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Dokumentenidentifikation DE112005001087T5 19.04.2007
Titel Mehrfachausgabe-Oberwellenlaser und Verfahren, die denselben verwenden
Anmelder Electro Scientific Industries, Inc., Portland, Oreg., US
Erfinder Sun, Yunlong, Beaverton, Oreg., US
Vertreter Hofstetter, Schurack & Skora, 81541 München
DE-Aktenzeichen 112005001087
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 25.03.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/010196
WO-Veröffentlichungsnummer 2005114801
WO-Veröffentlichungsdatum 01.12.2005
Date of publication of WO application in German translation 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse H01S 3/08(2006.01)A, F, I, 20070123, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01S 3/06(2006.01)A, L, I, 20070123, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft Festkörperlaser und insbesondere Lasersysteme oder – verfahren, die mindestens zwei Oberwellenstrahlen verwenden, um Mikrobearbeitungsvorgänge wie z.B. Kontaktlochausbildung durchzuführen.

Hintergrund der Erfindung

Herkömmliche Festkörperlaser stellen nur einen einzelnen Laserausgangsstrahl zu einer gegebenen Zeit bereit und herkömmliche Festkörper-Oberwellenlaser stellen nur einen einzelnen Laserausgangs-Oberwellenstrahl zu einer gegebenen Zeit bereit. Ein beispielhafter Festkörper-Oberwellenlaser erzeugt UV-Laserimpulse mit einer mittleren Leistung von 8–10 W in einem einzelnen Strahl mit einer Wiederholungsrate von etwa 1–100 kHz. Um den Lasersystemdurchsatz für einen gegebenen Lasermikrobearbeitungsvorgang zu erhöhen, haben fachmännische Praktiker Lasersysteme mit mehr als einem Laserkopf oder einer Vielfalt von Strahlteilungsverfahren verwendet. Diese Verfahren besitzen mehrere Nachteile.

Wenn zwei oder mehr Laser verwendet werden, um den Systemdurchsatz zu erhöhen, indem identische Ziele gleichzeitig mit parallelen Bearbeitungsvorgängen bearbeitet werden, dann erfordern die zusätzlichen Laser zusätzlichen Platz für das Lasersystem und vervielfachen die Kosten von diesem. Selbst wenn solche Laser identische Pumpquellen, Lasermedien, Oberwellenwandler und Ausgangskopplungsspiegel in einer "identischen" Konstruktion verwenden und außerdem identische Strahlengangkomponenten und eine identische Systemsteuerelektronik verwenden, werden Fachleute erkennen, dass es schwierig ist, die Laserausgangsparameter, wie z.B. Energie pro Impuls, Strahlform oder -qualität und/oder Divergenzwinkel oder Brennpunktgröße, von jedem der verschiedenen Laserstrahlen aufgrund von Veränderungen in der Qualität der Komponenten, wenn sie neu sind, und aufgrund von Veränderungen der mit dem Alter in Zusammenhang stehenden Verschlechterung der Komponenten abzugleichen.

Andererseits erfordern Strahlteilungsverfahren, wie z.B. jene, die verwendet werden, um den Durchsatz in Anwendungen wie z.B. Kontaktlochbohren zu erhöhen, dass ein Laserstrahl mit höherer Leistung vom Laser erzeugt wird, so dass der erzeugte Strahl in die Anzahl von gewünschten Strahlen aufgeteilt werden kann. Leider ist die höchste praktische erhältliche Oberwellenleistung hauptsächlich durch das Risiko einer Beschädigung am Oberwellenwandler begrenzt. Fähigkeiten zu höherer Leistung verringern auch gewöhnlich die Zuverlässigkeit des Laserkopfs, erhöhen das Beschädigungsrisiko an verschiedenen optischen Komponenten und verringern die Lasersystemlebensdauer.

Festkörper-Oberwellenlaser und Verfahren zur Verwendung solcher Laser, die diese Nachteile beseitigen, sind daher erwünscht.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Festkörperlaser zur Bereitstellung von mehreren Laserausgangsstrahlen bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen solchen Festkörperlaser bereitzustellen, der zwei oder mehr Oberwellen-Laserausgangsstrahlen liefert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verwendung eines solchen Festkörperlasers bereitzustellen, um den Bearbeitungsdurchsatz eines Lasersystems zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung verwendet vorzugsweise einen Festkörperlaser mit einem Laserresonator mit Ausgangsöffnungen auf entgegengesetzten Seiten eines Lasermediums, um zwei separate Laserbearbeitungsstrahlen bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel sind die Ausgangsöffnungen Resonatorspiegel, die für die Grundwellenlänge, die von einem oder mehreren Lasermedien erzeugt werden, teilweise durchlässig sind, so dass der Laserresonator zwei separate Laserbearbeitungsstrahlen mit der Grundwellenlänge bereitstellt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden Wellenlängenwandler außerhalb des Hohlraums verwendet, um einen oder beide Grundwellenlängenstrahlen in eine Oberwellenlänge umzuwandeln. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel werden Wellenlängenwandler innerhalb des Hohlraums auf einer oder beiden Seiten des Lasermediums angeordnet. Der Laserhohlraum kann auch einen wahlweisen Güteschalter und/oder eine Blende umfassen. Die in Verbindung mit den Wellenlängenwandlern innerhalb des Hohlraums verwendeten Ausgangsöffnungen können Resonatorspiegel sein, die für die Grundwellenlänge, die von einem oder mehreren Lasermedien erzeugt wird, stark reflektierend sind und für die Wellenlänge der gewünschten Oberwellen-Laserausgangsleistung stark durchlässig sind. Jeder Satz von Wellenlängenwandlern kann einen, zwei oder drei nicht-lineare Kristalle umfassen, die für die spezielle Oberwellenerzeugung geeignet sind. Weitere Ausführungsbeispiele umfassen eine Wellenplatte innerhalb von einem oder beiden Sätzen von nicht-linearen Kristallen zum Einstellen der Leistung von jedem Oberwellenstrahl.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält der Laser mindestens einen Knickspiegel, um das Endpumpen des Lasermediums zu erleichtern. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein zusätzliches Festkörperlasermedium entlang eines optischen Weges zwischen den Wellenlängenwandlern angeordnet. Weitere Ausführungsbeispiele umfassen das Hinzufügen eines Güteschalters und/oder einer Blende, vorzugsweise zwischen den Lasermedien, und das Hinzufügen einer Laserimpuls-Torsteuervorrichtung, um die unabhängige gleichzeitige Ausbreitung oder Nicht-Ausbreitung der Laserbearbeitungsstrahlen zu jeweiligen Zielen zu steuern.

Ein Vorteil dieser Ausführungsbeispiele besteht darin, dass ein einzelner Laser zwei Laserbearbeitungsstrahlen einer Laserausgangsleistung bereitstellt, was viele der Komponenten und der Elektronik beseitigt, die für zwei separate Laser erforderlich wären. Außerdem wird die Last der Erzeugung einer gewünschten Oberwellenlängenleistung von zwei Sätzen von Oberwellenwandlern geteilt, so dass ein geringeres Risiko besteht, dass die Oberwellenwandler und andere optische Komponenten eine Beschädigung erleiden. Die Laserkomponenten können daher länger bestehen und die Kosten verringern.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsbeispiele besteht darin, dass zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die von einem einzelnen Laser erzeugt werden, theoretisch identische Eigenschaften aufweisen können, insbesondere wenn der Laser symmetrisch konfiguriert ist. Wellenplatten können auch verwendet werden, um die meisten Unterschiede zwischen den Leistungspegeln in den zwei Laserbearbeitungsstrahlen zu kompensieren.

Noch ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsbeispiele besteht darin, dass zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die von einem einzelnen Laser erzeugt werden, so manipuliert werden können, dass sie verschiedene Parameter besitzen, wie z.B. Wellenlänge oder Energie pro Impuls. Ein Laserbearbeitungsstrahl kann beispielsweise bei der Grundlaserwellenlänge verwendet werden, während der zweite Laserbearbeitungsstrahl bei der zweiten, dritten oder vierten Oberwelle des ersten Strahls verwendet werden kann. Ein Lasersystem, das solche Laserbearbeitungsstrahlen bereitstellt, könnte verschiedene Materialien auf einem oder mehreren Zielen nacheinander oder gleichzeitig bearbeiten.

Zusätzliche Aspekte und Vorteile dieser Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen ersichtlich, die mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen vor sich geht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Festkörper-Oberwellenlasers zum Liefern von zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die eine Ausgangsöffnung an jedem Ende des Laserresonators verwenden und Wellenlängenwandler außerhalb des Hohlraums verwenden.

2 ist ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Festkörper-Oberwellenlasers zum Liefern von zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die eine Ausgangsöffnung an jedem Ende des Laserresonators verwenden und Wellenlängenwandler sowohl innerhalb des Hohlraums als auch außerhalb des Hohlraums verwenden.

3 ist ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Festkörper-Oberwellenlasers zum Liefern von zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die einen Wellenlängenwandler innerhalb des Hohlraums und eine Ausgangsöffnung an jedem Ende des Laserresonators verwenden.

4 ist ein schematisches Diagramm eines alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Festkörper-Oberwellenlasers zum Liefern von zwei Laserbearbeitungsstrahlen, die zwei Lasermedien und mehrere Knickspiegel zwischen den Ausgangsöffnungen verwenden.

5 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, dass zwei Laserbearbeitungsstrahlen verwendet werden können, um separate Ziele zu bearbeiten.

6 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, dass zwei Laserbearbeitungsstrahlen kombiniert werden können, um dasselbe Ziel zu bearbeiten.

7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines beispielhaften Lasersystems zeigt, das zwei Laserimpuls-Torsteuervorrichtungen verwendet, um auf Verlangen eine zeitlich unabhängige Zielung für jeweilige Laserbearbeitungsstrahlen vom gleichen Resonator bereitzustellen.

8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein allgemeines Ausführungsbeispiel eines beispielhaften Lasers zeigt, der mindestens ein Prisma als Ausgangsöffnung verwendet.

9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein spezielles Ausführungsbeispiel eines beispielhaften Lasers zeigt, der zwei Prismen als Ausgangsöffnungen verwendet.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen

1 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Lasers 10a mit einem Laserresonator 20a mit zwei Ausgangsöffnungen 22a1 und 22b1 (im Allgemeinen Ausgangsöffnungen 22), die Ausgangskopplungs-Resonatorspiegel sind und für eine Infrarot- (IR) Grundwellenlänge, die von einem oder mehreren Festkörper-Lasermedien 24a1 und 24b1 (im Allgemeinen Lasermedien 24 oder Lasermedium 24) erzeugt werden, die entlang eines optischen Weges 28a innerhalb des Laserresonators 20a liegen, teilweise reflektierend sind. Fachleute werden erkennen, dass andere Verfahren zum Trennen der Oberwellenlänge von der Grundwellenlänge verwendet werden können, um die Oberwellenlänge aus dem Resonator 20a mit oder ohne Ausbreitung durch Ausgangskoppler zu leiten. Eine beispielhafte Alternative verwendet Prismen oder nicht-lineare Kristalle (NLCs) 34 mit Brewster-Winkel-Schnitten, die Verfahren sind, die Fachleuten gut bekannt sind und von denen einige im Einzelnen im US-Pat. NR. 5 850 407 von Grossman et al. beschrieben sind.

Die Lasermedien 24 umfassen vorzugsweise ein herkömmliches laseraktives Festkörpermaterial, wie z.B. Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO4 oder Yb:YAG. In den meisten Ausführungsbeispielen umfassen die Lasermedien 24a und 24b dasselbe laseraktive Material, aber Fachleute werden erkennen, dass das Lasermedium 24a vom Lasermedium 24b beispielsweise in der Zusammensetzung, Größe oder Dotierungskonzentration verschieden sein könnte. Das Lasermedium 24b ist in Durchsichtlinien gezeigt, da es weggelassen werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen werden die Lasermedien 24 direkt oder indirekt von der Seite durch eine oder mehrere Dioden oder Diodenmatrizes (nicht dargestellt) gepumpt, die Laserpumplicht 30a und 30b (im Allgemeinen Pumplicht 30) erzeugen, aber Fachleute werden erkennen, dass ein oder mehrere Knickspiegel oder Pumpeingangskopplungsspiegel 32 innerhalb des Hohlraums (4) und/oder andere gut bekannte optische Komponenten (nicht dargestellt) hinzugefügt werden könnten, um das Endpumpen zu erleichtern. Fachleute werden erkennen, dass eine oder mehrere Lampen, Laser oder andere Pumpeinrichtungen verwendet werden könnten, um das Pumplicht 30 bereitzustellen.

Der Laserresonator 20a umfasst auch vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, einen Güteschalter 38. Wenn zwei Lasermedien 24 verwendet werden, ist der Güteschalter 38 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, zwischen ihnen entlang des optischen Weges 28a angeordnet. Eine oder mehrere Blenden 40a und 40b (im Allgemeinen Blenden 40) können auch im Laserresonator 20a entlang des optischen Weges 28a enthalten sein. Es ist bevorzugt, eine Blende 40 für jedes Lasermedium 24 einzuschließen, und es ist bevorzugt, die Blenden 40 zwischen jeweiligen Lasermedien 24 und Ausgangsöffnungen 22 anzuordnen.

Falls erwünscht, können Wellenlängenwandler 26a1 und 26b1 (im Allgemeinen Wellenlängenwandler 26) entlang des optischen Weges 28a außerhalb des Laserresonators 20a angeordnet sein, um die Laserbearbeitungs-Resonatorausgangsleistungen 27a1 und 27b1 (im Allgemeinen Resonatorausgangsleistungen 27) in Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a1 und 42b1 (im Allgemeinen Laserbearbeitungsstrahlen 42) umzuwandeln. In Ausführungsbeispielen, in denen die Wellenlängenwandler 26 alle außerhalb des Laserresonators 20a liegen, sind die Ausgangsöffnungen 22a1 und 22b1 vorzugsweise zu etwa 5%–20% für die Grundwellenlänge durchlässig. Wenn nur einer der zwei Wellenlängenwandler 26a1 und 26b1 verwendet wird, dann drückt einer der Laserbearbeitungsstrahlen 42 die Grundwellenlänge aus, während der andere Laserbearbeitungsstrahl 42 eine Oberwellenlänge ausdrückt.

Jeder Wellenlängenwandler 26 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere nichtlineare Kristalle 34a und 34b, wie z.B. 34a1, 34a2, 34b1 und 34b1 (im Allgemeinen nicht-lineare Kristalle 34), die in 1 gezeigt sind. Der Bequemlichkeit halber werden die nicht-linearen Kristalle 34 in den Figuren auch mit "NLC" bezeichnet. In den meisten Ausführungsbeispielen sind die nicht-linearen Kristalle 34a vorzugsweise zu den jeweiligen nicht-linearen Kristallen 34b im Allgemeinen identisch. Mit Bezug auf das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel wandeln die nicht-linearen Kristalle 34a1 und 34b1 vorzugsweise die Resonatorausgangsleistungen 27 in zweite Oberwellen-Laserbearbeitungsausgangsleistungen 29a und 29b (im Allgemeinen zweite Oberwellenausgangsleistungen 29) um und die nicht-linearen Kristalle 34a2 und 34b2 wandeln vorzugsweise die zweiten Oberwellenlängen-Ausgangsleistungen 29 in die Laserbearbeitungsstrahlen 42 um, die in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise die dritte Oberwellenlänge umfassen. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die Laserbearbeitungsstrahlen 42 so ausgelegt sein könnten, dass sie die vierte Oberwellenlänge umfassen. Typische Grundlaserwellenlängen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf 1064 nm, die Oberwellenlängen bei 532 nm (frequenzverdoppelt), 355 nm (frequenzverdreifacht), 266 nm (frequenzvervierfacht) und 213 nm (frequenzverfünffacht) aufweist. Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Kombinationen von Wellenlängenwandlern 26 auf entgegengesetzten Seiten der Lasermedien 24 verwendet werden können, um verschiedene Oberwellen des Laserbearbeitungsstrahls 42 auf verschiedenen Seiten der Lasermedien 24 zu erzeugen. Fachleute werden erkennen, dass die Wellenlängenwandler 26 von einer oder beiden Seiten der Lasermedien 24 weggelassen werden können, so dass der eine oder beide der Laserbearbeitungsstrahlen 42 die Grundwellenlänge umfassen kann.

Wenn es erwünscht ist, dass die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b im Wesentlichen identische Parameter aufweisen, wie z.B. Energie pro Impuls, werden Fachleute erkennen, dass die Komponenten innerhalb und außerhalb des Laserresonators 20a im Wesentlichen symmetrisch angeordnet sein sollten. Außerdem sind eine oder mehrere Wellenplatten 36a und/oder 36b (im Allgemeinen Wellenplatten 36) mit oder ohne Polarisatoren vorzugsweise zwischen den nicht-linearen Kristallen 34 von einem oder beiden Sätzen von Wellenlängenwandlern 26 hinzugefügt, um die jeweiligen Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b so feinabzustimmen, dass sie einen oder mehrere im Wesentlichen identische Parameter wie z.B. Energie pro Impuls besitzen. Fachleute werden erkennen, dass, obwohl es bevorzugt ist, die Wellenplatte 36 zwischen den nicht-linearen Kristallen 34 jedes Wellenlängenwandlers 26 anzuordnen, die Wellenplatte 36 zwischen der Ausgangsöffnung 22 und dem Wellenlängenwandler 26 angeordnet werden könnte. Andere gut bekannte Energiesteuervorrichtungen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf einen Polarisator, eine elektrooptische Vorrichtung, einen akustisch-optischen Modulator oder Dämpfer, einen Polarisator und eine Wellenplatte, oder einen Polarisator und eine elektrooptische Vorrichtung, können zusätzlich oder alternativ verwendet werden, um die Energie von einem oder beiden Laserbearbeitungsstrahlen 42 zu steuern.

Fachleute werden erkennen, dass die Laserbearbeitungsstrahlen 42 von energiearmen Bezugsstrahlen, Kalibrierungsstrahlen und Hilfsstrahlen, von denen einige häufig das Ergebnis eines belanglosen Resonatoraustritts sind, signifikant verschieden sind. Fachleute werden auch erkennen, dass die Resonatorkomponenten in einer Vielfalt von anderen Kombinationen angeordnet werden könnten. Der Güteschalter 38 und die Blende 40 könnten beispielsweise auf derselben Seite des Lasermediums 24 angeordnet sein. Fachleute werden auch erkennen, dass die Hohlraumkomponenten so ausgelegt sein können, dass sie im Wesentlichen symmetrisch sind, um im Wesentlichen ähnliche Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b zu erleichtern, oder die Hohlraumkomponenten so ausgelegt sein können, dass sie absichtlich asymmetrisch sind, um zweckmäßig verschiedene Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b bereitzustellen.

Wenn es erwünscht ist, dass die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b absichtlich verschiedene Parameter, wie z.B. Wellenlänge, Fleckgröße oder Energie pro Impuls, aufweisen, können Fachleute einen Wellenlängenwandler 26a verwenden, der vom Wellenlängenwandler 26b verschieden ist. Die nichtlinearen Kristalle 34a können beispielsweise verschiedene Abmessungen, Eigenschaften oder eine andere Anzahl von Kristallen als die nicht-linearen Kristalle 34b aufweisen oder sie können innerhalb oder außerhalb des Laserresonators 20a beabstandet oder anders gestaltet sein. Ebenso können andere Resonatorkomponenten auf jeder Seite des Lasermediums 24 unterschiedliche beabstandet sein, um verschiedenen Strahlleistungen und Divergenzwinkeln gerecht zu werden. Die Wellenplatten 36 oder andere Leistungssteuervorrichtungen können auch gesteuert werden, um die Parameter von einem oder beiden der Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b zu steuern, und die Wellenplatte 36a kann auch andere Abmessungen oder Eigenschaften als die Wellenplatte 36b aufweisen, um verschiedene jeweilige Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b zu erleichtern, um sie an verschiedene spezielle Anwendungen anzupassen.

Mit erneutem Bezug auf 1 verwendet das gezeigte Ausführungsbeispiel Reflexionsspiegel 48a1 und 48b1 (im Allgemeinen Spiegel 48), um die jeweiligen Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a1 und 42b1 auf Strahlpositionierungs- und Fokussierungssystemkomponenten (nicht dargestellt) zu lenken. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Spiegel 48 in einem Winkel von 45 Grad für die Wellenlänge der Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42 wie z.B. die dritte Oberwelle stark reflektierend und sind für die Grund- und andere Oberwellenlängen wie z.B. die zweite Oberwelle stark durchlässig.

2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Festkörperlasers 10b mit sowohl Wellenlängenwandlern 26a2 und 26b2 außerhalb des Hohlraums als auch Wellenlängenwandlern 26c2 und 26d2 innerhalb des Hohlraums, der viele derselben Komponenten des Festkörperlasers 10a in 1 verwendet. Der Bequemlichkeit halber werden analoge Komponenten der Festkörperlaser 10a und 10b (im Allgemeinen Laser 10) im Allgemeinen mit analogen Bezugsziffern in

18 bezeichnet, obwohl sich die Beschriftung oder die tiefgestellten Indizes unterscheiden können.

Mit Bezug auf 2 umfasst ein Laserresonator 20b Wellenlängenwandler 26c2 und 26d2 innerhalb des Hohlraums, die jeweils vorzugsweise einen oder mehrere nicht-lineare Kristalle 34a1 und 34b1 umfassen. Da der Laserresonator 20b Wellenlängenwandler 26c2 und 26d2 innerhalb des Hohlraums umfasst, sind die Ausgangsöffnungen 22a2 und 22b2 vorzugsweise für die vom Lasermedium 24 erzeugte Grundwellenlänge stark reflektierend und sind für eine gewünschte Oberwellenlänge der Resonatorausgangsleistungen 27a2 und 27b2 stark durchlässig. Fachleute werden wieder erkennen, dass andere Verfahren zum Trennen der Oberwellenlänge von der Grundwellenlänge verwendet werden können, um die Oberwellenlänge aus dem Resonator 20 mit oder ohne Ausbreitung durch Ausgangskoppler zu leiten, wie z.B. Verfahren, die Prismen oder Brewster-Winkel-Schnitt-NLCs 34 verwenden.

In einigen Ausführungsbeispielen des Festkörperlasers 10b umfassen die Resonatorausgangsleistungen 27 die zweite Oberwelle und die Wellenlängenwandler 26a2 und 26b2, die jeweils vorzugsweise einen oder mehrere nicht-lineare Kristalle 34a2 und 34b2 umfassen, wandeln vorzugsweise die Resonatorausgangsleistungen 27 in die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a2 und 42b2 um, die vorzugsweise die vierte Oberwellenlänge umfassen. Folglich sind die teilweise reflektierenden Spiegel 48a2 und 48b2 bei einem Winkel von 45 Grad vorzugsweise für die Wellenlänge der Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42 wie z.B. die vierte Oberwelle stark reflektierend und sind für die zweiten Oberwellenlängen stark durchlässig. Jeweilige zweite Sätze von Wellenplatten 36a2 und 36b2, nicht-linearen Kristallen 34a2 und 34bz und teilweise reflektierenden Spiegeln 48a2 und 48b2 können hinzugefügt werden, um die Teile der Resonator- (zweite Oberwelle) Ausgangsleistungen 27 auszunutzen, die sich durch den ersten Satz von teilweise reflektierenden Spiegeln 48 ausbreiten, so dass vier Strahlen einer theoretisch identischen oder im Wesentlichen verschiedenen Oberwellen-Laserbearbeitungsausgangsleistung bereitgestellt werden können.

3 ist ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Lasers 10c mit einem Laserresonator 20c mit zwei Ausgangsöffnungen 22a3 und 22b3 (im Allgemeinen Ausgangsöffnungen 223), die für eine vom Lasermedium 24b3 erzeugte Grundwellenlänge stark reflektierend sind und für eine gewünschte Oberwellenlänge stark durchlässig sind.

In einigen Ausführungsbeispielen sind die Wellenlängenwandler 26e und 26f vorzugsweise innerhalb des Laserresonators 20c in Richtung der jeweiligen Ausgangsöffnungen 22a3 und 22b3 angeordnet und jeder Wellenlängenwandler 26 umfasst vorzugsweise zwei oder mehr nicht-lineare Kristalle 34a1 und 34a2 und 34b1 und 34b2. In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind Wellenplatten 36a3 und 36b3 mit oder ohne Depolarisatoren zwischen den nicht-linearen Kristallen 34 beider Wellenlängenwandler 26 hinzugefügt. Ein Güteschalter 38 und/oder eine Blende 40 kann auch hinzugefügt sein, vorzugsweise zwischen den Wellenlängenwandlern 26 und auf entgegengesetzten Seiten des Lasermediums 24b3.

Fachleute werden auch erkennen, dass die Resonatorkomponenten in einer Vielfalt von Kombinationen angeordnet sein könnten, um im Wesentlichen ähnliche oder verschiedene Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a3 und 42b3 bereitzustellen. Der Güteschalter 38 und die Blende 40 können beispielsweise auf derselben Seite des Lasermediums 24b3 angeordnet sein oder die Wellenplatten 363 können weggelassen werden oder auf einer Seite beider nicht-linearen Kristalle 34 eines gegebenen Wellenlängenwandlers 26 angeordnet werden.

Wie bei anderen Ausführungsbeispielen sind, wenn es erwünscht ist, dass die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a3 und 42b3 dieselben Parameter aufweisen, dann die symmetrischen Komponenten vorzugsweise identisch; und wenn es erwünscht ist, dass die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a3 und 42b3 absichtlich verschiedene Parameter aufweisen, wie z.B. verschiedene Wellenlängen, dann können die symmetrischen Komponenten wie z.B. die Wellenlängenwandler 26 verschiedene Eigenschaften aufweisen, um die gewünschten Unterschiede in den Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42 bereitzustellen.

4 ist ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines alternativen Lasers 10d, der auch zwei Sätze von Wellenlängenwandlern 26e und 26f innerhalb des Hohlraums, Wellenplatten 36a3 und 36b3 und Ausgangsöffnungen 22a3 und 22b3 umfasst. Der Laserresonator 20d umfasst jedoch auch Knickspiegel 32a1, 32a2, 32b1 und 32b2 (im Allgemeinen Knickspiegel 32 oder 32a oder 32b) und zwei unterschiedliche Lasermedien 24a4 und 24b4, die durch den Güteschalter 38 getrennt sind. Die Knickspiegel 32 können für eine von den Lasermedien 24 erzeugte Grundwellenlänge stark reflektierend sein und für eine Wellenlänge des Laserpumplichts 30a1, 30a2, 30b1 und 30b2 (im Allgemeinen Laserpumplicht 30 oder 30a oder 30b) stark durchlässig sein.

Wenn im Wesentlichen identische Parameter für die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42a3 und 42b3 (im Allgemeinen Laserbearbeitungsstrahlen 42) erwünscht sind, werden Fachleute erkennen, dass die Lasermedien 24 in der Größe, Zusammensetzung und Orientierung zum optischen Weg 28d vorzugsweise im Wesentlichen identisch sind und die Knickspiegel 32a und 32b in der Größe, Form und im Orientierungswinkel zum optischen Weg 28d vorzugsweise im Wesentlichen identisch sind. Die Abstände zwischen diesen Resonatorkomponenten auf beiden Seiten der Lasermedien 24 sind auch vorzugsweise symmetrisch. Wie bei anderen Ausführungsbeispielen, in denen absichtlich verschiedene Parameter für die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42 erwünscht sind, werden Fachleute jedoch erkennen, dass die Resonatorkomponenten und/oder Wellenlängenwandler 26 auf beiden Seiten des Güteschalters 38 verschiedene Eigenschaften, eine unterschiedliche sequentielle oder axiale Anordnung entlang des optischen Weges 28d und/oder verschiedene Abstände zwischen ihnen besitzen können. Ferner können die Wellenplatten 36 oder andere Energiesteuervorrichtungen so gesteuert werden, dass die Impulsenergie von Impulsen des ersten Laserbearbeitungsstrahls 42a von der Impulsenergie von Impulsen des zweiten Laserbearbeitungsstrahls 42b verschieden ist.

Mit Bezug auf die Laser 10a10d (im Allgemeinen Laser 10) können die Oberwellen-Laserbearbeitungsstrahlen 42 in einer Vielfalt von gut bekannten Strahlkombinations-, Strahlteilungs- oder Strahlmultiplexierungsverfahren manipuliert werden, um gut bekannte Laservorgänge wie z.B. Mikrobearbeitungsanwendungen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Kontaktlochbohren; Halbleiterwaferzertrennen, -vereinzeln oder -abrunden; oder andere Laserätz- oder -ritzverfahren, durchzuführen.

5 demonstriert Ausführungsbeispiele eines Lasersystems 50a, in dem die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b von einem Festkörperlaser 10 durch Spiegel 48a und 48b entlang jeweiliger separater Strahlwege 52a und 52b gerichtet werden und durch Abtastköpfe 56a und 56b auf separate Zielstellen an Werkstücken 54a und 54b gerichtet werden, die durch dieselbe oder verschiedene Plattformen 58 abgestützt sind.

Die Abtastköpfe 56a und 56b sind vorzugsweise ein Teil eines herkömmlichen Strahlpositionierungssystems (7), wie z.B. diejenigen, die im Einzelnen zusammen mit Verbesserungen im US-Pat. Nr. 5 751 585 von Cutler et al., US-Pat. Nr. 6 430 465 von Cutter oder im US-Pat. Nr. 4 532 402 von Overbeck beschrieben sind, die auf den Anmelder dieser Anmeldung übertragen wurden und die durch den Hinweis hierin aufgenommen werden. Andere Systeme mit festem Kopf oder schnellem Positionierungskopf, wie z.B. durch Galvanometer, piezoelektrisch oder Schwingspulen gesteuerte Spiegel oder lineare, durch einen Motor angetriebene herkömmliche Positionierungssysteme oder jene, die in der 5300-Modellreihe verwendet werden, die von Electro Scientific Industries, Inc. (ESI) in Portland, Oregon, hergestellt werden, können zusätzlich oder alternativ verwendet werden.

In bevorzugten Anwendungen sind die Werkstücke 54a und 54b im Wesentlichen identische Muster, wie z.B. Mobiltelefonplatinen, und sind vorzugsweise in ähnlichen Ausrichtungen auf einer einzelnen Leiterplatte (PCB) ausgebildet, die durch die Plattform 58 wie z.B. einen X-Y-Tisch abgestützt wird. Jedes Werkstück 54a und 54b kann im Wesentlichen identische Bearbeitungsvorgänge an derselben oder verschiedenen Stellen erfordern. Die Werkstücke 54a und 54b können beispielsweise erfordern, dass mehrere Kontaktlöcher an identischen Stellen gebohrt werden.

Ein Laser 10, der zwei Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b bereitstellt, um im Wesentlichen identische Bearbeitungsvorgänge an im Wesentlichen identischen Werkstücken 54a und 54b durchzuführen, bietet verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Lasersystemen, die zwei verschiedene Laser verwenden, oder herkömmlichen Systemen, die einen einzelnen Strahl von einem einzelnen Ausgangslaser aufteilen. Viele der Komponenten und der Elektronik, die für zwei separate Laser erforderlich wären, sind beseitigt, so dass die Komplexität und die Kosten verringert sind. Der Laser 10 nimmt auch weniger physikalischen Platz ein und ist leistungseffizienter als zwei separate Laser.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Last der Erzeugung von gewünschten Oberwellenlängen von zwei Sätzen von Wellenlängenwandlern 26 geteilt wird, so dass ein geringeres Risiko besteht, dass die Wellenlängenwandler 26 und andere optische Komponenten eine Beschädigung erleiden. Aus praktischen Gründen ist die Oberwellenleistung, die von einem herkömmlichen Festkörper-Oberwellenlaser erhältlich ist, hauptsächlich durch das Beschädigungsrisiko an den Wellenlängenwandlern 26 begrenzt. Durch Verwendung von zwei Sätzen von Wellenlängenwandlern 26 können Fachleute eine leistungsstärkere Grundlasermaschine verwenden und dadurch mehr Oberwellenausgangsleistung von einem einzelnen Resonator ableiten. Folglich kann jeder der vom Laser 10 erzeugten Strahlen dieselbe praktische maximale Ausgangsleistung wie jene eines von einem herkömmlichen Laser erzeugten einzelnen Strahls besitzen oder die Summe der Ausgangsleistungen vom ersten und vom zweiten Strahl kann beispielsweise größer sein als die praktische maximale Ausgangsleistung des herkömmlichen Einzelausgangsstrahls.

Mit erneutem Bezug auf das Durchführen von im Wesentlichen identischen Bearbeitungsvorgängen an im Wesentlichen identischen Werkstücken 54a und 54b weisen die zwei Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b, die vom Laser 10 erzeugt werden, wahrscheinlicher identische Impulseigenschaften auf, insbesondere wenn die Resonatorkomponenten identisch sind und symmetrisch angeordnet sind. Die Verwendung eines Lasers 10, um die zwei Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b bereitzustellen, minimiert Veränderungen in der mit dem Alter in Zusammenhang stehenden Verschlechterung, die zwischen verschiedenen Resonatoren auftreten würde, so dass die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b durch im Wesentlichen dasselbe Ausmaß an Hohlraumverlust und/oder Leistungsabweichung der optischen Komponenten oder Alterung der einzelnen oder der jeweiligen Pumpquelle(n) beeinflusst werden. Fachleute werden erkennen, dass Resonatorverlustunterschiede oder Alterung der Pumpquellen in herkömmlichen separaten Resonatoren aufgrund einer variablen Verschlechterung signifikante Unterschiede in bestimmten Eigenschaften der Laserstrahlen verursachen, wie z.B. Energie pro Impuls und Strahlqualität, und die variablen Resonatorverlustunterschiede eine konstante Nachkalibrierung der zwei herkömmlichen Resonatoren zueinander erfordern.

Unterschiede der Strahleigenschaften von verschiedenen Resonatoren könnten dazu führen, dass ein Laserstrahl innerhalb einer annehmbaren Toleranz arbeitet, während der andere Laserstrahl fehlerhafte Vorgänge durchführt. Einige Kontaktlöcher können beispielsweise mit einer gewünschten Tiefe oder Qualität gebohrt werden, während andere Kontaktlöcher in einer Weise gebohrt werden können, die die Kontaktloch-Bodenschicht oder -Umgebungsschichten unannehmbar beschädigt. Der annehmbare Bereich von Laserimpulsenergien wird häufig als "Prozessfenster" bezeichnet. Für viele Laserbearbeitungsanwendungen erfordert das Prozessfenster, dass die Laserimpulsenergie um weniger als 5% von einem ausgewählten Impulsenergiewert abweicht.

Die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b führen daher wahrscheinlicher im Wesentlichen identische Bearbeitungsvorgänge mit im Wesentlichen identischen Ausgangsparametern (die beispielsweise um weniger als 5% der Impulsenergie variieren), insbesondere bei hohen Wiederholungsraten wie z.B. größer als 5 oder 10 kHz bei Oberwellenlängen an im Wesentlichen identischen Kontaktlochmustern an den Werkstücken 54a und 54b durch, so dass beide Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b Ergebnisse mit hoher Qualität erzeugen, wobei sie beispielsweise Kontaktlöcher mit hoher Qualität in PCs herstellen.

6 demonstriert Ausführungsbeispiele eines Lasersystems 50b, wobei die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b vom Laser 10 durch einen Strahlkombinator 60 kombiniert werden, um eine einzelne Lasersystemausgangsleistung 42e vom Abtastkopf 56 entlang des Strahlweges 52c bereitzustellen. Der Strahlkombinator 60 kann einen Knickspiegel 48c, einen Strahlkombinationsspiegel 62 und eine zusätzliche Wellenplatte 36c umfassen. Wenn die Strahlwege 52a und 52b im Wesentlichen gleich sind, bevor sie den Strahlkombinator 60 erreichen, weist die Lasersystemausgangsleistung 42e die kombinierte Energie pro Impuls der Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b auf, ohne die Form des Laserimpulses zu beeinflussen. Fachleute werden erkennen, dass die kombinierte Energie der Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b nicht weniger als etwa zweimal die Energie pro Impuls wie jene, die von einem herkömmlichen Festkörperlaser erhältlich ist, sein kann. Fachleute werden insbesondere diese Vorteile erkennen, wenn Oberwellenlängen erwünscht sind.

Alternativ kann ein wahlweiser optischer Verzögerungsweg (nicht dargestellt) entlang eines der Strahlwege 52a oder 52b stromaufwärts vom Strahlkombinator 60 verwendet werden, um die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b zeitlich zu trennen, um die Impulsbreite, die von einem Ziel erfahren wird, effektiv zu verlängern, oder um unmittelbar aufeinander folgende Impulse entlang desselben Strahlweges 52c zu liefern. Die Verzögerung zwischen den Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b wäre vorzugsweise null bis etwa eine Impulsbreite und die bevorzugte kombinierte einstellbare Impulsbreite wäre eine bis etwa zwei Impulsbreiten eines gegebenen Laserbearbeitungsstrahls 42. Alternativ könnte die Verzögerung verwendet werden, um die Wiederholungsrate gegenüber den Fähigkeiten eines herkömmlichen Einfachausgaberesonators effektiv zu verdoppeln. Fachleute werden erkennen, dass eine kleine Verzögerung zwischen den Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b auch durch Bewegen des Strahlkombinators 60 so, dass er in jeweils kleineren und größeren Abständen von den Endknickspiegeln 48a und 48b liegt, durchgeführt werden kann, um eine geringfügig einstellbare kombinierte Impulsbreite bereitzustellen.

Fachleute werden erkennen, dass die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b nacheinander oder im Wesentlichen gleichzeitig mit einem vorbestimmten Winkel- oder seitlichen Versatz geliefert werden können, so dass die resultierenden Laserflecke im Wesentlichen zueinander benachbart sind oder einander im Wesentlichen überlappen. Fachleute werden auch erkennen, dass diese Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b dieselben Parameter aufweisen können oder verschiedene Wellenlängen, Impulsenergien oder andere Strahleigenschaften aufweisen können.

7 zeigt als Beispiel ein Kontaktlochbohrsystem 110, das Laserimpuls-Torsteuervorrichtungen 112a und 112b verwendet, die entlang der Strahlwege 52a und 52b zwischen dem Laser 10 und den jeweiligen Abtastköpfen 56a und 56b angeordnet sind. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wie z.B. jenen, in denen Laserimpulse der Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b durch den Güteschalter 38 im Wesentlichen kontinuierlich mit einer im Wesentlichen konstanten Wiederholungsrate erzeugt werden, steuert eine Systemsteuereinheit oder ein Systemcomputer 114 den Abtastkopf 56a so, dass er auf eine Zielstelle ausgerichtet wird und dann direkt oder indirekt ein "Torsteuer-EIN"-Torsteuersignal 116a zur Lasertorsteuervorrichtung 112a sendet, wodurch die Lasertorsteuervorrichtung 112a aufgefordert wird, einen Ausgangsdurchlasszustand anzunehmen. Der Ausgangsdurchlasszustand ermöglicht, dass sich Laserimpulse des Laserbearbeitungsstrahls 42a durch die erste Torsteuervorrichtung 112a ausbreiten und durch den Abtastkopf 56a gerichtet werden, um die Zielstelle zu erreichen und den gewünschten Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen.

Nachdem eine gewünschte Anzahl von Laserimpulsen des Laserbearbeitungsstrahls 42a auf die Zielstelle auftreffen, schaltet der Systemcomputer 114 direkt oder indirekt das Torsteuersignal 116a aus, so dass die Torsteuervorrichtung 112a einen Nicht-Durchlass-Zustand annimmt und der Laserbearbeitungsstrahl 42a am Erreichen der Zielstelle gehindert wird, wie z.B. indem er zu einer Absorptionseinrichtung 118a abgelenkt wird. Dann befiehlt der Systemcomputer 114 dem ersten Abtastkopf 56a, sich zu bewegen und sein Ziel auf eine andere Zielstelle zu richten, bevor der Systemcomputer 114 ein weiteres "Torsteuer-EIN"-Torsteuersignal 116a zur Laserimpuls-Torsteuervorrichtung 112a sendet. Der Systemcomputer 114 steuert gleichzeitig den zweiten Abtastkopf 56b und die zweite Torsteuervorrichtung 112b in derselben Weise, wobei die Laserbearbeitung nur dann, wenn es erwünscht ist, an den Zielstellen durchgeführt wird, die durch den zweiten Abtastkopf 56b überstrichen werden.

Ein Vorteil solcher Ausführungsbeispiele besteht darin, dass der Laser 10 mit einer vorbestimmten Wiederholungsrate weiterlaufen kann, so dass keine thermische Laständerung an dem (den) Wellenlängenwandlern(n) 26 besteht und die thermisch induzierte Oberwellenimpulsenergieabweichung folglich beseitigt wird. Ein weiterer Vorteil solcher Ausführungsbeispiele besteht darin, dass die Laserbearbeitungsstrahlen 42a und 42b vollständig unabhängig voneinander torgesteuert werden können. Folglich können die Abtastköpfe 56a und 56b vollständig unabhängige Laserbearbeitungsaufgaben an verschiedenen Stellen an verschiedenen Materialien gleichzeitig sowie nacheinander durchführen. Ein weiterer Vorteil solcher Ausführungsbeispiele besteht darin, dass die Laserimpuls-Torsteuervorrichtungen 112a und 112b Laserenergie-Steuerfunktionen ebenso durchführen können, wodurch die Leistung des Systems verbessert wird und seine Kosten verringert werden.

Beispielhafte Laserimpuls-Torsteuervorrichtungen umfassen elektrooptische (E-O) Vorrichtungen mit hoher Geschwindigkeit oder akustisch-optische (A-O) Vorrichtungen, wie z.B. das Modell N30085-05, das von NEOS Technologies, Melbourne, FL. hergestellt wird, oder modifizierte Versionen von diesem. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Auslösung der Laserimpuls-Torsteuervorrichtung 112 auf Verlangen sind im US-Pat. NR. 6 172 325 von Baird et al., und in der US-Pat.-Anm. Nr. 10/611 798 von Sun et al. zu finden, die durch den Hinweis hierin aufgenommen werden.

Hochfrequenz- (HF) Laststeuerverfahren, die in der US-Pat.-Anm. Nr. 10/611 798 von Sun et al. beschrieben sind, können außerdem verwendet werden, um eine fast konstante Wärmebelastung an einer A-O-Laserimpuls-Torsteuervorrichtung 112 vorzusehen, indem ein HF-Impuls an die A-O-Torsteuervorrichtung 112 zusammenfallend mit Impulsen des Laserbearbeitungsstrahls 42 angelegt werden, wenn sich der Abtastkopf 56 über einer Zielstelle befindet (mit anderen Worten, wenn ein Arbeits-Laserbearbeitungsstrahl 42 verlangt wird), und indem ein HF-Impuls mit derselben HF-Energie an die A-O-Torsteuervorrichtung 112 angelegt wird, jedoch nicht mit den Impulsen des Laserbearbeitungsstrahls 42 zusammenfallend, wenn sich der Abtastkopf 56 über einer Zwischenstelle befindet (mit anderen Worten, wenn kein Arbeits-Laserbearbeitungsstrahl 42 verlangt wird). Fachleute werden erkennen, dass mit einer solchen im Wesentlichen konstanten Wärmebelastung an der A-O-Torsteuervorrichtung 112 minimale nachteilige Auswirkungen durch eine A-O-Torsteuervorrichtung 112 auf die Qualität und Positionierungsgenauigkeit des Arbeits-Laserbearbeitungsstrahls 42 bestehen.

Ferner ist zu erkennen, dass die HF-Leistung des HF-Impulses an einer A-O-Torsteuervorrichtung 112 eingestellt werden kann, um die Energie des Arbeits-Laserbearbeitungsstrahls 42 zu steuern, um Zielbearbeitungsbedürfnisse zu erfüllen, während die HF-Dauer des HF-Impulses dementsprechend gesteuert werden kann, um eine im Wesentlichen konstante HF-Energie oder ein arithmetisches Produkt der HF-Leistung und der HF-Dauer des HF-Impulses aufrechtzuerhalten.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines beispielhaften Lasers 10d mit Komponenten ähnlich jenen der anderen Laser 10, der jedoch insbesondere mindestens ein Prisma 22a8 als mindestens eine seiner Ausgangsöffnungen 22 verwendet und einen nicht-durchlässigen Resonatorspiegel 32a8 an einem Ende des Resonators 20d verwendet. Das Prisma 22b8 ist in Durchsicht gezeigt, da es enthalten sein kann, um als Ausgangsöffnung 22 zu dienen, oder weggelassen werden kann, oder das Prisma 22b8 kann als Ausgangsöffnung 22 für eine ausgewählte Wellenlänge verwendet werden, während die Ausgangsöffnung 22b7 für dieselbe oder eine andere Wellenlänge durchlässig sein kann, um Laserbearbeitungsstrahlen 42b8 und 42b7 zu erzeugen. Fachleute werden wieder daran erinnert, dass andere Verfahren zum Trennen der Oberwellenlänge von der Grundwellenlänge verwendet werden können, um die Oberwellenlänge aus dem Resonator 20 mit oder ohne Ausbreitung durch Ausgangskoppler zu leiten, wie z.B. Verfahren, die Brewster-Winkel-Schnitt-NLCs 34 verwenden.

Die Wellenlängenwandler 26a und 26b sind in Durchsicht und in alternativen Positionen gezeigt, um Veränderungen zu betonen, die mit Bezug auf andere Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Ihr Einschluss und ihre Positionen können verändert werden. Ebenso ist das Lasermedium 24b in Durchsicht gezeigt.

9 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel eines beispielhaften Lasers 10e, der zwei Prismen 22a8 und 22b8 als Ausgangsöffnungen 22 verwendet. Der Laser 10e umfasst auch endgepumpte Lasermedien 24; Resonatorendspiegel 32a8 und 32b8; und NLCs 34a und 34b, die jeweils zwischen den Resonatorendspiegeln 32a8 und 32b8 und den Prismen 22a8 und 22b8 angeordnet sind.

Für Fachleute ist es offensichtlich, dass viele Änderungen an den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Zusammenfassung

Ein Festkörperlaser (10a) besitzt einen Laserresonator (20a) mit Ausgangsöffnungen (22a1, 22b1) an beiden Enden, um zwei separate Lasermikrobearbeitungsstrahlen (42a1, 42b1) bereitzustellen. Ein Satz von Wellenlängenwandlern (26a1, 26b1) kann verwendet werden, um die Lasermikrobearbeitungsstrahlen in Oberwellenlängen-Ausgangsleistungen umzuwandeln, wobei somit das Risiko einer Beschädigung an den Wellenlängenwandlern verringert wird und ermöglicht wird, dass eine höhere gesamte mittlere Oberwellen-C-Leistung von einem einzelnen Laser erzeugt wird. Die Lasermikrobearbeitungsstrahlen können unterschiedlich sein, um verschiedene Laservorgänge unabhängig durchzuführen, oder können so ausgelegt sein, dass sie im Wesentlichen identische Parameter aufweisen, um gleichzeitige, parallele Laservorgänge mit hoher Qualität an im Wesentlichen identischen Werkstücken (54) zu ermöglichen, oder die Lasermikrobearbeitungsstrahlen können kombiniert werden, um eine einzelne Lasersystem-Ausgangsleistung (42e) bereitzustellen. Die zwei Laserbearbeitungsstrahlen können ferner geteilt oder multiplexiert werden, um sie an spezielle Anwendungen anzupassen.


Anspruch[de]
Festkörperlaser mit:

einem Festkörperlasermedium, das entlang eines optischen Weges angeordnet ist, um Laserpumplicht von einer Laserpumpquelle zu empfangen, wobei das Lasermedium dazu ausgelegt ist, die Erzeugung einer Laserausgangsleistung mit einer ersten Wellenlänge zu erleichtern; einem Güteschalter, der entlang des optischen Weges zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet ist, um die Laserausgangsleistung in eine gepulste Laserausgangsleistung zu transformieren;

einer ersten und einer zweiten Ausgangsöffnung, die entlang des optischen Weges und auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um jeweilige erste und zweite Laserbearbeitungsstrahlen der gepulsten Laserausgangsleistung zu lenken; und

einem ersten und einem zweiten Wellenlängenwandler, die entlang des optischen Weges und jeweils auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Wellenlängenwandler zum Umwandeln der Wellenlänge der gepulsten Laserausgangsleistung in eine Oberwelle der ersten Wellenlänge ausgelegt sind, so dass der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl eine Oberwellenlänge aufweisen.
Laser nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wellenlängenwandler zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet sind. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste Wellenlängenwandler einen ersten und einen zweiten nicht-linearen Kristall umfasst, die auf verschiedenen Seiten der ersten Ausgangsöffnung angeordnet sind, so dass der erste nichtlineare Kristall die erste Wellenlänge in die Oberwellenlänge umwandelt und der zweite nicht-lineare Kristall die Oberwellenlänge in eine andere Oberwellenlänge umwandelt. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wellenlängenwandler verschiedene Eigenschaften aufweisen, so dass der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl verschiedene Oberwellenlängen aufweisen. Laser nach Anspruch 1, wobei die erste Ausgangsöffnung einen ersten Resonatorspiegel, der für die Oberwellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, ein erstes Prisma, das den optischen Weg ablenkt, oder einen am ersten Wellenlängenwandler geschnittenen Winkel, der den optischen Weg ablenkt, umfasst, und wobei die zweite Ausgangsöffnung einen zweiten Resonatorspiegel, der für die Oberwellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, ein zweites Prisma, das den optischen Weg ablenkt, oder einen am zweiten Wellenlängenwandler geschnittenen Winkel, der den optischen Weg ablenkt, umfasst. Laser nach Anspruch 1, welcher ferner umfasst: eine erste und eine zweite Energiesteuervorrichtung, die entlang des optischen Weges auf entgegengesetzten Seiten des Lasermediums angeordnet sind. Laser nach Anspruch 6, wobei die erste und zweite Energiesteuervorrichtung Wellenplatten umfassen. Laser nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Energiesteuervorrichtung steuerbar sind, um jeweilige Laserimpulsenergien des ersten und des zweiten Laserbearbeitungsstrahls im Wesentlichen gleich zu machen. Laser nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Energiesteuervorrichtung steuerbar sind, um die Laserimpulsenergie des ersten Strahls von der Laserimpulsenergie des zweiten Strahls im Wesentlichen verschieden zu machen. Laser nach Anspruch 1, wobei der jeweilige erste und zweite Wellenlängenwandler und die Ausgangsöffnungen im Wesentlichen identisch sind, so dass die ersten Eigenschaften des ersten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die erste Ausgangsöffnung ausbreitet, zu den zweiten Eigenschaften des zweiten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die zweite Ausgangsöffnung ausbreitet, im Wesentlichen identisch sind, wobei die ersten und die zweiten Strahleigenschaften eine oder mehrere der Strahlausbreitungsqualität, der Laserimpulsbreite oder der Laserimpulsenergie umfassen. Laser nach Anspruch 10, wobei die gepulste Laserausgangsleistung eine Wiederholungsrate von mehr als 5 kHz aufweist. Laser nach Anspruch 1, welcher ferner umfasst: eine zweites Festkörperlasermedium, das entlang des optischen Weges zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet ist, wobei der Güteschalter zwischen den Lasermedien angeordnet ist. Laser nach Anspruch 12, wobei das Lasermedium Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO4 oder Yb:YAG umfasst und wobei das zweite Lasermedium Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO4 oder Yb:YAG umfasst. Laser nach Anspruch 1, wobei das Lasermedium Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO4 oder Yb:YAG umfasst. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine der zweiten, dritten, vierten oder fünften Oberwelle der ersten Wellenlänge umfasst und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine der zweiten, dritten, vierten oder fünften Oberwelle der ersten Wellenlänge umfasst. Laser nach Anspruch 1, wobei ein Eingangskopplungsspiegel verwendet wird, um das Endpumpen des Lasermediums zu erleichtern. Laser nach Anspruch 1, wobei die Laserpumpquelle mindestens eine von einer Laserdiode, einer Diodenmatrix oder eines anderen Lasers umfasst. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl dieselbe Oberwellenlänge umfassen, die Laserausgangsleistung bei der Oberwellenlänge eine praktische maximale Ausgangsleistung für einen herkömmlichen Einfachausgangs-Oberwellenstrahl aufweist, die weitgehend durch ein Beschädigungsrisiko an den Wellenlängenwandlern bestimmt ist, und der Laser in der Lage ist, ohne Beschädigung am ersten und am zweiten Wellenlängenwandler eine gesamte Ausgangsleistung des ersten und des zweiten Laserbearbeitungsstrahls bereitzustellen, die signifikant größer ist als die praktische maximale Ausgangsleistung des herkömmlichen Einfachausgangs-Oberwellenstrahls. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste Laserbearbeitungsstrahl, der sich durch die erste Ausgangsöffnung ausbreitet, und der zweite Laserbearbeitungsstrahl, der sich durch die zweite Ausgangsöffnung ausbreitet, Ausgangseigenschaften aufweisen, die durch die mit dem Alter in Zusammenhang stehende Verschlechterung der Resonatorkomponenten zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung im Wesentlichen gleich beeinflusst werden. Laser nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl auf beabstandete jeweilige erste und zweite im Wesentlichen identische Ziele gerichtet werden, um im Wesentlichen identische Vorgänge im Wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Lasersystem mit:

einem Festkörperlasermedium, das entlang eines optischen Weges angeordnet ist, um Laserpumplicht von einer Laserpumpquelle zu empfangen, wobei das Lasermedium dazu ausgelegt ist, die Erzeugung einer Laserausgangsleistung mit einer ersten Wellenlänge zu erleichtern;

einem Güteschalter, der entlang des optischen Weges zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet ist, um die Laserausgangsleistung in eine gepulste Laserausgangsleistung zu transformieren;

einer ersten und einer zweiten Ausgangsöffnung, die entlang des optischen Weges und auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um jeweilige erste und zweite Laserbearbeitungsstrahlen der gepulsten Laserausgangsleistung zu lenken;

einem ersten Wellenlängenwandler, der entlang des optischen Weges angeordnet ist und zum Umwandeln der Wellenlänge des ersten Laserbearbeitungsstrahls in eine Oberwelle der ersten Wellenlänge ausgelegt ist, so dass der erste Laserbearbeitungsstrahl eine Oberwellenlänge aufweist;

einer ersten und einer zweiten Energiesteuervorrichtung, die entlang des optischen Weges auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um jeweilige erste und zweite Energien des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu steuern; und

einem Strahlpositionierungssystem, das zum Lenken des ersten und des zweiten Laserbearbeitungsstrahls entlang jeweiliger erster und zweiter Strahlwege zu jeweiligen ersten und zweiten Zielstellen zum Durchführen von einem oder mehreren Mikrobearbeitungsvorgängen ausgelegt ist.
Lasersystem nach Anspruch 21, welches ferner umfasst:

einen zweiten Wellenlängenwandler, der entlang des optischen Weges auf einer anderen Seite des Lasermediums als jener des ersten Wellenlängenwandlers angeordnet ist, wobei der zweite Wellenlängenwandler zum Umwandeln der Wellenlänge des zweiten Laserbearbeitungsstrahls in eine Oberwelle der ersten Wellenlänge, so dass der zweite Laserbearbeitungsstrahl eine Oberwellenlänge aufweist, ausgelegt ist, wobei der jeweilige erste und zweite Wellenlängenwandler und die Ausgangsöffnungen im Wesentlichen identisch sind, so dass die ersten Eigenschaften des ersten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die erste Ausgangsöffnung ausbreitet, zu zweiten Eigenschaften des zweiten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die zweite Ausgangsöffnung ausbreitet, im Wesentlichen identisch sind, wobei die ersten und die zweiten Strahleigenschaften eine oder mehrere der Strahlausbreitungsqualität, der Laserimpulsbreite und der Laserimpulsenergie umfassen.
Lasersystem nach Anspruch 22, wobei die gepulste Laserausgangsleistung eine Wiederholungsrate von mehr als 5 kHz aufweist. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine der zweiten, dritten vierten oder fünften Oberwelle der ersten Wellenlänge umfasst und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine der ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Oberwelle der ersten Wellenlänge umfasst. Lasersystem nach Anspruch 21, welches ferner umfasst:

einen zweiten Wellenlängenwandler, der entlang des optischen Weges auf einer anderen Seite des Lasermediums als jener des ersten Wellenlängenwandlers angeordnet ist, wobei der zweite Wellenlängenwandler zum Umwandeln der Wellenlänge des zweiten Laserbearbeitungsstrahls in eine Oberwelle der ersten Wellenlänge ausgelegt ist, so dass der zweite Laserbearbeitungsstrahl eine Oberwellenlänge aufweist, wobei der erste und der zweite Wellenlängenwandler verschiedene Eigenschaften aufweisen, so dass der erste und der zweite Strahl verschiedene Oberwellenlängen aufweisen.
Lasersystem nach Anspruch 21, welches ferner umfasst:

einen zweiten Wellenlängenwandler, der entlang des optischen Weges auf einer anderen Seite des Lasermediums als jener des ersten Wellenlängenwandlers angeordnet ist, wobei der zweite Wellenlängenwandler zum Umwandeln der Wellenlänge des zweiten Laserbearbeitungsstrahls in eine Oberwelle der ersten Wellenlänge ausgelegt ist, so dass der zweite Laserbearbeitungsstrahl eine Oberwellenlänge aufweist, wobei der erste und der zweite Wellenlängenwandler jeweils zwischen dem Lasermedium und der jeweiligen ersten und zweiten Ausgangsöffnung angeordnet sind.
Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens einen im Wesentlichen verschiedenen Laserbearbeitungsparameter umfassen, wobei der Laserbearbeitungsparameter die Strahlwellenlänge, die Laserimpulsbreite, die Laserimpulsenergie oder die Anzahl von Laserimpulsen umfasst. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei die erste Energiesteuervorrichtung mindestens eine von einer Wellenplatte, einem Polarisator, einer elektrooptischen Vorrichtung, einem Polarisator und einer Wellenplatte, oder einem Polarisator und einer elektrooptischen Vorrichtung umfasst und wobei die zweite Energiesteuervorrichtung mindestens eine von einer Wellenplatte, einem Polarisator, einer elektrooptischen Vorrichtung, einem Polarisator und einer Wellenplatte, oder einem Polarisator und einer elektrooptischen Vorrichtung umfasst. Lasersystem nach Anspruch 28, wobei die erste und die zweite Energiesteuervorrichtung die jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahlen so steuern, dass ihre Energien im Wesentlichen identisch sind. Lasersystem nach Anspruch 28, wobei die erste und die zweite Energiesteuervorrichtung die jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahlen so steuern, dass ihre Energien signifikant verschieden sind. Lasersystem nach Anspruch 30, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl verschiedene Vorgänge gleichzeitig an jeweils verschiedenen Zielstellen durchführen. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei die erste Ausgangsöffnung einen ersten Resonatorspiegel, der für die Oberwellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, ein erstes Prisma, das den optischen Weg ablenkt, oder einen am ersten Wellenlängenwandler geschnittenen Winkel, der den optischen Weg ablenkt, umfasst, und wobei die zweite Ausgangsöffnung einen zweiten Resonatorspiegel, der für die Oberwellenlänge zumindest teilweise durchlässig ist, oder ein zweites Prisma, das den optischen Weg ablenkt, umfasst. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei das Strahlpositionierungssystem einen ersten und einen zweiten Abtastkopf umfasst, um den jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahl auf beabstandete jeweilige erste und zweite im Wesentlichen identische Ziele zu richten, um im Wesentlichen identische Vorgänge im Wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Strahlweg kombiniert werden, um sich koaxial auszubreiten, und durch einen Abtastkopf gelenkt werden, um gemeinsam einen Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen. Lasersystem nach Anspruch 34, wobei der zweite Strahlweg Eigenschaften aufweist, die von jenen des ersten Strahlwegs verschieden sind, so dass der zweite Laserbearbeitungsstrahl das Auftreffen einleitet, nachdem der erste Laserbearbeitungsstrahl das Auftreffen einleitet, um eine effektive Impulsbreite mit längerer Dauer als der Dauer der Impulsbreiten vom ersten oder zweiten Laserbearbeitungsstrahl zu erzeugen. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Strahlweg mit einem vorbestimmten Winkelversatz kombiniert werden und durch einen Abtastkopf gelenkt werden, um gemeinsam einen Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Strahlweg mit einem vorbestimmten seitlichen Versatz kombiniert werden und durch einen Abtastkopf gelenkt werden, um gemeinsam einen Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Strahlweg kombiniert werden, um gemeinsam einen Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen, und der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine absichtlich im Wesentlichen unterschiedliche Strahleigenschaft aufweisen, wobei die Strahleigenschaft die Strahlwellenlänge, die Laserimpulsbreite oder die Laserimpulsenergie umfasst. Lasersystem nach Anspruch 21, wobei der erste und der zweite Strahl zusammenwirken, um ein Kontaktloch zu bohren. Lasersystem nach Anspruch 21, welches ferner umfasst:

eine erste und eine zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung, die jeweils entlang des ersten und des zweiten Strahlwegs zur selektiven Torsteuerung der gepulsten Laserausgangsleistung des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls angeordnet sind, so dass die erste Laserimpuls-Torsteuervorrichtung einen ersten Ausgangsdurchlasszustand bereitstellt, um den Durchlass der gepulsten Laserausgangsleistung des ersten Laserbearbeitungsstrahls durch einen ersten Abtastkopf entlang des ersten Strahlwegs auf eine erste Zielstelle zu ermöglichen, und so dass die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung einen zweiten Ausgangsdurchlasszustand bereitstellt, um den Durchlass der gepulsten Laserausgangsleistung des zweiten Laserbearbeitungsstrahls durch einen zweiten Abtastkopf entlang des zweiten Strahlwegs auf eine zweite Zielstelle zu ermöglichen, wobei die erste und die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung jeweilige erste und zweite relativ nicht-durchlässige Zustände bereitstellen, die die gepulste Laserausgangsleistung des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls an der Ausbreitung entlang des jeweiligen ersten und zweiten Strahlwegs hindern, so dass die jeweilige erste und zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung gleichzeitig ermöglichen können, dass sich die gepulste Laserausgangsleistung von einem des ersten oder des zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu ihrem jeweiligen Ziel ausbreitet, und die gepulste Laserausgangsleistung des anderen des ersten oder des zweiten Laserbearbeitungsstrahls an der Ausbreitung entlang seines Strahlwegs hindern, und so dass die gepulste Laserausgangsleistung dazu ausgelegt ist, im Wesentlichen kontinuierlich mit einer im Wesentlichen konstanten Wiederholungsrate erzeugt zu werden.
Lasersystem nach Anspruch 40, wobei die erste und/oder die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung Ausgangsdurchlasszustände in im Wesentlichen regelmäßigen Intervallen und in zeitlicher Nähe zu Laserimpulsen der gepulsten Laserausgangsleistung bereitstellen, so dass jeweilige erste oder zweite Ausgangsdurchlasszustände, die mit den Laserimpulsen der gepulsten Laserausgangleistung zusammenfallen, die Laserimpulse des jeweiligen Laserbearbeitungsstrahls leiten, und so dass die Ausgangsdurchlasszustände, die nicht mit den Laserimpulsen der gepulsten Laserausgangsleistung zusammenfallen, die Ausbreitung von Laserimpulsen des jeweiligen Laserbearbeitungsstrahls verhindern. Lasersystem nach Anspruch 40, wobei die erste und/oder die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung einen akustisch-optischen Modulator umfasst. Lasersystem nach Anspruch 40, wobei die erste und die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung als jeweilige erste und zweite Energiesteuervorrichtung fungieren und dazu ausgelegt sind, den Prozentsatz des Laserenergiedurchlasses des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu steuern, sobald sich die jeweilige Laserimpuls-Torsteuervorrichtung im Ausgangsdurchlasszustand befindet. Lasersystem nach Anspruch 40, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens einen im Wesentlichen verschiedenen Laserbearbeitungsparameterumfassen, wobei der Laserbearbeitungsparameter die Strahlwellenlänge, die Laserimpulsbreite, die Laserimpulsenergie oder eine Anzahl von Laserimpulsen umfasst. Verfahren zum Erzeugen von zwei Laserbearbeitungsstrahlen, umfassend:

Liefern von Pumplicht zu einem Lasermedium, das entlang eines optischen Weges angeordnet ist;

Verwenden eines Güteschalters, um eine gepulste Laserausgangsleistung bereitzustellen, wobei der Güteschalter entlang des optischen Weges zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet ist, die jeweils entlang des optischen Weges auf entgegengesetzten Seiten des Lasermediums angeordnet sind;

Leiten der gepulsten Laserausgangsleistung durch die erste und die zweite Ausgangsöffnung, um jeweilige erste und zweite Laserbearbeitungsstrahlen bereitzustellen; und

Richten des ersten Laserbearbeitungsstrahls auf eine erste Zielstelle und Richten des zweiten Laserbearbeitungsstrahls auf eine zweite Zielstelle, um einen oder mehrere Mikrobearbeitungsvorgänge durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei der erste Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine von einer ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Oberwellenlänge umfasst und der zweite Laserbearbeitungsstrahl mindestens eine von einer ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Oberwellenlänge umfasst. Verfahren nach Anspruch 45, welches ferner die Verwendung eines ersten und eines zweiten Wellenlängenwandlers umfasst, die entlang des optischen Weges auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um den jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahl der gepulsten Laserausgangsleistung in eine Oberwellenlaserausgangsleistung umzuwandeln, so dass der jeweilige erste und zweite Wellenlängenwandler und die Ausgangsöffnungen im Wesentlichen identisch sind und so dass erste Eigenschaften des ersten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die erste Ausgangsöffnung ausbreitet, zu zweiten Eigenschaften des zweiten Laserbearbeitungsstrahls, der sich durch die zweite Ausgangsöffnung ausbreitet, im Wesentlichen identisch sind, wobei die Strahleigenschaften eine oder mehrere der Strahlausbreitungsqualität, der Laserimpulsbreite und der Laserimpulsenergie umfassen. Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Laserausgangsleistung eine Wiederholungsrate von mehr als 5 kHz aufweist. Verfahren nach Anspruch 45, welches ferner die Verwendung eines ersten und eines zweiten Wellenlängenwandlers umfasst, die entlang des optischen Weges auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um den jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahl der gepulsten Laserausgangsleistung in eine Oberwellenlaserausgangsleistung umzuwandeln, so dass der erste und der zweite Wellenlängenwandler verschiedene Eigenschaften aufweisen und so dass der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl verschiedene Oberwellenlängen aufweisen. Verfahren nach Anspruch 45, welches ferner umfasst:

Verwenden einer ersten und einer zweiten Energiesteuervorrichtung, die entlang des optischen Weges auf verschiedenen Seiten des Lasermediums angeordnet sind, um jeweilige erste und zweite Energien des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu steuern, wobei die erste Energiesteuervorrichtung mindestens eine von einer Wellenplatte, einem Polarisator, einer elektrooptischen Vorrichtung, einem Polarisator und einer Wellenplatte oder einem Polarisator und einer elektrooptischen Vorrichtung umfasst und wobei die zweite Energiesteuervorrichtung mindestens eine von einer Wellenplatte, einem Polarisator, einer elektrooptischen Vorrichtung, einem Polarisator und einer Wellenplatte oder einem Polarisator und einer elektrooptischen Vorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei eine erste und eine zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung jeweils entlang des ersten und des zweiten Strahlweges zum selektiven Torsteuern der gepulsten Laserausgangsleistung des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls angeordnet sind, so dass die erste Laserimpuls-Torsteuervorrichtung einen ersten Ausgangsdurchlasszustand bereitstellt, um den Durchlass der gepulsten Laserausgangsleistung des ersten Laserbearbeitungsstrahls durch einen ersten Abtastkopf entlang des ersten Strahlweges auf eine erste Zielstelle zu ermöglichen, und so dass die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung einen zweiten Ausgangsdurchlasszustand bereitstellt, um den Durchlass der gepulsten Laserausgangsleistung des zweiten Laserbearbeitungsstrahls durch einen zweiten Abtastkopf entlang des zweiten Strahlweges auf eine zweite Zielstelle zu ermöglichen, wobei die erste und die zweite Laserimpulstorsteuervorrichtung jeweilige erste und zweite relativ nicht-durchlässige Zustände bereitstellen, die die gepulste Laserausgangsleistung des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls an der Ausbreitung entlang des jeweiligen ersten und zweiten Strahlweges hindern, so dass die jeweiligen ersten und zweiten Laserimpuls-Torsteuervorrichtungen gleichzeitig ermöglichen können, dass sich die gepulste Laserausgangsleistung von einem des ersten oder des zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu seinem jeweiligen Ziel ausbreitet, und die gepulste Laserausgangsleistung des anderen des ersten oder zweiten Laserbearbeitungsstrahls an der Ausbreitung entlang seines Strahlweges hindern, und so dass die gepulste Laserausgangsleistung dazu ausgelegt ist, im Wesentlichen kontinuierlich mit einer im Wesentlichen konstanten Wiederholungsrate erzeugt zu werden. Verfahren nach Anspruch 52, wobei die erste und die zweite Laserimpuls-Torsteuervorrichtung als jeweilige erste und zweite Energiesteuervorrichtung fungieren und dazu ausgelegt sind, den Prozentsatz des Laserenergiedurchlasses des jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahls zu steuern, sobald sich die jeweilige Impulstorsteuervorrichtung im Ausgangsdurchlasszustand befindet. Verfahren nach Anspruch 45, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl dieselbe Oberwellenlänge umfassen und die Laserausgangsleistung bei der Oberwellenlänge eine praktische maximale Ausgangsleistung für einen herkömmlichen Einfachausgangs-Oberwellenstrahl aufweist, die weitgehend durch ein Beschädigungsrisiko an den Wellenlängenwandlern bestimmt ist, und wobei der Laser in der Lage ist, ohne Beschädigung der Wellenlängenwandler eine gesamte Ausgangsleistung des ersten und des zweiten Laserbearbeitungsstrahls bereitzustellen, die signifikant größer ist als die praktische maximale Ausgangsleistung des herkömmlichen Einfachausgangs-Oberwellenstrahls. Verfahren nach Anspruch 45, wobei der erste und der zweite Abtastkopf die jeweiligen ersten und zweiten Laserbearbeitungsstrahlen auf beabstandete jeweilige erste und zweite im Wesentlichen identische Ziele richten, um im Wesentlichen identische Vorgänge im Wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Verfahren nach Anspruch 45, wobei der erste und der zweite Laserbearbeitungsstrahl kombiniert werden, um sich durch einen gemeinsamen Abtastkopf auszubreiten, um gemeinsam einen Laserbearbeitungsvorgang durchzuführen.






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