束112的傳播方向中通透工件160內的每毫米(mm)距離（例如在Z方向中）。對於許多玻璃工件的代表性波長，包含Nd³⁺ 的基波波長與諧波波長（例如Nd³⁺ ：YAG或Nd³⁺ ：YVO₄ 具有接近1064 nm的基波波長和接近532 nm、355 nm、和266 nm的更高次諧波波長）。亦可使用滿足對於給定基板材料的吸收與散射結合損耗要求的頻譜中的紫外線、可見光、及紅外線部分的其他波長。

在操作中，光束源110輸出的脈衝化雷射光束112，可產生通透工件160中的多光子吸收(MPA)。MPA為頻率相同或不同的兩種或更多種光子的同時吸收，將分子從一個狀態（通常為基態）激發至較高能階的電子狀態（亦即離子化）。所涉及的分子的較低態與較高態之間的能量差異，等於所涉及的光子的能量的總和。MPA（亦稱為誘發吸收）可為二階或三階（或較高階）的製程，例如比線性吸收弱幾個數量級。此與線性吸收的不同點，在於二階誘發吸收的強度可與光強度的平方成比例，且因此為非線性光學製程。

產生輪廓線170的穿孔步驟，可利用光束源110（例如超短脈衝雷射）與下文針對第3A圖至第7A圖所繪製並說明的光學元件結合，以在通透工件160上投射非軸對稱光束點114，並產生第1B圖的脈衝化雷射光束聚焦線113。如上文所界定，脈衝化雷射光束聚焦線113包含擬非繞射光束（諸如非軸對稱高斯-貝賽爾光束），以完全穿透通透工件160而在通透工件160中形成一系列的缺陷結構172。在一些實施例中，個別脈衝的脈衝持續期間，在從約1皮秒至約100皮秒的範圍中，諸如從約5皮秒至約20皮秒，且個別脈衝的重複率可在從約1 kHz至4 MHz的範圍中，諸如在從約10 kHz至約3 MHz的範圍中，或從約10 kHz至約650 kHz。

亦參照第7C圖與第7D圖，除了前述個別脈衝重複率下的單一脈衝操作，脈衝可被產生於兩個脈衝500A（例如子脈衝）或更多的脈衝叢發500中，（諸如（例如）每脈衝叢發3個脈衝、4個脈衝、5個脈衝、10個脈衝、15個脈衝、20個脈衝、或更多，諸如每脈衝叢發500從1至30個脈衝，或者每脈衝叢發500從5至20個脈衝）。脈衝叢發500內的脈衝500A，可相隔一持續期間，此持續期間在從約1奈秒至約50奈秒，例如從約10奈秒至約30奈秒，諸如約20奈秒。在其他實施例中，脈衝叢發500內的脈衝500A可相隔上至100皮秒的一持續期間（例如0.1皮秒、5皮秒、10皮秒、15皮秒、18皮秒、20皮秒、22皮秒、25皮秒、30皮秒、50皮秒、75皮秒、或於其間的任何範圍）。對於給定雷射，脈衝叢發500內的鄰接脈衝500A之間的時間間距T_p （第7D圖），可為相當均勻（例如在彼此的約10%內）。例如在一些實施例中，脈衝叢發500內的每一脈衝500A與隨後的脈衝，時間相距大約20奈秒（50 MHz）。例如，每一脈衝叢發500之間的時間可為從約0.25微秒至約1000微秒，例如從約1微秒至約10微秒，或從約3微秒至約8微秒。

在本文所說明的光束源110的一些示例性實施例中，對於輸出脈衝叢發重複率為約200 kHz的脈衝化雷射光束112的光束源110，時間間距T_b （第7D圖）為約5微秒。雷射脈衝叢發重複率相關於脈衝叢發內的第一脈衝，對隨後脈衝叢發中的第一脈衝的時間Tb（雷射脈衝叢發重複率 = 1/ T_b ）。在一些實施例中，雷射脈衝叢發重複率可位於從約1 kHz至約4 MHz的範圍中。在多個實施例中，雷射脈衝叢發重複率可例如為在從約10 kHz至650 kHz的範圍中。在每一脈衝叢發中的第一脈衝對隨後脈衝叢發中的第一脈衝之間的時間T_b ，可從約0.25微秒（4 MHz脈衝重複率）至約1000微秒（1 kHz脈衝叢發重複率），例如從約0.5微秒（2 MHz脈衝重複率）至約40微秒（25 kHz脈衝重複率），或從約2微秒（500 kHz脈衝重複率）至約20微秒（50 kHz脈衝重複率）。確切的時序、脈衝持續期間、與脈衝叢發重複率，可根據雷射設計而改變，但具有高強度的短脈衝（T_d ＜20皮秒，且在一些實施例中T_d 15皮秒）已被示為工作地相當良好。

脈衝叢發重複率可位於從約1 kHz至約2 MHz的範圍中，諸如從約1 kHz至約200 kHz。叢發或產生脈衝叢發500，為一種雷射操作的類型，其中脈衝500A的發出並非在均勻且穩定的串流中，而是在緊密的脈衝叢發500叢集中。可基於正操作的通透工件160的材料，來選擇脈衝叢發雷射光束的波長，使得通透工件160的材料在此波長下實質通透。在材料處量測到的每脈衝叢發平均雷射功率，可為至少約每mm材料厚度40µJ。例如在實施例中，每脈衝叢發的平均雷射功率，可從約40 µJ/mm至約2500µJ/mm，或從約500µJ/mm至約2250µJ/mm。在特定的範例中，對於0.5 mm至0.7 mm厚的康寧 EAGLE XG®通透工件，從約300μJ至約600μJ的脈衝叢發，可切割及（或）分割工件此對應於約428 μJ/mm至約1200 μJ/mm的示例性範圍（亦即300 µJ/0.7 mm（對於0.7 mm EAGLE XG®玻璃）以及600 µJ/0.5 mm（對於0.5 mm EAGLE XG®玻璃））。

可用脈衝叢發能量（亦即脈衝叢發500內包含的能量，其中每一脈衝叢發500包含一系列的脈衝500A），或由單一雷射脈衝包含的能量（許多雷射脈衝可包含脈衝叢發），來描述修改通透工件160所需的能量。每脈衝叢發的能量，可從約25 µJ至約750 µJ，例如從約50 µJ至約500 µJ，或從約50 µJ至約250 µJ。對於一些玻璃組合物，每脈衝叢發的能量可為從約100 µJ至約250 µJ。然而，對於顯示器或TFT玻璃組合物，每脈衝叢發的能量可較高（例如從約300 µJ至約500 µJ，或從約400 µJ至約600 µJ，取決於通透工件160的特定玻璃組合物）。使用能夠產生此種脈衝叢發的脈衝化雷射光束112，對於切割或修改通透材料（例如玻璃）是有優點的。相對於使用由單一脈衝化雷射的重複率而時間上隔開的多個單一脈衝，使用將雷射能量散佈在脈衝叢發內的急促脈衝序列的脈衝叢發序列，允許存取較大時間尺度的與材料的高強度互動（相較於由單脈衝雷射所能達成者）。

再次參照第3圖至第7A圖，非球面光學元件120被定位在光束路徑111內，在光束源110與通透工件160之間。在操作中，使脈衝化雷射光束112（例如入射高斯光束）傳播穿過非球面光學元件120，可改變脈衝化雷射光束112，使得脈衝化雷射光束112傳播到非球面光學元件120之後的部分為擬非繞射的，如上文所述。非球面光學元件120可包含包含非球面形狀的任何光學元件。在一些實施例中，非球面光學元件120可包含產生錐形波前的光學元件，諸如錐形透鏡，例如負折射錐形透鏡、正折射錐形透鏡、反射錐形透鏡、繞射錐形透鏡、可編程空間光調變器錐形透鏡（例如相位旋轉三稜鏡(phase axicon)）、或類似者。

在一些實施例中，非球面光學元件120包含至少一個非球面表面，非球面表面的形狀被數學性描述為：，其中z'是非球面表面的表面下垂(surface sag)，r 是非球面表面與光軸102之間在徑向方向（例如，在x方向或y方向上）的距離，c是非球面表面的表面曲率（即=1/，其中R是非球面表面的表面半徑），k是二次曲線常數，且係數是描述非球面表面的第一至第十二階非球面係數或更高階非球面係數（多項式非球面）。在一個範例實施例中，非球面光學元件120的至少一個非球面表面包含下列係數-，分別為：-0.085274788; 0.065748845; 0.077574995; -0.054148636; 0.022077021; -0.0054987472; 0.0006682955; 且非球面係數-為0。在此實施例中，至少一個非球面表面的二次曲線常數k = 0。然而，因為係數具有非零值，此係均等於擁有具有非零值的二次曲線常數k。因此，可藉由指定非零的二次曲線常數k、非零的係數、或非零k與非零係數的結合，來說明均等表面。再者，在一些實施例中，係由具有非零值的至少一個較高階非球面係數-（亦即a₂ 、a₃ ......a₁₂ 的至少一者不為零），來說明或界定至少一個非球面表面。在一個範例實施例中，非球面光學元件120包含三階非球面光學元件（諸如立方體形光學元件），此光學元件包含非零的係數a3。

在一些實施例中，在非球面光學元件包含錐形透鏡，錐形透鏡可具有雷射輸出表面126（例如錐形表面），雷射輸出表面126具有約1.2°的角度，諸如從約0.5°至約5°，或從約1°至約1.5°，或甚至從約0.5°至約20°，此角度係相對於脈衝化雷射光束112進入錐形透鏡的雷射輸入表面124（例如平坦表面）來量測得。再者，雷射輸出表面126端接於錐形尖端處。再者，非球面光學元件120包含中心線軸122，中心線軸122從雷射輸入表面124延伸至雷射輸出表面126，並端接於錐形尖端處。在其他實施例中，非球面光學元件120可包含互補錐形鏡對(waxicon)、空間相位調變器（諸如空間光調變器）、或繞射光柵。在操作中，非球面光學元件120將入射脈衝化雷射光束112（例如入射高斯光束）塑形為擬非繞射光束，擬非繞射光束相應地被引導穿過第一透鏡130與第二透鏡132。

仍參照第3圖至第7A圖，第一透鏡130與第二透鏡132可在第一透鏡130與第二透鏡132之間的準直空間134內使脈衝化雷射光束112準直。再者，第二透鏡132可將脈衝化雷射光束112聚焦入通透工件160，通透工件160可被定位在成像平面104處。在一些實施例中，第一透鏡130與第二透鏡132之每一者包含平凸(plano-convex)鏡片。在第一透鏡130與第二透鏡132之每一者包含平凸鏡片時，第一透鏡130與第二透鏡132的曲度之每一者可被定向為朝向準直空間134。在其他實施例中，第一透鏡130可包含其他準直透鏡，且第二透鏡132可包含彎月形透鏡、非球面體、或另一更高階的校正聚焦透鏡。

再者，第一透鏡130包含第一焦長F₁ ，且第二透鏡132包含第二焦長F₂ 。本文用詞「焦長(focal length)」界定為透鏡與透鏡焦點之間的距離。在一些實施例中，第一焦長F₁ 與第二焦長F₂ 可為相等。在其他實施例中，第一焦長F₁ 與第二焦長F₂ 可為不同，例如，第二焦長F₂ 可小於第一焦長F₁ 或者可大於第二焦長F₂ 。在一些實施例中，第一與第二透鏡130、132可分別具有焦長F₁ 、F₂ ，焦長從約10 mm至約200 mm（諸如從約25 mm至約200 mm、或從約50 mm至150 mm或從約75 mm至約100 mm、或從約從約25 mm至約50 mm等等）。

在一些實施例中，第一透鏡130可與第二透鏡132間隔第一焦長F₁ 與第二焦長F₂ 的總和，使得共同焦平面105被定位在第一透鏡130與第二透鏡132之間的準直空間134中。然而應瞭解到，思及了其他的間隔設置。共同焦平面105為沿著光束路徑111在第一透鏡130與第二透鏡132之間，在第一透鏡130下游方向與第一透鏡130相隔第一焦長F₁ ，且在第二透鏡132上游方向與第二透鏡132相隔第二焦長F₂ 。本文用詞「上游」與「下游」，涉及相對於光束源110，沿著光束路徑111的兩個位置或部件的相對位置。例如，若脈衝化雷射光束112在穿過第二部件之前穿過第一部件，則第一部件在第二部件上游處。再者，若脈衝化雷射光束112在穿過第一部件之前穿過第二部件，則第一部件在第二部件下游處。

再次參照第4圖，繪製光學組件100的實施例，光學組件100包含非球面光學元件120，非球面光學元件120定位為在徑向方向中（例如沿著脈衝化雷射光束112的半徑範圍、正交於光束傳播方向的方向）偏移於脈衝化雷射光束112的光束路徑111。藉由使非球面光學元件120自光束路徑111偏移，所產生的投射至通透工件160上的光束點可包含第2圖繪製的非軸對稱光束點114。非球面光學元件120可被定位為自光束路徑111（例如X-Y平面中的偏移）偏移一偏移距離a。特定而言，隨著脈衝化雷射光束照射非球面光學元件120的雷射輸入表面124，偏移距離a為在X-Y平面中非球面光學元件120的中心線軸122與脈衝化雷射光束的截面中心之間的距離。可由沿著X-Y平面移動非球面光學元件120、沿著X-Y平面移動光束源110、或以上之兩者，來達成非球面光學元件120與光束路徑之間的相對偏移。足以打破所產生的光束點的對稱性所需的偏移量值，為對於脈衝化雷射光束112的直徑的函數，且較小的輸入雷射光束的直徑所需要的足以打破對稱性的偏移較小。在一些實施例中，偏移距離a可包含從約10微米至約500微米，例如20微米、50微米、100微米、250微米等等。在一些實施例中，偏移距離a可從約20微米至約100微米，或從約50微米至約100微米等等。在一些實施例中，偏移距離可包含在脈衝化雷射光束112與非球面光學元件120之間的一接觸位置處（例如在非球面光學元件120的雷射輸入表面124處），脈衝化雷射光束112的截面直徑的約10%至約75%的一距離。

藉由使非球面光學元件120自光束路徑111偏移，所產生的脈衝化雷射光束112的總和強度可降低（例如降低約4的因數）。再者，脈衝化雷射光束112的截面可在X方向中、在Y方向中、或在以上之結合於X-Y平面中擴張，擴張因數為從約1.2至約2，例如1.4、1.6、1.8等等。擴張脈衝化雷射光束112的截面形成非軸對稱光束點114，非軸對稱光束點114的長軸116在擴張方向中。所產生的脈衝化雷射光束112可包含非軸對稱光束錐，非軸對稱光束錐在穿過第一透鏡130之後在準直空間134中形成非軸對稱環。再者，可沿著光軸102旋轉非球面光學元件120，以旋轉脈衝化雷射光束112的截面（例如非軸對稱光束點114）。

現在參照第5A圖與第5B圖，繪製光學組件100的實施例，所繪製的光學組件100包含一或更多個光學阻隔元件140（例如不透明的光學元件），光學阻隔元件140定位在沿著光束路徑111的一或更多個阻隔位置處，阻隔脈衝化雷射光束112的一部分使其無法傳播於光束源110與通透工件160之間。在一些實施例中，光學阻隔元件140可包含不透明板，不透明板可進一步包含一孔。例如，光學阻隔元件140可包含金屬板，或其他可承受脈衝化雷射光束112的能量而不斷裂或受損的物質。光學阻隔元件140可被定位在光束路徑111中，使得光學阻隔元件140阻隔脈衝化雷射光束112的光束強度的約5%至約95%，例如至少約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%等等。作為一個範例，光學阻隔元件140阻隔脈衝化雷射光束112的光學強度的約25%至約80%。阻隔脈衝化雷射光束112的光束強度的較大比例，提升非軸對稱光束點114的長軸116的長度（相對於非軸對稱光束點114的短軸115的長度）。然而，阻隔脈衝化雷射光束112的光束強度的較大比例，提升脈衝化雷射光束112在光學阻隔元件140處損失的功率量。

在一些實施例中，光學阻隔元件140可阻隔脈衝化雷射光束112的截面區段（亦即由脈衝化雷射光束112的「扇形」的方位角範圍所界定的區段，從脈衝化雷射光束112的中央位置延伸至脈衝化雷射光束112的最外直徑）。為區段形式的光學阻隔元件140具有優點：在脈衝化雷射光束112中所有半徑下，阻隔均等比例的光束。在此種光學組件中，光學元件將特定半徑的光束映射至沿著脈衝化雷射光束聚焦線113的對應的特定位置。在第5A圖與第5B圖繪製的範例實施例中，在非球面光學元件120附近的較低半徑光束，將被映射至脈衝化雷射光束聚焦線113的上游端的位置，且在非球面光學元件120附近的較高半徑光束，將被映射至接近脈衝化雷射光束聚焦線113的下游端的位置。若光學阻隔元件140在小半徑處切割比大半徑處要大部分的光束，則脈衝化雷射光束聚焦線113的截面的橢圓性的量值或深寬比將（作為一個範例，為非軸對稱光束點114）將隨著長度而改變。因此，塑形為扇形形式的光學阻隔元件140，確保所產生的脈衝化雷射光束聚焦線113截面，在脈衝化雷射光束聚焦線113的完整長度上將維持固定的橢圓性。

在其他實施例中，光學阻隔元件140可阻隔脈衝化雷射光束112的截面弦部(chord portion)，其中脈衝化雷射光束112的截面弦部係由脈衝化雷射光束112的截面圓周的一部分與脈衝化雷射光束112的任意截面弦圍繞。再者，在此範例實施例中，定位在光束路徑111中的光學阻隔元件140的部分，與任意截面弦相接(coterminous)。再者，應瞭解到光學阻隔元件140可阻隔脈衝化雷射光束112的任何任意截面部分。

再者，光學阻隔元件140可被定位在光束源110與通透工件160之間。因為光學阻隔元件140被定位在光束源110與通透工件160之間，在操作中，脈衝化雷射光束112將行進穿過非球面光學元件120且行進到光學阻隔元件140後方（例如，脈衝化雷射光束112的未受阻隔部分將行進到光學阻隔元件140後方，但脈衝化雷射光束112的受阻隔部分不會行進到光學阻隔元件140後方）。再者，脈衝化雷射光束112將行進穿過非球面光學元件120且行進到光學阻隔元件140後方，不論非球面光學元件120與光學阻隔元件140沿著光束傳播方向（例如Z方向）的相對定位順序為何。例如，光學阻隔元件140可定位在非球面光學元件120上游處，使得光學阻隔元件140定位在光束源110與非球面光學元件120之間。再者，光學阻隔元件140可定位在非球面光學元件120下游處，使得光學阻隔元件140定位在非球面光學元件120與通透工件160之間。

在一些實施例中，光學阻隔元件140可定位在第一與第二透鏡130、132之間的準直空間134中，例如定位在共同焦平面105。再者，可沿著光軸102旋轉光學阻隔元件140，以旋轉脈衝化雷射光束聚焦線113的截面（例如非軸對稱光束點114）。在一些實施例中，可藉由使非球面光學元件120偏移光束路徑111，並由光學阻隔元件140阻隔脈衝化雷射光束112的一部分，來形成非軸對稱光束點114。若非球面光學元件120的偏移被用於將更多的雷射光束能量引導穿過光學阻隔元件140，則此種偏移與阻隔的結合，可降低光學阻隔元件140所造成的功率損失量，同時仍確保橢圓或其他的非軸對稱光束點114被產生且被投射至通透工件160上。

再者，如第5B圖繪製，在一些實施例中，光學組件100可包含第一光學阻隔元件140a與第二光學阻隔元件140b。第一光學阻隔元件140a定位在光束路徑111中的第一阻隔位置141a處，且第二光學阻隔元件定位在光束路徑111中的第二阻隔位置141b處。第一光學阻隔元件140a與第二光學阻隔元件140b可被定位為使得它們的每一者阻隔光束路徑111的一部分，例如不同部分的光束路徑111。在一些實施例中，第一光學阻隔元件140a與第二光學阻隔元件140b之每一者，可阻隔脈衝化雷射光束的不同截面分段。例如，光學阻隔元件140a、140b可界定每一受阻隔的截面分段的截面弦部分，該等截面弦部分被平行定位，使得光學阻隔元件140a、140b阻隔脈衝化雷射光束112的截面的相對側。或者在另一範例中，光學阻隔元件140a、140b可界定圓的不同區段，使得光學阻隔元件140a、140b阻隔脈衝化雷射光束112的截面的相對側。

在一些實施例中，第一與第二阻隔位置141a、141b被沿著光軸102定位在相同的Z軸位置處，如第5B圖所繪製。在其他實施例中，第一與第二阻隔位置141a、141b可為沿著光軸102的不同位置。再者，第一與第二光學阻隔元件140a、140b可協同阻隔脈衝化雷射光束112的強度的約5%至約75%。再者，第一與第二光學阻隔元件140a、140b可阻隔脈衝化雷射光束112的均等比例的強度，或阻隔脈衝化雷射光束112的不同比例的強度。

再者，儘管第5A圖與第5B圖中的阻隔位置141、141a、141b之每一者被繪製在光束源110與非球面光學元件120之間，但應瞭解到，阻隔位置141、141a、141b可為光束源110與通透工件160之間的任何位置，例如在第一透鏡130與第二透鏡132之間，例如在共同焦平面105處。在不意為受限於理論之下，由多個（例如兩個）光學阻隔元件140阻隔脈衝化雷射光束112，可將多個光束點投射到通透工件的成像表面162上，且經塑形而使得多個光束點協同界定通透工件160處的非軸對稱光束點114，如第2圖所繪製。

現參照第6圖，繪製光學組件100的範例實施例，包含定位在光束源110與通透工件160之間的一或更多個光學延遲板142。在操作中，將光學延遲板142定位在光束路徑111中，可形成第2圖中繪製的非軸對稱光束點114，此係藉由在脈衝化雷射光束112的一部分內引發光學延遲，以使脈衝化雷射光束112的第一光束部分自第二光束部分去相干，此係藉由引導脈衝化雷射光束112的第一部分穿過光學延遲板以引發第一光束部分的光阻滯。光學延遲板142可定位在光束路徑111內，使得約50%的脈衝化雷射光束112（例如脈衝化雷射光束112的強度的約50%）穿過光學延遲板142。在不意為受限於理論之下，一半的脈衝化雷射光束112上的光學延遲，可形成兩個光束，此兩個光束協同在通透工件160處界定非軸對稱光束點114。再者，可沿著光軸102旋轉光學延遲板142，以旋轉脈衝化雷射光束112的截面（例如非軸對稱光束點114）。再者，光學延遲板142可定位在非球面光學元件120的上游處或下游處。例如在一些實施例中，光學延遲板142定位在非球面光學元件120與通透工件160之間，且在其他實施例中，光學延遲板142被定位在光束源110與非球面光學元件120之間。

使脈衝化雷射光束112的一部分（例如一半）光學延遲，可形成單一非軸對稱光束點114，若穿過光學延遲板142的光束部分與未穿過光學延遲板142的光束部分不同調地結合(combine incoherently)。為了達成不同調，脈衝化雷射光束112的同調長度可短於光學延遲板142的光學厚度。在此種情況中，兩個光束的光學延遲不需被設定為任何確切值也不需被精確控制；光學延遲僅需大於雷射脈衝的同調時間。此實質均等於隨機化雷射光束的兩個部分之間的光學相位差。個別雷射脈衝的同調時間可使用本發明所屬技術領域中習知的方法來計算出，且被數學描述為，其中λ為輻射波長、c為光速、且∆λ為雷射脈衝的頻譜頻寬。光學延遲板142所供應的厚度差異，可大於雷射脈衝的同調時間，或均等地厚於板中雷射脈衝的同調長度（數學描述為，其中n為光學延遲板142的材料的折射率）。例如，對於具有12.2 nm頻譜脈衝寬度的1030 nm雷射，同調時間將為約290皮秒，且對於n=1.5的玻璃板去相干光束所需的厚度將大於38微米。在另一範例中，對於具有0.38 nm頻譜脈衝寬度的1064 nm雷射，同調時間將為約290皮秒，且對於n=1.5的玻璃板去相干光束所需的厚度將大於1.3mm。

在不意為受理論限制之下，實際的同調時間與同調長度，為雷射脈衝的實際時序與頻譜形狀，且因此，前述的方程式僅為大略值。因此，可能由稍微小於前述方程式所計算出的值（例如約少10%、約少25%、約少50%等等），來得到延遲板的足夠去相干功能性。

再者，在一些實施例中，相對於去相干光束的兩個部分，光學延遲板142可經配置以引入特定光學延遲，例如，光學延遲板142可引發在一半的脈衝化雷射光束112上的光阻滯π（其中雷射波長的一個光學週期被視為涵蓋2π光學相位幅度，因此光阻滯π的延遲為光學週期的一半），引發在一半的脈衝化雷射光束112上的光阻滯0.875π，且在一些實施例中引發在一半的雷射光束上的光阻滯0.5π。光束的強度截面的實際輪廓，可被從接近光束中心的兩個均等的高強度點的輪廓，改變成在光束中心附近具有更多強度的一個點以及具有較少強度的另一個點，改變成其他更複雜的干涉圖樣，此可單純藉由調整光束的兩個部分之間的精確光學相位延遲來達成。光學延遲板142引發的特定光阻滯，係相關於(correlated with)光學延遲板142的光學厚度。然而，在此種系統產生非軸對稱光束點114的同時，所產生的光束點對兩個光束部分的實際光學路徑長度是敏感的，光學路徑長度可因環境變化（諸如溫度與濕度）而改變。再者，此種多點圖樣具有複雜的多軸應力集中，此可不如具有橢圓核心的光束用於控制裂縫形成的應力集中般有用。

現在參照第7A圖與第7B圖，繪製光學組件100的實施例，光學組件100包含定位在光束源110與通透工件160之間的四分之一分波片。四分之一分波片150包含第一片部分152，第一片部分152具有第一快軸156a與第一慢軸158a。四分之一分波片150亦包含第二片部分154，第二片部分154具有第二快軸156b與第二慢軸158b。再者，第一快軸156a正交於第二快軸156b，且第一慢軸158a正交於第二慢軸158b。在脈衝化雷射光束112穿過四分之一分波片150時，具有第一快軸156a與第一慢軸158a的第一片部分152將脈衝化雷射光束112的第一光束部分極化成第一偏振（例如特定的水平、垂直、或圓形偏振），且具有第二快軸156b的第二片部分154將脈衝化雷射光束112的第二光束部分極化成第二偏振（例如另一特定的水平、垂直、或圓形偏振）。將第一光束部分極化成第一偏振並將第二光束部分極化成正交於第二光束部分的第二偏振，將第一光束部分自第二光束部分去相干。

再者，第一偏振正交於第二偏振，使得第一光束部分與第二光束部分在四分之一分波片150下游處非同調地結合，以形成第2圖繪製的非軸對稱光束點114。在不意為受限於理論之下，具有正交偏振的兩個脈衝化雷射光束部分（例如水平與垂直偏振、右旋圓與左旋圓偏振）不相干涉，且在每一光束部分被投射至通透工件160上時，每一光束部分非同調地結合且協同形成非軸對稱光束點114（例如橢圓形）。作為說明性範例，第一偏振與第二偏振之每一者包含位於潘凱球體（Poincaré Sphere）上的一個位置，相隔約90º，使它們正交。應瞭解到，第一與第二光束部分之間的非同調結合，可由任兩個正交偏振發生。

如第7A圖繪製，光學組件100可進一步包含極化器144與四分之一波片146。極化器144與四分之一波片146之每一者定位在光束路徑111中在光束源110與四分之一分波片150之間，使得脈衝化雷射光束112在穿過四分之一分波片150之前穿過極化器144與四分之一波片146。在操作中，極化器144可濾除一或更多個特定的偏振（例如防止特定的偏振穿過極化器144）。四分之一波片146可將脈衝化雷射光束112極化成單一偏振，使得在脈衝化雷射光束112到達四分之一分波片150時，脈衝化雷射光束112包含單一偏振，諸如右旋圓偏振，或左旋圓偏振。再者，如第7A圖繪製，四分之一分波片150被定位在光束路徑111中，在四分之一波片146與通透工件160之間。四分之一分波片150可被定位在非球面光學元件120的上游處或下游處。例如在一些實施例中，四分之一分波片150定位在非球面光學元件120與通透工件160之間，且在其他實施例中，四分之一分波片150被定位在光束源110與非球面光學元件120之間。

在第7A圖繪製的非限制性範例中，四分之一分波片150可被定位在第一透鏡130與第二透鏡132之間的準直空間134中，例如定位在共同焦平面105，使得在四分之一分波片150的第一板部分152與第二板部分154之間的接觸位置處的互動所造成的脈衝化雷射光束112損失功率量達到最小。

在所繪製的四分之一分波片150包含兩個板部分（例如第一與第二板部分152、154）的同時，四分之一分波片150的其他實施例可包含任何數量的板部分。如同先前所述的阻隔元件，該等四分之一分波片150的部分，可被製為截面弦部分形式，或更佳為區段。在該等實施例中，第一複數個板部分包含第一快軸156a與第一慢軸158a，且第二複數個板部分包含第二快軸156b與第二慢軸158b。再者，第一複數個板部分可協同包含四分之一分波片150的約50%，且第二複數個板部分可協同包含四分之一分波片150的另50%。

再次參照第1A圖至第7B圖，用於形成包含沿著所需分割線165的缺陷結構172的輪廓線170的方法，包含將光束源110輸出的沿著光束路徑111定向的脈衝化雷射光束112，引導（例如定位）入通透工件160，使得引導入通透工件160的脈衝化雷射光束112的部分在通透工件內產生誘發吸收，誘發吸收在通透工件160內產生缺陷結構172。例如，脈衝化雷射光束112可包含足以超過通透工件160傷害臨限的脈衝能量與脈衝持續期間。在一些實施例中，將脈衝化雷射光束112引導入通透工件160，包含將光束源110輸出的脈衝化雷射光束112聚焦入脈衝化雷射光束聚焦線113，脈衝化雷射光束聚焦線113沿著光束傳播方向（例如Z軸）定向。通透工件160被定位在光束路徑111中，以至少部分重疊於脈衝化雷射光束的脈衝化雷射光束聚焦線113。脈衝化雷射光束聚焦線113因此被引導入通透工件160中。脈衝化雷射光束112（例如脈衝化雷射光束聚焦線113）在通透工件160內產生誘發吸收，以在通透工件160中產生缺陷結構172。在一些實施例中，第一透鏡130及（或）第二透鏡132可聚焦脈衝化雷射光束112。在其他實施例中，例如在不包含第一透鏡130與第二透鏡132的實施例中，非球面光學元件120（例如錐形透鏡）可聚焦脈衝化雷射光束112。在一些實施例中，可由數百千赫茲(kilohertz)的速率產生個別缺陷結構172（亦即每秒產生數十萬個缺陷結構）。

在操作中，可藉由相對於通透工件160適當定位及/或對準脈衝化雷射光束112，以及適當選擇光學組件100的參數，來控制脈衝化雷射光束聚焦線113的位置。再者，脈衝化雷射光束聚焦線113的長度，可在從約0.1mm至約100 mm的範圍中，或在從約0.1 mm至約10 mm的範圍中。各種實施例可經配置以具有脈衝化雷射光束聚焦線113，脈衝化雷射光束聚焦線113的長度I為約0.1 mm、約0.2mm、約0.3 mm、約0.4 mm、約0.5 mm、約0.7 mm、約1 mm、約2 mm、約3 mm、約4 mm、或約5 mm（例如從約0.5 mm至約5 mm）。

仍參照第1A圖至第7A圖，用於形成包含沿著所需分割線165的缺陷結構172的輪廓線170的方法，可包含相對於脈衝化雷射光束112橫移通透工件160（或相對於通透工件160橫移脈衝化雷射光束112，例如在第1A圖與第2圖繪製的橫移方向中），以形成由缺陷結構172描繪出所需部件形狀的輪廓線170。缺陷結構172可穿透玻璃的全部深度。應瞭解到，在有時說明為「洞」或「類似洞」的同時，本文所揭示的缺陷結構172一般而言可不為孔隙空間，而是已被本文所說明的雷射加工修改的工件部分。在一些實施例中，缺陷結構172可大抵彼此間隔從約5微米至約20微米的一距離。例如對於TFT/顯示器玻璃組合物而言，缺陷結構172之間的適當間隔，可從約0.1微米至約30微米，諸如從約5微米至約15微米、從約5微米至約12微米、從約7微米至約15微米、或從約7微米至約12微米。再者，可藉由使用一或更多個平移台190移動通透工件160及（或）光束源110，以執行通透工件160相對於脈衝化雷射光束112的平移。

在單一通透工件160的穿孔之後，製程亦可用於對通透工件160的堆疊（諸如玻璃片堆疊）穿孔，並可由單一雷射擊發完全穿透總高度上至數mm的玻璃堆疊。單一玻璃堆疊可由堆疊內的各種玻璃類型構成，例如疊有一層或多層康寧編碼2318玻璃的一層或多層鈉鈣玻璃。玻璃堆疊可在各種位置中具有額外的氣隙。根據另一實施例，可在玻璃堆疊之間設置韌性層，諸如黏合劑。然而，本文所說明的脈衝化雷射製程，仍將由單一雷射擊發完全穿透此種堆疊的上玻璃層與下玻璃層。

再者，在通透工件160中形成輪廓線170之後，可利用應力引發源（諸如機械源或熱源）沿著輪廓線170分割通透工件160。根據實施例，可使用熱源（諸如紅外線雷射光束）在輪廓線170產生熱應力，並從而分割通透工件160。在實施例中，可使用紅外線雷射以起始自發分割，且隨後可機械地完成分割。適合用於在玻璃中產生熱應力的紅外線雷射，通常將具有可輕易被玻璃吸收的波長，通常具有從1.2微米至13微米的波長，例如從4微米至12微米的範圍。紅外線雷射光束，諸如由二氧化碳雷射（「CO₂ 雷射」）、一氧化碳雷射（「CO雷射」）、固態雷射、雷射二極體、或以上之結合者產生的雷射光束，為受控的熱源，此熱源快速提升輪廓線170處（或輪廓線170附近）的通透工件160的溫度。此快速加熱可在通透工件160中在輪廓線170上（或鄰接輪廓線170）建置壓縮性應力。因為受熱玻璃基板的區域相當小（相較於通透工件160的總和表面區域），受熱區域的冷卻相當快速。所產生的溫度梯度在通透工件160中引發拉伸應力(tensile stress)，拉伸應力足以沿著輪廓線170傳播裂縫並穿過通透工件160的厚度，而使得通透工件160沿著輪廓線170完全分割。在不受到理論限制的同時，相信拉伸應力可由具有較高局部溫度的工件部分中的玻璃膨脹（亦即密度改變）而造成。

根據前述說明，應瞭解到可藉由利用由光學組件塑形的脈衝化雷射光束，使得脈衝化雷射光束沿著所需分割線將非軸對稱光束點投射至工件上，來增強包含沿著所需分割線的缺陷結構的輪廓線的形成。實例

實例 1

實例1為具有532 nm波長的脈衝化雷射光束的建模結果，此脈衝化雷射光束輸出進入範例光學組件，光學組件具有對齊光束路徑（例如沒有偏移）的非球面光學元件。脈衝化雷射光束被輸出為對稱高斯光束，且被非球面光學元件形成為擬非繞射光束。第8A圖繪製脈衝化雷射光束聚焦線（例如擬非繞射脈衝化雷射光束聚焦線）的範例截面強度圖。如第8A圖圖示，在不具有偏移之下，光束點為徑向對稱的。第8A圖的截面強度圖的全寬半峰值(FWHM)為3.8微米。第8B圖繪製在不具有偏移之下所形成的擬非繞射脈衝化雷射光束聚焦線的傅立葉轉換平面的對數強度圖。再者，第8C圖繪製在不具有偏移之下，在峰值線聚焦位置處所形成的擬非繞射脈衝化雷射光束聚焦線的實驗性近場顯微圖。

實例 2

實例2為具有1064 nm波長的脈衝化雷射光束的建模結果，此脈衝化雷射光束輸出進入範例光學組件，光學組件具有對光束路徑在X方向中偏移20微米之偏移距離的非球面光學元件。脈衝化雷射光束被輸出為軸對稱高斯光束，且被非球面光學元件形成為擬非繞射光束。第9圖繪製由非球面光學元件與光束路徑之間的偏移所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的範例截面強度圖。

實例 3

實例3為具有1064 nm波長的脈衝化雷射光束的建模結果，此脈衝化雷射光束輸出進入範例光學組件，光學組件具有對光束路徑在X方向中偏移50微米之偏移距離的非球面光學元件。脈衝化雷射光束被輸出為軸對稱高斯光束，且被非球面光學元件形成為擬非繞射光束。第10圖繪製由非球面光學元件與光束路徑之間的偏移所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的實例截面強度圖。

實例 4

實例4包含具有1064 nm波長的脈衝化雷射光束的建模結果與實驗結果，此脈衝化雷射光束輸出進入範例光學組件，光學組件具有對光束路徑在X方向中偏移100微米之偏移距離的非球面光學元件。脈衝化雷射光束被輸出為軸對稱高斯光束，且被非球面光學元件形成為擬非繞射光束。第11A圖繪製由非球面光學元件與光束路徑之間的偏移所建模產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的範例截面強度圖。第11B圖繪製在最佳聚焦軸向位置處的第11A圖的建模結果的截面強度圖的X與Y截面，此位置大約為沿著脈衝化雷射光束聚焦線的長度的中途位置。第11C圖繪製在從第11B圖的最佳聚焦軸向位置位移約200微米的軸向位置處的第11A圖的建模結果的截面強度圖的截面。第11C圖的強度圖的FWHM為7.0×4.5微米，顯示約1.6的非對稱性。再者，第11D圖繪製由100微米偏移形成的脈衝化雷射光束（例如擬非繞射脈衝化雷射光束）的傅立葉轉換平面的建模對數強度圖。如第11D圖圖示，對數強度圖為不均勻的。再者，第11E圖繪製在峰值線聚焦位置處的實例4的脈衝化雷射光束聚焦線的實驗性近場顯微圖。

實例 5

實例5為範例光學組件的建模結果，光學組件包含錐形透鏡作為非球面光學元件以及定位在第一與第二透鏡之間的光學阻隔元件，使得光學阻隔元件阻隔脈衝化高斯-貝賽爾光束的強度的50%。阻隔脈衝化高斯-貝賽爾光束的強度的50%所產生的數學性結果，相同於將脈衝化高斯-貝賽爾光束的傅立葉轉換乘上一維單位階躍函數(Heaviside step function)。在二維影像空間中，此產生與一維單位階躍函數的傅立葉轉換H(x)摺積的二維高斯-貝賽爾光束。單位階躍函數相關於Sgn階躍函數，如H(x)= ½(Sgn(x) + 1)。傅立葉轉換表顯示在二維中：(32) 使得：(33)

與delta函數摺積的高斯-貝賽爾光束數學性描述在原點處的高斯-貝賽爾。為了圖示說明，第12A圖繪製與delta函數摺積的貝賽爾-高斯光束的截面強度圖（沿著X-Y平面）。再者，第12B圖繪製與摺積的高斯-貝賽爾光束的截面強度圖（沿著X-Y平面）。再者，方程式33數學性描述高斯-貝賽爾光束與Sgn函數的傅立葉轉換的摺積，此數學上均等於阻隔高斯-貝賽爾光束的強度的50%。第12C圖繪製如方程式33數學上描述的與單位階躍函數的傅立葉轉換摺積的高斯-貝賽爾光束的截面強度圖（沿X-Y平面）。第12C圖的截面強度圖（沿著X-Y平面）亦為由阻隔光束路徑的50%所形成的脈衝化雷射光束聚焦線所產生的截面強度。因此，所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線中的點或強度峰值的間距，係由錐形透鏡角度與望遠放大率（例如透鏡132焦長對透鏡130焦長的比例所產生的放大率）來管理，而非由光學元件中的傾斜、偏移、或色散來管理。再者，第12D圖以圖形繪製第12A圖至第12C圖的強度圖的X軸截面，而第12E圖以圖形繪製範例Sgn階躍函數的傅立葉轉換。

第12F圖繪製在脈衝化雷射光束穿過錐形透鏡，且脈衝化雷射光束的光束強度的50%被沿著光束路徑定位在第一透鏡與第二透鏡中間的光學阻隔元件阻隔時，所形成的所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面強度圖。第12G圖以圖形繪製第12F圖的強度圖的X與Y截面。第12H圖繪製在光束強度的50%被定位在光束源處（例如定位在Z=0位置）的光學阻隔元件阻隔時，所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面強度。第12I圖以圖形繪製第12H圖強度圖的X與Y截面。如第12F圖至第12I圖所示，沿著光束路徑的光學阻隔元件的Z軸位置，對所產生的脈衝化雷射光束聚焦線具有最少的影響。此顯示不論是放置在錐形透鏡之前或之後的空間中（諸如放置在兩個透鏡130與132之間的準直空間134中），光學阻隔元件可為有效的。因此，可較佳地使用光學阻隔元件產生非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線。

實例 6

實例6為增量阻隔具有600微米1/e2直徑的脈衝化雷射光束的截面區段的建模結果。特定而言，實例6包含阻隔脈衝化雷射光束的不同截面區段，該等截面區段之每一者具有提升的最大阻隔寬度，其中用詞「最大阻隔寬度」界定為脈衝化雷射光束的受阻隔部分（例如光束路徑的受阻隔部分）的寬度（從受阻隔截面區段的截面弦部分的中央點正交地量測）。第13A圖繪製在不阻隔脈衝化雷射光束之下，所產生的脈衝化雷射光束聚焦線的X-Y平面中的範例強度圖。如第13A圖圖示，在沒有阻隔之下，截面脈衝化雷射光束聚焦線為軸對稱的。第13B圖至第13K圖繪製在提升受阻隔截面區段的最大阻隔寬度之下，X-Y平面中的範例強度圖。例如，第13B圖中的最大阻隔寬度為50微米、第13C圖中的最大阻隔寬度為100微米、第13D圖中的最大阻隔寬度為150微米、第13E圖中的最大阻隔寬度為200微米、第13F圖中的最大阻隔寬度為250微米、第13G圖中的最大阻隔寬度為300微米（例如阻隔脈衝化雷射光束的一半）、第13H圖中的最大阻隔寬度為350微米、第13I圖中的最大阻隔寬度為400微米、第13J圖中的最大阻隔寬度為450微米、且第13K圖中的最大阻隔寬度為500微米。

實例 7

在實例7中，具有532 nm波長的擬非繞射脈衝化雷射光束被輸入範例光學組件，光學組件具有光學阻隔元件，光學阻隔元件被定位為使得光學阻隔元件阻隔脈衝化雷射光束的50%。第14圖繪製由阻隔實例7中的脈衝化雷射光束的50%，而形成的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面的近場顯微圖。

實例 8

在實例8中，具有532 nm波長的擬非繞射脈衝化雷射光束被輸入範例光學組件，光學組件具有光學阻隔元件，光學阻隔元件被定位為使得光學阻隔元件阻隔脈衝化雷射光束的75%。第15圖繪製由阻隔實例8中的脈衝化雷射光束的75%，而形成的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面的近場顯微圖。注意到，實例8的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的深寬比，要比實例7的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線來得大。

實例 9

在實例9中，光學阻隔元件被定位在範例光學組件中，使得光學阻隔元件阻隔截面脈衝化雷射光束的四分之一區段（且因此阻隔脈衝化雷射光束的強度的25%）。第16圖繪製在光學阻隔元件沿光軸（例如沿脈衝化雷射光束的傳播方向）增量旋轉45º下，光學阻隔元件形成的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的所產生的實例截面。

實例 10

實例10建模使用兩個光學阻隔元件在第一透鏡與第二透鏡之間的共同焦平面處，阻隔具有600微米1/e² 直徑的脈衝化雷射光束的兩個截面區段，此兩個光學阻隔元件被指向為使得它們阻擋脈衝化雷射光束的截面弦部分，該等截面弦部分的每一者端接於平行的弦且具有均等的最大阻隔寬度（如上文針對實例6所界定的）。第17A圖繪製在不阻隔脈衝化雷射光束之下，所產生的脈衝化雷射光束聚焦線的X-Y平面中的實例強度圖。如第17A圖圖示，在沒有阻隔之下，脈衝化雷射光束聚焦線的截面為軸對稱的。第17B圖至第17F圖繪製在具有提升的（且均等的）最大阻隔寬度的兩個受阻隔截面區段之下，X-Y平面中的實例強度圖。例如，第17B圖中的每一最大阻隔寬度為50微米、第17C圖中的每一最大阻隔寬度為100微米、第17D圖中的每一最大阻隔寬度為150微米、第17E圖中的每一最大阻隔寬度為200微米、且第17F圖中的每一最大阻隔寬度為250微米。注意到，第17A圖至第17F圖中的脈衝化雷射光束聚焦線截面，顯示多個邊緣(fringe)，且多數雷射能量被丟出脈衝化雷射光束聚焦線的中央核心點之外（即使對於第17B圖）。此表示中央點具有較低的強度，且光學系統輸入處可需要更多的雷射功率以促進切割通透工件。存在於第17B圖至第17F圖的非中央邊緣中的大量能量，亦將在通透工件處產生不同的應力輪廓，該等輪廓不會如光學能量大多數包含在中央橢圓中時般集中應力。

實例 11

實例11為實例10的建模結果的實驗性確認，此係由包含632 nm HeNe雷射的範例光學組件來完成。在實例11中，兩個光學阻隔元件被定位在範例光學組件中，使得每一光學阻隔元件在兩個透鏡130與132之間的準直空間134內阻隔脈衝化雷射光束的截面區段，其中準直光束環的直徑為約22mm，且每一光學阻隔元件形成的截面弦部分端接於彼此平行定位且間隔約9mm的弦處。第18圖繪製在範例光學阻隔元件沿光軸（例如沿脈衝化雷射光束的傳播方向）增量旋轉45º下，光學阻隔元件之每一者形成的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線（每一聚焦線包含多個光束點）的所產生的範例截面。

實例 12

在實例12中，光學阻隔元件被定位在範例光學組件中，光學組件亦包含非球面光學元件，非球面光學元件自脈衝化雷射光束的光學路徑偏移。例如，第19A圖繪製在脈衝化雷射光束穿過自光束路徑偏移50微米的錐形透鏡之後，且半縫隙光學阻隔元件定位為阻隔在非偏移系統中的脈衝化雷射光束的50%之後，脈衝化雷射光束的截面影像。第19B圖繪製第19A圖中繪製的阻隔與移位設置所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的範例截面強度圖。

實例 13

在實例13中，引入光學延遲π的光學延遲板被定位在光束路徑內，使得脈衝化雷射光束的50%穿過光學延遲板並經受光學延遲π。第20A圖繪製由脈衝化雷射光束的50%的光學延遲π所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面強度圖。第20B圖繪製第20A圖的截面強度圖的截面。

實例 14

在實例14中，引入光學延遲0.875π的光學延遲板被定位在光束路徑內，使得脈衝化雷射光束的50%穿過光學延遲板並經受光學延遲π。第21A圖繪製由脈衝化雷射光束的50%的光學延遲0.875π所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面強度圖。第21B圖繪製第21A圖的截面強度圖的截面。

實例 15

在實例15中，引入光學延遲0.5π的光學延遲板被定位在光束路徑內，使得脈衝化雷射光束的50%穿過光學延遲板並經受光學延遲π。第22A圖繪製由脈衝化雷射光束的50%的光學延遲0.5π所產生的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的截面強度圖。第22B圖繪製第22A圖的截面強度圖的截面。

實例 16

在實例16中，如前述的四分之一分波片，可被定位在由HeNe雷射輸出的雷射光束的光束路徑中，使得HeNe雷射光束的第一光束部分被極化成第一偏振，且HeNe雷射光束的第二光束部分被極化成正交於第一偏振的第二偏振。第23圖繪製在範例四分之一分波片沿光軸（例如沿脈衝化雷射光束的傳播方向）增量旋轉45º下，四分之一分波片形成的非軸對稱脈衝化雷射光束聚焦線的所產生的範例截面。

實例 17

此實例說明用於使用偏振方法產生非對稱擬非繞射光束的光學系統。此實例的概要如下：

概要 ： A. 所使用的系統 -光學元件與距離 -雷射光束 -四分之一分波片(SQWP) B. 奈米穿孔與裂縫方向控制的範例結果 C. 在光束為不對稱QNDB時所建立的光束量測方法 -掃描LFC說明 -光束輪廓的實驗性量測 D. 結果 -實驗性量測 ○○使用強度方法的瑞力範圍 ○滿足申請案中的方程式31的FD -建模結果 ○使用光束變異方法的瑞力範圍

所使用的系統。 第25圖中圖示的光學系統大抵呈現了可用於產生非對稱擬非繞射光束的系統的概觀，此系統使用偏振方法以打破光束的不對稱性。此光學系統適合用於切割基板，諸如玻璃。

光學元件 / 雷射光束。 代表雷射為1064 nm脈衝畫雷射，具有9皮秒的脈衝寬度，並提供具有線性偏振的高斯塑形輸出光束（例如Coherent Hyper-Rapid 50）。使用望遠鏡以在光束進入錐形透鏡之前，將光束準直成5.5mm 1/e² 直徑。光束穿過四分之一波片，以在投射到錐形透鏡之前被圓形極化。從四分之一波片(QWP)延伸穿過錐形透鏡、四分之一分波片(SQWP)、以及透鏡的總和光學系統，被設計為將輸入高斯光束轉換成非對稱擬非繞射光束(QNDB)。藉由它們自身，錐形透鏡與透鏡將形成有時被稱為高斯-貝賽爾光束的光束，此光束為具有軸對稱性強度分佈的QNDB。四分之一波片與SQWP連同打破系統的旋轉對稱性，且它們為允許產生非對稱QNDB的元件。

相對於第25圖圖示的更一般的系統，在下文中使用的特定系統中，使用兩個f=150mm的透鏡以準直錐形透鏡之後的光。此系統圖示於第26圖。兩個f=150mm的透鏡成對動作，其中第一透鏡大多作為場透鏡（因為位置太接近錐形透鏡焦點而具有小的光學倍率），且在給定的兩個透鏡之間的距離下，兩個透鏡產生大約放置在距離錐形透鏡一個焦長處的單一140mm焦長透鏡的總和效果。此種透鏡的實際選擇並非關鍵的。可能使用許多具有不同焦長與類型的透鏡。使用（一或多個）準直透鏡的點，為它們與接物鏡結合而作為望遠鏡，望遠鏡光學接轉(relay)（直徑、長度）形成在緊接錐形透鏡之後的聚焦線，以在最終聚焦透鏡之後產生聚焦線的放大（或縮小）影像。此允許更有彈性地縮放聚焦線的尺寸而不需要改變錐形透鏡，且亦將聚焦線投射至對於最終光學元件具有相當大的實體分離或工作距離的位置，在生產環境中對於具有緊鄰錐形透鏡的聚焦線而言此顯得更為方便。

此實例中顯示的建置，被選定為允許具有長的有效焦長的準直透鏡，同時使總和封裝尺寸保持相當短。此即是使用兩個準直透鏡作法（其中第一透鏡作為「場透鏡」）配置的原因。為了產生QNDB或非對稱QNDB，此種特定的準直透鏡選擇並非為必需的。亦可使用單一準直透鏡或具有其他焦長的透鏡。

光束在進入SQWP時被大略準直成環形，如本文所述，SQWP透過改變偏振而打破光束的對稱性。SQWP可沿著系統光軸旋轉，以改變非對稱聚焦點的所想要的角度指向。在使用由附接在一起的兩個圓波片的半部所構成的SQWP的情況下，所形成的非對稱點的長軸將正交於SQWP中的分割線。SQWP的旋轉可被馬達驅動，且指向的角度可被同步，以遵循所需的基板中的切割路徑方向。

在第26圖圖示的系統使用f=30mm雙合透鏡以將環形聚焦成貝賽爾式光束，因為SQWP的效果（被分成兩個分異件的四分之一波片，其中一件被反轉），此光束具有橢圓截面。

此實施例中所使用的SQWP，對於產生非對稱QNDB而言是重要的。SQWP產生雷射光束的兩個區段的偏振式去相干性。SQWP被進一步圖示說明於第7b圖中，但更明確地說明於第23圖中。由兩個四分之一波片區段構成SQWP，兩個四分之一波片區段被組裝為使得每一區段的光軸正焦於SQWP另一區段的光軸。在圓形極化光投射到SQWP上時，SQWP的每一部分將穿過每一部分的光，轉換成總是正交於另一部分的偏振的偏振。例如，第一部分發出的光可為線性垂直，而第二部分發出的光可為線性水平。或者，第一部分發出的光可為右旋圓，而第二部分發出的光可為左旋圓。在兩個正交極化的光束部分結合時，它們無法相干涉。此去相干性使得光束的兩個部分獨立運作，且因此打破了QNDB的對稱性。若光束部分同調地結合，則將發生強的干涉效應，且該等干涉效應將損壞非對稱QNDB的延伸瑞力範圍–由於干涉將產生波峰與波谷。SQWP方法的關鍵特徵，為在所有可能的SQWP旋轉指向中，只要圓形極化光投射到SQWP上，則可確保從兩個部分發出的光的正交性。

第27圖圖示SQWP，以及用於建置SQWP的方法。兩個區段被組裝為使得左半邊（斜線方塊）具有快光軸，此快光軸正交於右半邊（此影像中的實心區段）的快光軸。SQWP不需為兩個均等的半邊。但兩個區段的光軸的正交性是重要的。

第28圖示意圖示使用偏振方法以去相干（decohere）光束而產生非對稱QNDB。基本的機制為： ˙經線性極化的光被投射在四分之一波片上。 ˙錐形透鏡形成聚焦線 ˙（一或多個）準直透鏡產生光的環(ring)或環(annular) ˙環穿過SQWP ˙聚焦透鏡重新聚焦光，以形成聚焦線或QNDB。QNDB將為不對稱的（或橢圓的），因為SQWP產生光束的兩個正交極化的部分，此兩部分無法被同調地結合。 在第26圖圖示的系統中，在30mm雙合透鏡之後的光束的數值孔徑(numerical aperture, NA)為約0.37。此表示橫跨光束短軸（或最小截面）的期望點尺寸為約2微米。對於聚焦光束的期望點尺寸，為對於光束的NA的函數，係由下式給定：其中d為點直徑、l₀ 為波長、n₀ 為介質折射率。換言之，點尺寸為波長、NA、以及相關於光束形狀的一常數的函數。

奈米穿孔與裂縫方向控制的範例結果。 第29圖圖示第26圖的光學系統所作出的奈米穿孔與裂縫控制的範例影像。圖示使用SQWP光學系統在非離子交換式框康寧編碼2318玻璃中進行奈米穿孔所得的孔。每一影像中包含孔的「交叉」，圖示穿過垂直方向(y)與水平方向(x)的台/雷射光束。在每一影像中可看到獨立於台的移動的x或y方向的偏置裂縫方向–此裂縫方向係由紅色箭頭強調顯示。在每一影像之間逐步進行，SQWP的分割開始平行於水平（x）方向，而產生左上圖中顯示的具有幾乎垂直（y）裂縫的奈米穿孔，隨後SQWP在隨後的影像中旋轉（每次45度）。箭頭指示在每一影像中觀察到的偏置裂縫方向。

第30圖圖示具有以四個不同的SQWP旋轉角度（0度、45度、90度、135度）作成的奈米穿孔線的星形圖樣。為了作成每一線，SQWP被設定在不同的旋轉角度，使得偏置裂縫方向被控制為平行於台動作方向。可注意到個別奈米穿孔之間的裂縫傳播確實遵循所意圖的方向。

光束量測方法。 藉由使用CCD攝影機來執行擬非繞射光束的輪廓的量測，CCD攝影機前方具有NA=0.8的60倍接物顯微鏡。

接物顯微鏡用於放大聚焦線的截面並將聚焦線的截面成像至CCD攝影機上。 此放大使得在給定的聚焦線截面平面，每一攝影機像素對應於僅約0.027微米的尺寸，此允許以高保真度細分微米尺度的光束截面。 接物顯微鏡與CCD攝影機隨後被沿著光束光軸掃描，以擷取光束的截面輪廓（作為z的函數）。參見下文對於右側的兩個視圖為何的詳細說明。右邊視圖為由CCD攝影機獲取的對於一個給定z位置（沿著光軸的位置）的光束截面的影像。 顏色指示光的強度，紅色為最強，而紫色為最弱。x/y尺度的單位為微米。其圖示非對稱的光束，且點沿著水平(x)方向拉長。 左邊影像為對於一系列的z位置（沿著光軸的位置）在每一截面影像中的峰值強度的視圖。攝影機每一像素上量測到的強度為以類比數位轉換器的位元為單位，而係由8位元CCD攝影機獲得影像，因此最大像素強度為255。 在下面的兩個實例中，使用前述光學元件系統以產生非對稱QNDB與前述CCD攝影機系統，以特徵化所產生的光束。 在兩種情況中，光學元件為相同的，除了在兩個情況之間SQWP的方向已被旋轉45度以外。下面概述用於判定 F_D 的處理程序 1. 對沿著光軸的一系列位置，量測光束強度 I(x,y) 輪廓。 a.此是在適合的z位置範圍上完成的，而使得量測涵蓋一區域，其中光束強度由對z的函數到達最大，並在此z位置的兩側上下降到最大位準的一半以下。2. 量測光束的瑞力範圍 a.藉由以上影像，量測光束從最大強度下降至最大強度的一半所需的z距離。3. 計算光束的 W_o,eff a.此係使用在光束腰部的z位置（z軸上的最大強度位置）量測到的光束輪廓（影像）來估算 b. 對光束輪廓的長軸與短軸兩者量測W_{o ——} 使光束強度下降至峰值的1/e^2徑向距離。W_o,eff 為該等的較小者。 c.作為此量測的部分，吾人亦可驗證光束是否具有深寬比= W_{o,max /} W_o,min ＞ 1.1，而確認光束為非對稱的4. 比較量測到的瑞力範圍與由 W_o,eff 單獨預測到的瑞力範圍 a.估算F_D = Z_Rx,min / (π W² _o,eff /l ) b.若F_D ＞10，則得到QNDB結果 實驗性產生的非對稱 QNDB 的實作實例 計算非對稱性與 F_D ： 實例 1) “-33” 檔案 l = 1.064微米 13-33 à注意橢圓的長軸對準x軸聚焦線的FWHM = 1.23mm (約兩倍的瑞力範圍):判定瑞力範圍： 瑞力範圍為光束從峰值下降到峰值的一半的最短距離。 在此情況中，最短距離從峰值（z=1.6mm）移動朝向更負的z，在約z=1.17mm到達峰值強度的一半。 à此給出0.43mm的對半強度點的距離 在尋找移動在正z方向中的½強度點的情況中，交叉點在約z=2.40mm。 à此給出0.80mm的對半強度點的距離 à前述兩個距離的最小值 ，隨後被採用以得出瑞力範圍： Z_Rx,min = 0.43mm Z_Ry,min = 0.43mm (在使用強度方法時x與y相同) 上圖的兩個（紅色、藍色）跡線，為上一個彩色圖的一維切片。 所分析的截面圖係於z~1.6mm，其中沿著光軸的強度正處於峰值。 紅色跡線(Slice X)為穿過二維截面的峰值強度像素所繪製的像素強度的水平截面。 藍色跡線(Slice Y)為穿過二維截面的峰值強度像素所繪製的像素強度的垂直截面。現在計算 x 與 y 方向中的點外徑： 檢查 X 切片： W_o,min = 4.995-4.06 = 0.94 微米 W_o,max = 5.96-4.995 = 0.96 微米 x方向中的直徑 = 1.90 微米 (1/e² 強度點) à W_o,min = 0.94 微米檢查 Y 切片： W_o,min = 4.995-3.33 = 1.66 微米 W_o,max = 7.39-4.995 = 2.40 微米 y方向中的直徑 = 4.06 微米 (1/e² 強度點) à W_o,max = 1.66 微米現在計算 W_o,eff W_o,eff = 在任意方向中（x或y）強度下降至最大值的1/e² 的最短距離 à W_o,eff = 0.94 微米隨後計算深寬比： à深寬比 = W_{o,max /} W_o,min = 1.66/0.94 = 1.76 光束為非對稱的，深寬比大於1.1判定 FD ： 量測到的最小瑞力範圍 = 0.43mm = 430微米 Z_Rx,min = 430 微米 W_o,eff = 0.94 微米（使用we下降至1/e² 的最短 徑向距離） àπ W² _o,eff /l = 2.61 microns àF_D = Z_Rx,min / (π W² _o,eff /l ) = 430 微米/2.61 微米 = 165 FD＞10，此是擬非繞射光束以及 實例 1) “-39” 檔案 l = 1.064微米 13-39 à注意到橢圓長軸對齊為相對於x軸45度聚焦線的FWHM = 1.21mm (約為兩倍的瑞力範圍)判定瑞力範圍： 瑞力範圍為光束從峰值下降到峰值的一半的最短距離。 在此情況中，最短距離從峰值（z=1.8mm）移動朝向更負的z，在約z=1.16mm到達峰值強度的一半。 à此給出0.64mm的對半強度點的距離 在尋找移動在正z方向中的½強度點的情況中，交叉點在約z=2.37mm。 à此給出0.57mm的對半強度點的距離 à採用前述兩個距離的最小值 ，以得出x維度瑞力範圍： Z_Rx,min = 0.57mm Z_Ry,min = 0.57mm (在使用強度方法時x與y相同) 上圖的兩個（紅色、藍色）跡線，為上一個彩色圖的一維切片。 所分析的截面圖係於z~1.8mm，其中沿著光軸的強度正處於峰值。紅色跡線(Slice -45deg)為穿過二維截面的峰值強度像素所繪製的像素強度的負45度截面（二維圖中從左下移到右上）。 藍色跡線(Slice +45deg)為穿過二維截面的峰值強度像素所繪製的像素強度的正45度截面（二維圖中從左上移到右下）。現在計算負 45 度與正 45 度方向中的點外徑： 檢查負 45 度切片： W_o,min = 7.07-4.96 = 2.11微米 W_o,max = 9.40 -7.07 = 2.33微米 -45方向中的直徑 = 4.44微米(1/e² 強度點) à W_o,min = 2.11微米檢查 +45 度切片 : W_o,min = 7.05-6.12 = 0.93微米 W_o,max = 7.96-7.05 = 0.91微米 y方向中的直徑 = 1.84微米(1/e² 強度點) à W_o,max = 0.91 微米現在計算 W_o,eff W_o,eff = 在任意方向中（x或y）強度下降至最大值的1/e² 的最短距離 à W_o,eff = 0.91 微米隨後吾人可計算深寬比： à深寬比 = W_{o,max /} W_o,min = 2.11/0.91 = 2.32判定 F_D ： 量測到的最小瑞力範圍 = 0.43mm = 430微米 Z_Rx,min = 570微米 W_o,eff = 0.91微米(使用we下降至1/e² 的最短 徑向距離) àπW² _o,eff /l = 2.44微米(從原始校正) àF_D = Z_Rx,min / (π W² _o,eff /l ) = 570微米/2.44微米= 234 àF_D ＞10，此是擬非繞射光束建模結果 最後，下面顯示直接計算不同z位置處的一系列光束輪廓上的光學變異（s² _x (z)或s² _x (z)），如何亦允許吾人計算QNDB的瑞力範圍Z_Rx,min 。 此為建立瑞力範圍以使用在方程式(31)中的替代方式，相對於如前述實例中實驗性所完成的：量測在光軸上光束強度在哪一點下降至強度最大值的一半。 首先圖示非軸對稱QNDB輪廓（左上圖）、光軸上所產生的為對z之函數的強度（右上圖）、以及計算出的為對z之函數的光束變異（的方均根）（右下圖）。因為光束是旋轉性對稱的，x方向中的變異與y方向中的變異是均等的。係由沿著z軸的距離（其中s_x (z)或s_y (z)以sqrt(2)之因數提升超過其最小值），來判定x或y瑞力範圍。此係均等於量測何時s² _x (z)或s² _x (z)以2提升。 接著，圖示對於非對稱QNDB的相同資訊組。此光束形狀相同於前述實例之一者中實驗性產生的光束形狀。由於光束為非對稱的，x方向與y方向中的光束變異不再均等。比起y方向中的變異，x方向中的變異隨著z提升要快得多，因為光束在x軸中較窄且因此在x軸中更頻繁地繞射。應注意到的是，s_x (z)上升至1.4值（亦即sqrt(2)）的z位置，是否相同於光學強度I(z)下降至峰值的一半的點。此說明了對光束變異的量測以及對峰值強度下降的量測，皆可用於量測瑞力範圍Z_Rx,min 。 此兩方法之間的差異僅在於，在使用強度方法時，對x或y方向輪廓的瑞力範圍量測之間不再存在任何分異。 亦即，在使用強度方法時： Z_Rx,min = Z_Ry,min 與Z_Rx,max = Z_Rx,max 此係因為對於每一光束強度輪廓I(x,y)僅有一個最大強度位置(x,y)。

本文可將範圍表示為始於「約」一個特定值，及（或）終於「約」另一特定值。在此種範圍被表示時，另一實施例包含從一個特定值及（或）至另一特定值。類似的，在值被表示為估計值時，藉由使用前綴詞「約」，將瞭解到特定值形成另一實施例。將進一步瞭解到，每個範圍的端點對於另一端點而言都是重要的，並且獨立於另一端點。

本文所使用的方向性用詞，例如上、下、右、左、前、後、頂、底，僅為參照所繪製的圖式，且不意為隱含絕對定向。

除非另外明確說明，否則本文所闡述的任何方法都不應被解譯為要求其步驟被由特定次序執行，亦非需要任何設備特定的定向。因此，若方法請求項實際上沒有記載其步驟要遵循的次序，或者任何設備請求項並未實際記載對於個別部件的次序或定向，或者在請求項或說明書中沒有明確說明步驟被限制為特定次序，或並未記載設備部件的特定次序或定向，則並未意圖在任何方面推斷出次序或定向。此適用於任何可能的非明確的解釋基礎，包括：有關設置步驟、操作流程、部件次序、部件定向的邏輯問題；從語法組織或標點符號導出的平凡含義；以及說明書中描述的實施例的數量或類型。

本文所使用的單數形式「一(a)」、「一(an)」以及「該」，包含複數的參照物，除非背景內容清楚表示並非如此。因此，例如，對於「一」部件的參照，包含具有兩個或更多個此種部件的態樣，除非背景內容清楚表示並非如此。

在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，可對本文所說明的實施例進行各種修改與變異，而不脫離所主張標的的精神與範圍。因此，說明書意為涵蓋本文所說明的各種實施例的修改與變異，只要此種修改與變異位於隨附申請專利範圍及其均等範圍之內。

100‧‧‧光學組件

101‧‧‧平移方向

102‧‧‧光軸

104‧‧‧成像平面

105‧‧‧共同焦平面

110‧‧‧光束源

111‧‧‧光束路徑

112‧‧‧脈衝化雷射光束

113‧‧‧脈衝化雷射光束聚焦線

114‧‧‧非軸對稱光束點

115‧‧‧短軸

116‧‧‧長軸

118‧‧‧軸交會點

119‧‧‧光束點周邊

120‧‧‧非球面光學元件

122‧‧‧中心線軸

124‧‧‧雷射輸入表面

126‧‧‧雷射輸出表面

130‧‧‧第一透鏡

132‧‧‧第二透鏡

134‧‧‧準直空間

140‧‧‧光學阻隔元件

140a‧‧‧第一光學阻隔元件

140b‧‧‧第二光學阻隔元件

141‧‧‧第一阻隔位置

141a‧‧‧第一阻隔位置

141b‧‧‧第二阻隔位置

142‧‧‧光學延遲板

144‧‧‧極化器

146‧‧‧四分之一波片

150‧‧‧四分之一分波片

152‧‧‧第一板部分

154‧‧‧第二板部分

156a‧‧‧第一快軸

156b‧‧‧第二快軸

158a‧‧‧第一慢軸

158b‧‧‧第二慢軸

160‧‧‧通透工件

162‧‧‧成像表面

165‧‧‧分割線

170‧‧‧輪廓線

172‧‧‧缺陷結構

174‧‧‧中央缺陷結構區域

176‧‧‧徑向臂

180‧‧‧鴿尾型稜鏡

190‧‧‧平移台

500‧‧‧脈衝叢發

500A‧‧‧脈衝

圖式中所揭示的實施例，本質上為說明性與示例性，且不意為限制由申請專利範圍所界定的標的。在連同下列圖式來閱讀時，可瞭解下面對於說明性實施例的詳細描述，其中由類似的元件符號指示類似的結構，且其中：

第1A圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的缺陷結構的輪廓線的形成；

第1B圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的，在通透工件加工期間的範例脈衝雷射光束聚焦線；

第2圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的非軸對稱光束點，此光束點穿過所期望的分割線，以在通透工件中形成輪廓線；

第3圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的習知實施例；

第4圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的實施例，此光學組件包含偏移非球面光學元件；

第5A圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的實施例，此光學組件包含光學阻隔元件；

第5B圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的實施例，此光學組件包含兩個光學阻隔元件；

第6圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的實施例，此光學組件包含光學延遲板；

第7A圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的用於脈衝雷射加工的光學組件的實施例，此光學組件包含四分之一分波片（split quarter waveplate）；

第7B圖示意繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第7A圖的四分之一分波片（split quarter waveplate）；

第7C圖圖形繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的示例性脈衝叢發內雷射脈衝對時間的相對強度；

第7D圖圖形繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的另一示例性脈衝叢發內雷射脈衝對時間的相對強度；

第8A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第8B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的傅立葉轉換平面的對數強度圖；

第8C圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的近場顯微圖；

第9圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第10圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第11A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的二維截面強度圖；

第11B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第11A圖的二維截面強度圖的一維水平與垂直線截面；

第11C圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第11A圖的二維截面強度圖的另一組一維水平與垂直線截面；

第11D圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的傅立葉轉換平面的對數強度圖；

第11E圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的近場顯微圖；

第12A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第12B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第12C圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第12D圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第12A圖至第12C圖的強度圖的一維截面；

第12E圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例Sgn步階函數的傅立葉轉換；

第12F圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第12G圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第12F圖的二維截面強度圖的一維X與Y截面；

第12H圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第12I圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第12H圖的二維截面強度圖的一維X與Y截面；

第13A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13C圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13D圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13E圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13F圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13G圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13H圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13I圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13J圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第13K圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第14圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的近場顯微圖；

第15圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的近場顯微圖；

第16圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例結果非軸對稱光束點，此光束點由定位在範例光學組件中的光學阻隔元件形成；

第17A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第17B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第17C圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第17D圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第17E圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第17F圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第18圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例結果非軸對稱光束點，此光束點由定位在範例光學組件中的兩個光學阻隔元件形成；

第19A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面影像；

第19B圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第20A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第20B圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第20A圖的二維截面強度圖的一維X與Y截面；

第21A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第21B圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第21A圖的二維截面強度圖的一維X與Y截面；

第22A圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例脈衝化雷射光束的截面強度圖；

第22B圖圖形地繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的第22A圖的二維截面強度圖的一維X與Y截面；

第23圖繪製根據本文所說明的一或更多個實施例的範例結果非軸對稱光束點，此光束點由定位在範例光學組件中的四分之一分波片形成。

第24圖繪製對於非軸對稱光束的瑞力範圍。

第25圖繪製用於產生非對稱擬非繞射光束的光學系統。

第26圖繪製用於產生非對稱擬非繞射光束的光學系統。

第27圖繪製四分之一分波片（split quarter wave plate; SQWP）。

第28圖示意圖示使用偏振方法以去相干（decohere）光束產生非對稱QNDB。第29圖圖示奈米穿孔與裂縫控制的範例影像。第30圖圖示具有以四個不同的SQWP旋轉角度作成的奈米穿孔線的星形圖樣。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (13)

1. 一種用於雷射加工一通透工件的方法，該方法包含以下步驟： 形成輪廓線步驟，在該通透工件中形成一輪廓線，該輪廓線包含在該通透工件中的缺陷結構，其中該形成輪廓線步驟包含以下步驟： 將一光束源輸出的沿著一光束路徑定向的一脈衝化雷射光束，引導穿過一非球面光學元件並進入該通透工件，該非球面光學元件定位為在一徑向方向中自該光束路徑偏移，使得被引導入該通透工件的該脈衝化雷射光束的該部分在該通透工件內產生一誘發吸收，該誘發吸收在該通透工件內產生一缺陷結構，且被引導入該通透工件的該脈衝化雷射光束的該部分包含： 一波長l； 一等效點尺寸；以及 一非軸對稱光束截面，該非軸對稱光束截面在一截面x方向中包含一最小瑞力範圍，且在一截面y方向中包含一最小瑞力範圍，其中與的較小者係大於，其中為一無維度發散因數，且包含10或更大的一值。
2. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該通透工件與該脈衝化雷射光束相對彼此沿著該輪廓線平移，從而在通透工件內沿著該輪廓線雷射形成複數個缺陷結構。
3. 如請求項1所述之方法，其中該非球面光學元件包含一折射錐形透鏡、一反射錐形透鏡、互補錐形鏡對(waxicon)、負錐形透鏡、一空間光調變器、一繞射光學元件、或一立方體形光學元件。
4. 如請求項1所述之方法，其中該無維度發散因數包含從約50至約1500的一值。
5. 如請求項1所述之方法，其中被引導入該通透工件的該脈衝化雷射光束的該部分的該非軸對稱光束截面包含一長軸與一短軸，該長軸具有點尺寸參數，該短軸具有點尺寸參數，其中長於，且對的一深寬比大於1.3。
6. 一種用於雷射加工一通透工件的方法，該方法包含以下步驟： 形成輪廓線步驟，在該通透工件中形成一輪廓線，該輪廓線包含在該通透工件中的缺陷結構，其中該形成輪廓線步驟包含以下步驟： 將一光束源輸出的沿著一光束路徑定向的一脈衝化雷射光束，引導穿過一非球面光學元件到一光學阻隔元件後方並進入該通透工件，其中該非球面光學元件與該光學阻隔元件之每一者係定位為在該光束源與該通透工件之間，使得被引導入該通透工件的該脈衝化雷射光束的該部分在該通透工件內產生一誘發吸收，該誘發吸收在該通透工件內產生一缺陷結構，且被引導入該通透工件的該脈衝化雷射光束的該部分包含： 一波長l； 一等效點尺寸；以及 一非軸對稱截面，該非軸對稱光束截面在一截面x方向中包含一最小瑞力範圍，且在一截面y方向中包含一最小瑞力範圍，其中與的較小者係大於，其中為一無維度發散因數，且包含10或更大的一值。
7. 如請求項6所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該通透工件與該脈衝化雷射光束相對彼此沿著該輪廓線平移，從而在通透工件內沿著該輪廓線雷射形成複數個缺陷結構。
8. 如請求項6所述之方法，其中該無維度發散因數包含從約50至約1500的一值。
9. 一種用於雷射加工一通透工件的方法，該方法包含以下步驟： 形成輪廓線步驟，在該通透工件中形成一輪廓線，該輪廓線包含在該通透工件中的缺陷結構，其中該形成輪廓線步驟包含以下步驟： 引導脈衝化雷射光束步驟，將一光束源輸出的沿著一光束路徑定向的一脈衝化雷射光束，引導穿過一非球面光學元件； 去相干(decohering)步驟，使用定位在該光束源與該通透工件之間的一去相干光學元件，使該脈衝化雷射光束的一第一光束部分自該脈衝化雷射光束的一第二光束部分去相干；以及 引導光束部分步驟，將該脈衝化雷射光束的該第一光束部分與該第二光束部分引導入該通透工件，使得該脈衝化雷射光束的該第一光束部分與該第二光束部分在該通透工件內產生一誘發吸收，該誘發吸收在該通透工件內產生一缺陷結構，且被引導入該通透工件的該第一光束部分與該第二光束部分的一結合包含： 一波長l； 一等效點尺寸；以及 一非軸對稱截面，該非軸對稱光束截面在一截面x方向中包含一最小瑞力範圍，且在一截面y方向中包含一最小瑞力範圍，其中與的較小者係大於，其中為一無維度發散因數，且包含10或更大的一值。
10. 如請求項9所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該通透工件與該脈衝化雷射光束相對彼此沿著該輪廓線平移，從而在通透工件內沿著該輪廓線雷射形成複數個缺陷結構。
11. 如請求項9所述之方法，其中該無維度發散因數包含從約10至約2000的一值。
12. 如請求項9所述之方法，其中該去相干光學元件包含一光學延遲板，且使該第一光束部分自該第二光束部分去相干的該去相干步驟包含以下步驟：將該脈衝化雷射光束的該第一光束部分引導穿過該光學延遲板，以引發該第一光束部分相對於該第二光束部分的光阻滯。
13. 如請求項9所述之方法，其中使該第一光束部分自該第二光束部分去相干的該去相干步驟包含以下步驟： 極化該脈衝化雷射光束的該第一光束部分，使得該脈衝化雷射光束的該第一光束部分在該通透工件處包含一第一偏振；以及 極化該脈衝化雷射光束的該第二光束部分，使得該脈衝化雷射光束的該第二光束部分在該通透工件處包含一第二偏振，其中該第一偏振正交於該第二偏振。