激光加工系统技术方案

激光加工系统技术方案

一、应用痛点与需求分析

1.1. 传统激光加工技术的局限性

当前常规激光加工系统在高端精密制造场景下，存在以下核心技术局限：

• 光路稳定性不足：系统抗干扰能力弱，长期运行一致性差，整体稳定性欠缺，导致加工精度波动显著。

• 光路调节复杂：光学装调流程繁琐，依赖人工经验，工作效率受限。

• 系统扩展性弱：模块化与标准化程度低，难以快速适配多材料，多工艺，多场景需求。

• 加工精度受限：无法满足微纳结构、高精度刻蚀、精密打孔和表面微加工等高端加工需求。

1.2. 定制化系统需求

面向科研与工业高端应用，激光加工系统需满足显著差异化的需求：

• 精度需求：针对不同加工场景需满足微米级至亚微米级的不同加工精度。

• 光路配置：针对不同加工条件需灵活设计不同类型的光路架构。

• 工位扩展：针对不同加工需求需配置单工位、双工位或多工位。

• 加工效率：针对不同加工材料需配置不同模块加工设备。

二、技术优势与核心价值

2.1 多元硬件兼容性与系统集成能力

系统具备多元设备兼容能力，可快速集成各核心组件：

• 激光器适配：支持飞秒、皮秒、纳秒等各种类型的1030(1064)nm、515(532)nm、

343nm(可选配)激光器（其他波长可定制，需评估），满足不同的加工需求。

• 物镜兼容：适配紫外、可见光、近红外、高倍率等各类高精度显微物镜，满足不同聚焦与观测需求。

• 安装灵活性：可灵活集成于光学平台、气浮支架等稳定基座。

• 软件兼容性：支持DXF、SVG等矢量图形及STL等三维模型导入与加工。

2.2 精密光学系统设计能力

具有先进的精密光路设计技术：

• 功率精准调控：电动衰减片实现 1%-95% 功率连续可调，最小步进精度≤0.1%，支持闭环精确控制。

• 成像-加工共焦：高精度调焦模块可确保显微成像光路与激光加工焦点严格共焦。

• 能量实时监控：集成功率监控模块，实现加工过程中激光功率的动态实时监控。

• 亚微米级聚焦：50X 物镜下，1030nm 波长聚焦光斑直径≤1.5μm。

2.3 高稳定性平台架构

• 大理石龙门结构：采用大理石龙门框架配合光学平台/气浮支架，构建超高稳定性基座

2.4 精密定位与加工能力

• 精密定位：位移台实现全闭环控制，重复定位精度≤±0.1μm。

• 超高一致性：精密定位、闭环控制、超高稳定性基座，确保量产一致性。

• 行业领先：系统整体性能达到精密制造装备的高端标准，广泛应用于工业精密加工、

医疗领域、前沿科研及其它多个领域。。

2.5系统升级与定制能力

系统预留标准化升级接口，支持快速功能升级：

• SLM集成：支持空间光调制器（SLM）模块集成，实现复杂光束整形。

• 双脉冲输出：支持双脉冲激光输出配置，满足特殊材料加工需求。

• 偏振精确控制：支持偏振精确控制模块。

• 功能模块拓展：可拓展光纤栅格加工模块、超声辅助加工单元等。

• 多工位配置：支持双工位并行加工系统改装，实现大面积图像拼接。

三、技术方案

已形成完整的产品系列，涵盖以下配置方案：

3.1 加工类系统

• 标准加工系统：满足基础精密加工需求

• 自动聚焦系统：集成自动聚焦功能的进阶系统

• 透射加工系统：支持透射模式加工的专用系统

• 光纤栅格加工系统：专用于光纤栅格制造的专用系统

• 超声辅助加工系统：集成超声加工模块的复合加工系统

• 气浮台龙门加工系统： 更大行程、更大负载的加工系统

• 双光子光刻系统：支持双光子聚合的微纳加工系统

• 双工位协同加工系统：双工位并行加工，图像拼接

3.2 测试测量类系统

• 厚度/翘曲测试仪器：采用共焦光谱上下对射厚度测试技术，支持粗糙表面和镜片样品的单点深度测量

• 光电流测试系统：集成光电流检测模块，实现光电材料与器件的光电流特性测试与分析

• 显微图像拼接+显微光谱测量系统：融合显微图像拼接与光谱测量功能，支持大范围显微成像与光谱分析

四、技术参数

4.1光路系统配置

• 激光器至物镜光路：集成专业镜架与高透射率光学镜片

• 电动衰减片：P/S 偏振分光衰减，连续衰减范围 1%-95%（程序控制），最小步进≤0.1%，支持闭环控制

• 调焦模块：高精度调焦模块，实现显微成像与激光焦点共焦调节

• 能量监控模块：加工能量实时监控模块，支持加工过程中激光功率闭环调节

4.2高精度电动位移平台

4.3显微成像系统

• 照明系统：

◦ 白光 LED 照明（强度可调）

◦ 透射光照明（光纤导入/LED 光源）

• 辅助 Z 轴：行程 50mm

• 物镜转盘：五孔 M26 物镜转盘，标配 95mm齐焦距离

• 标配物镜系列：

◦ 5X NIR 物镜：NA 0.15，工作距离 40mm

◦ 10X NIR 物镜：NA 0.28，工作距离 30mm

◦ 20X NIR 物镜：NA 0.45，工作距离 20mm

◦ 50X NIR 物镜：NA 0.65，工作距离 8mm

• 自动对焦系统：

◦ 激光波长：785nm

◦ 对焦精度：±1/2 物镜景深

◦ 控制方式：与辅助 Z 轴实现闭环控制

4.4 系统主体结构

• 框架结构：大理石龙门框架 + 气浮支撑系统

• 控制系统：配套工控计算机与专业机架

4.5 控制软件系统

• 标准化控制软件

• 支持完整加工流程管控

• 支持多种文件格式导入

• 支持参数化编程

五、成交案例分享

标准激光加工系统，客户要求系统必须满足如下参数指标：

激光模块1064nm，外部触发

最终聚焦光斑大小在2μm左右

光束质量分析仪可测试μm量级光斑直径

电动位移台台面尺寸200*200mm，台面

最终成交配置和价格如下：