不可见激光器系统及其光路可视化方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及激光技术领域，具体地涉及一种不可见激光器系统及其光路可视化方法。
【背景技术】
[0002]不可见激光器广泛应用于器件加工等领域。例如，在液晶显示器(IXD)制作工艺中，诸如Nd:YAG激光器(波长1.064 μ m)、CO2激光器(波长10.6μπι)的不可见激光器经常被用于切割玻璃基板，修复显示面板，切断线路，以及制作多晶硅有源层。在激光器安装时以及出现加工不良时，需要工程人员调试激光器。然而，由于这种激光器发出的激光是不可见的，这给工程人员在调试激光器时带来不便和辐射风险。
[0003]图1示出一种不可见激光器系统100的示意图。不可见激光发生器110发出的不可见激光111经过激光调节部件120，然后到达待加工物件130的表面。激光调节部件120被用于调节激光的行进方向、发散角、束斑形状等，并且可以包括偏转单元、扩束望远镜(beam expanding telescope, BET)、会聚透镜(condensing lens)、束斑形状控制单元、聚焦透镜(focusing lens)等。通常要求不可见激光111垂直其光路中各透镜的水平面。为此，工程人员一般使用红外观测仪(IR-Viewer)观测和调试不可见激光111的光路。然而这种红外观测仪只能观测光路的某一个点而无法看见和调试整个光路，调试过程非常耗时，并且辐射危险性较大。
[0004]因此，本领域中存在对一种改进的不可见激光器系统的需求。
【发明内容】
[0005]本公开提出了一种不可见激光器系统及其光路可视化方法，从而减轻或解决前文所提到的问题的一个或多个。具体而言，根据本公开的不可见激光器系统及其光路可视化方法可以彻底消除不可见激光在调试过程中的辐射风险。
[0006]在第一方面，本公开提供了一种不可见激光器系统，包括:产生不可见激光的不可见激光发生器；以及产生可见光的可见光发生器。所述不可见激光器系统还包括:光路可视化部件，其中所述光路可视化部件至少包括第一入射端、第二入射端和第一出射端，其中所述不可见激光在所述第一入射端入射，所述可见光在所述第二入射端入射，并且全部的所述不可见激光和至少部分的所述可见光在所述第一出射端相互平行地出射。
[0007]根据本公开，所有不可见激光只存在于与可见光的光路平行的方向上，而其它方向上不存在不可见激光，由此彻底消除了辐射风险。在所述不可见激光器系统中，不可见激光的光路始终被可视化，使得工程人员始终能够方便、直观地调试不可见激光的光路，避免了在调试过程中不可见激光无参照物调试的盲目性，提升了不可见激光调试的效率。再者，由于全部的不可见激光被引导至待加工物件的表面，使得该光路可视化部件的引入并不影响不可见激光的强度，即，所述不可见激光器系统的器件加工性能不受任何负面影响。
[0008]例如，倍频晶体被用于在不可见激光器的不可见光路中引入可见光，以用于标示不可见光路。又例如，可见光源和分光镜被引入不可见光路中，可见光源的可见光被分光镜反射到激光器的不可见光路中。然而这两种方法都存在缺陷。在采用倍频晶体的情况下，只有在光路调试时，倍频晶体才定位在不可见激光器的不可见光路中。当倍频晶体被移出不可见光路时，激光器的光路仍是不可见的，从而潜在地导致辐射危险。在采用可见光源和分光镜的情况下，分光镜将不可见激光器的不可见光路一分为二，可见光仅仅被引入到两个不可见光路的其中之一，而另一个不可见光路将潜在地导致辐射危险。也就是说，这两种情况都存在辐射危险。
[0009]优选地，所述光路可视化部件可以包括全反射棱镜(total reflect1n prism,TRP)，所述全反射棱镜具有第一侧面、垂直所述第一侧面的第二侧面和斜面，以及，所述第一侧面形成所述第一入射端，所述斜面形成所述第二入射端，并且所述第二侧面形成所述第一出射端。
[0010]根据本公开，全反射棱镜被用于实施该光路可视化部件。利用光在全反射棱镜内部的全内反射，将不可见激光转向为平行于可见光，由此达成本公开的目的。
[0011]优选地，所述不可见激光可以在所述全反射棱镜的所述第一侧面垂直入射，在所述斜面全反射，并且在所述第二侧面垂直出射；以及所述可见光可以在所述全反射棱镜的所述斜面入射并且在所述第二侧面垂直出射。
[0012]根据本公开，不可见激光在全反射棱镜的第一侧面垂直入射，在斜面全内反射，并且在第二侧面垂直出射，使得全部的不可见激光被引导至待加工物件的表面。同时，可见光在全反射棱镜的斜面入射，入射角被调谐为使得可见光在斜面的折射角为45度，从而在第二侧面垂直出射。藉此，全部的不可见激光和至少部分的可见光在第二侧面垂直出射，平行地被引导至待加工物件的表面，由此达成本公开的目的。
[0013]优选地，所述光路可视化部件可以包括偏振分光镜(polarized beam splitter,PBS,又称偏振分光棱镜)ο所述偏振分光镜可以由第一直角棱镜和第二直角棱镜贴合形成。所述第一直角棱镜具有第一侧面、垂直所述第一侧面的第二侧面和斜面。所述第二直角棱镜具有第三侧面、垂直所述第三侧面的第四侧面和斜面。所述第一直角棱镜的斜面和第二直角棱镜的斜面相互贴合，所述第一侧面与所述第三侧面相对，以及所述第二侧面与所述第四侧面相对。所述第一侧面形成所述第一入射端，所述第四侧面形成所述第二入射端，以及所述第二侧面形成所述第一出射端。
[0014]根据本公开，偏振分光镜被用于实施该光路可视化部件。入射激光为偏振光时，偏振分光镜将入射光分成相互垂直的两束偏振光。通过适当调整入射光和偏振分光镜的相对取向，可以将全部的入射激光偏转以平行于出射可见光，由此达到本公开的目的。
[0015]优选地，所述不可见激光可以在所述第一直角棱镜的第一侧面垂直入射，在所述第一直角棱镜的斜面和所述第二直角棱镜的斜面的界面全反射，并且在所述第二侧面垂直出射；以及所述可见光可以在所述第四侧面垂直入射，并且至少部分在所述第二侧面垂直出射。
[0016]根据本公开，不可见激光为线偏振光并且在第一直角棱镜的第一侧面垂直入射时，通过调整不可见激光的偏振方向与第一直角棱镜的光轴之间的角度，全部的不可见激光在第一直角棱镜的斜面和第二直角棱镜的斜面的界面出被全反射，以S偏振光的形式在第一直角棱镜的第二侧面出垂直出射。同时，可见光在第二直角棱镜的第四侧面垂直入射，从而至少部分地在所述第二侧面垂直出射，由此达成本公开的目的。
[0017]优选地，所述光路可视化部件还可以包括相位延迟器，所述相位延迟器布置在所述光路可视化部件的所述第一入射端的上游。
[0018]根据本公开，当不可见激光为圆偏振光或者椭圆偏振光时，相位延迟器可以布置在光路可视化部件的第一入射端的上游，在不可见激光的两个偏振分量之间引入相位差，在不可见激光入射第一直角棱镜之前将其转换为线偏振光，以便将全部的不可见激光从两个斜面的界面反射后，经由第一直角棱镜的第二侧面出射。应指出，此处的表述"相位延迟器布置在光路可视化部件的第一入射端的上游"是指相位延迟器在不可见激光的光路中布置在光路可视化部件的第一入射端的上游。即，不可见激光在经过相位延迟器之后入射到光路可视化部件。相位延迟器可以挨着光路可视化部件布置，二者之间不设置其它光学元件。当然，相位延迟器和光路可视化部件之间也可以存在其它光学元件。
[0019]优选地，所述相位延迟器可以为四分之一波片(quarter wave plate) ο
[0020]根据本公开，该相位延迟器可以为四分之一波