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用於雷射切割和深孔钻孔的贝索透镜应用说明4
https://www.steo.com.tw/cn/ 超锋科技股份有限公司
超锋科技股份有限公司 238 新北市新北市树林区东丰街49巷45号
实验样品资讯 材质:萤光晶片 实验设备:紫外飞秒秒雷射切割机 实验目的 将材料上进行蚀刻,蚀刻深度为20um,蚀刻图形为0.728*0.728mm的方形框 间距为0.049mm 将材料进行全切,切割图形为0.728*0.728mm的方形框 间距为0.049mm 效果外观(为蚀刻39um)本图为附加吹气降温后效果;并且初步手动裂片39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 60 250 7.2w 100 1000 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与残渣处理:切割功率过大会导致材料表面融化并产生黑边。针对此问题,预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前最大功率仅能开至 80%,且仍会出现轻微黑边。后续需要减小光斑大小(缩小焦斑),以达到制程的实际需求。 效果外观(为蚀刻20um) 39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 40 250 4.8w 80 800 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:加工功率不可过大,否则会导致光斑与切割道随之变大。后续预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前最大功率仅能开至 80%,且仍会出现轻微黑边。后续需要减小光斑大小,以符合制程的实际需求。 效果外观(为蚀刻45um) 39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 70 250 8.4w 120 1000 -0 0 0 0.2 — 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:在调整制程时,不可盲目增加切割次数(这只会降低加工效率),应以适当提升功率为主。同时,预计在机台设备添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:目前加工后会产生轻微黑边,且蚀刻边缘会出现发白现象。后续需要减小光斑大小,以改善边缘外观并达到品质需求。 效果外观(为全切)39um参数 切割参数 功率(%)   频率 (kHz) 实际功率(w) 切割次数 切割速度(mm/s) 焦点位置 (mm) 填充间距 (mm) 填充圈数 跳转延时(ms) 效率 80 250 9.6w 250 1000 -0 0 0 0.2 现存问题与后续措施 评估与效能优化:目前仅完成初步的效果与效率评估。后续计画增加辅助冷却气体以加速降温、减少热影响,并藉此减小跳转延时。 功率控制与光路优化:目前全切效果不理想,在尚未切断前材料即出现发黑、发白现象,且产品已有破碎与裂痕的迹象。针对此问题,机台设备预计添加高压吹气,以减少残渣堵塞切割道,避免影响光路传输。 光斑调整与制程改善:现阶段的加工效率过久、耗时过长。后续需要透过减小光斑大小,来提高能量密度与加工速度,以达到实际的产能需求。 结论一、 紫外雷射全切之加工瓶颈分析由於产品材料本身对紫外雷射(UV Laser)的吸收率低,导致全切加工难以在合理的效率内完成。在尝试全切的过程中,主要面临以下两大物理特性冲突: 材料脆性与热应力限制:本产品属於脆性材质,不可使用过高功率,否则会直接导致融边或材料崩裂。然而,在尚未切断前,产品就极易从中间产生裂缝。 复合材料能量吸收异常:在进行全切时,材料表面会出现大面积发黑与发白的现象。此情况是由於复合材料减少了对雷射能量的吸收,制程上被迫只能加大瞬态功率,进而引发严重的热影响。 二、 微细蚀刻道之光学硬体改善对策针对目前蚀刻道要求较小的限制,现有设备的加工能力已达瓶颈,必须评估进行机台配件的硬体整改。后续规划导入「小焦距场镜(小镜头)搭配扩束镜」的架构,藉此有效减小光斑大小(缩小焦斑)。必要时,将进一步加装「光闸圈(Aperture)」以修饰光束质量,从根本上解决高功率带来的崩边问题并满足微细线宽的需求。 https://www.steo.com.tw/cn/hot_535878.html 光通讯晶圆紫外飞秒切割 2026-06-30 2027-06-30
超锋科技股份有限公司 238 新北市新北市树林区东丰街49巷45号 https://www.steo.com.tw/cn/hot_535878.html
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相关连结:https://wavelength-oe.com/zh-CN/bessel-lens/

图1:贝塞尔透镜产品概要


贝索透镜轴锥透镜和两组聚焦镜。准直光穿过轴锥透镜形成贝索光束(Bessel Beam),该光束是非衍射的并且具有同心环,每个同心环具有彼此相同的功率。 环直径随著焦深的变化而变化,但环厚度保持不变。 这种类型的环聚焦光束更适合具有直径与长度深度比的材料加工应用。

图1显示了贝索透镜的基本光学设计原理。 整个镜头由一组轴锥透镜和两组聚焦透镜组成。


图 2:贝塞尔透镜光学设计


工作原理

通过轴锥透镜产生的贝索光束产生没有衍射特性的横向光能量分布。 在光束会聚的位置,会产生较长的无衍射区域(图2),其中光束能量密度不随传播距离而变化。将轴锥透镜与聚焦透镜相结合(图 3),可以获得高能贝塞尔光束(图 4)。

贝索光束光学系统的美妙之处在於,只需调整输入光束直径的大小即可调节输出光束焦深(DOF)。 由於输入光束直径和输出光束自由度之间存在近似线性关系(图 5),我们的贝索透镜是满足您需求的解决方案。

贝塞尔透镜5
图3:贝索光束区域分布


图 4:贝索光束光学系统布局


图 5:(a) 贝索区能量密度分布模拟图
(b) 输出光束的光束轮廓分析(FWHM)


图 6:(a) 纵向剖面与自由度的关系图,以及 (b) 输出光束尺寸 (FWHM) 与输入光束直径的关系图


应用领域

贝索透镜适用於现代工业应用的雷射切割和深孔钻孔,满足多功能性、高效率和精密材料加工的要求。这些镜头是针对需要小聚焦光斑尺寸和长焦深的雷射加工技术专业领域的独特解决方案。它与雷射切割系统集成,可对聚焦光束进行高度定位和严格的方向控制,为切割钢材、玻璃和其他材料提供灵活性。内置补偿机制允许客户进行调整以满足他们所需的光学性能。

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