光学系统和光学加工设备的制作方法

本申请涉及激光加工，特别地，涉及一种光学系统、光学加工设备。

背景技术：

1、人工智能(ai)芯片，特别是大规模图形处理器(gpu)和张量处理器(tpu)，正朝着更大尺寸、更高算力密度和更多功能集成的方向发展。玻璃基板作为新一代封装材料，在ai芯片封装中具有显著优势。

2、由于玻璃基板具有天然的刚性和稳定性，不仅不易变形，而且玻璃基板可以加工出深径比更高、直径更小、孔间距更密的通孔，解决了多芯片集成中“互连不够用”的根本性问题。另外，由于玻璃作为近乎完美的绝缘体，显著减少了信号串扰和失真，从而有利于提升算力。

3、此外，在通孔中进行光波导加工，意味着光信号可以直接在芯片堆叠之间垂直传输，从而实现了极低功耗、超高带宽的片间通信。

4、然而，玻璃基板的通孔加工作为玻璃基板加工的核心工艺面临诸多技术瓶颈。相关技术通过紫外纳秒激光进行通孔加工，但是由于存在热影响区，导致微裂纹及侧壁粗糙度超标。若采用湿法蚀刻工艺，导致侧向腐蚀严重。而且，若在通孔的内壁进行光波导加工，需依赖额外光刻工序，导致工艺复杂度高、成本激增。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种光学系统和光学加工设备，旨在解决传统通孔加工和光波导加工工艺复杂、成本较高等问题。

2、第一方面，本申请一实施例提供一种光学系统，其包括光源模块和光路传输模块。光源模块，用于输出加工用激光脉冲，加工用激光脉冲包括第一激光脉冲和第二激光脉冲。光路传输模块，用于接收加工用激光并引导照射到待加工基板，分别对待加工基板进行通孔加工以形成通孔以及对通孔内壁加工以形成光波导。光路传输模块包括第一光路传输组件和第二光路传输组件。第一光路传输组件用于接收第一激光脉冲，第一光路传输组件包括第一整形组件，第一整形组件用于对第一激光脉冲进行波前整形，以使产生的第一无衍射光束脉冲对待加工基板进行通孔加工。第二光路传输组件用于接收第二激光脉冲，第二光路传输组件包括第二整形组件，第二整形组件用于将第二激光脉冲的偏振态由线偏振调整为圆偏振，以使圆偏振态的第二激光脉冲聚焦于通孔的内壁，吸收圆偏振态的第二激光脉冲的光子能量，以改变通孔的内壁的材料的折射率。

3、第二方面，本申请一实施例提供一种光学加工设备，包括上述的光学系统和光学移动平台。光学移动平台用于带动待加工基板移动，以使待加工基板位于第一光路传输组件的第一待加工位置，并且使得通孔位于第二光路传输组件的第二待加工位置。

4、本申请一实施例通过将用于分别实现通孔加工和通孔内壁的光波导加工的两个光路传输组件集成于一个光学系统，以使同一玻璃基板同步实现两种加工而无需额外的工序，不仅有利于降低工艺的复杂程度，还有利于提高加工效率。而且，本申请采用的光源模块具有不同输出波长的第一激光脉冲和第二激光脉冲，不同的激光脉冲用于实现不同的加工工艺，这样一来，有利于进一步减少工艺步骤和加工成本。

5、此外，通过利用无衍射光束脉冲对基板进行通孔加工，有利于确保第一激光脉冲的能量精确地聚焦在玻璃基板上，从而有利于加工出形状规整、侧壁光滑的通孔。并且，在通孔加工完成之后，利用圆偏振光对通孔内壁进行波导加工，有利于确保通孔内壁形成的光波导具有相同的折射率变化、相同的蚀刻深度或相同的改性效果，从而确保通孔内壁形成的光波导的一致性。

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一光路传输组件还包括第三整形组件，第三整形组件用于调整将所述第一激光脉冲的偏振态由线偏振调整为径向偏振，径向偏振态的第一激光脉冲经过所述第一整形组件后，产生第三无衍射光束脉冲，所述第三无衍射光束脉冲的单脉冲能量大于所述第一无衍射光束脉冲的单脉冲能量。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第三整形组件包括第一四分之一波片和涡旋波片，所述第一激光脉冲经过所述第一四分之一波片和所述涡旋波片后经过所述第一整形组件。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一整形组件包括锥透镜，所述锥透镜用于将所述第一激光脉冲的空间分布转换为所述第一无衍射光束脉冲。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述第一整形组件还包括平凸透镜，所述平凸透镜用于调整所述第一无衍射光束脉冲的焦深和光斑的直径，以使调整后的第一无衍射光束脉冲的焦深和光斑的直径与所述通孔的尺寸一致。

6.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一光路传输组件还包括变焦扩束组件，用于调整所述第一激光脉冲的直径，以调整所述第一激光脉冲的光斑的直径，所述第一激光脉冲先后经过所述变焦扩束组件、所述第三整形组件和所述第一整形组件。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二整形组件还包括光斑形状控制件，所述光斑形状控制件用于调整所述圆偏振态的第二激光脉冲的光斑的能量分布，以使所述光斑的椭圆度大于0.98。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述第二整形组件包括第二四分之一波片，所述光斑形状控制件包括柱面镜，所述第二四分之一波片用于将所述第二激光脉冲的偏振态由线偏振调整为圆偏振，以使所述圆偏振态的第二激光脉冲聚焦于所述通孔的内壁。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括定位模块，所述定位模块包括旁轴定位系统和同轴成像系统，所述旁轴定位系统用于定位所述待加工基板的位置，所述同轴成像系统用于将所述圆偏振态的第二激光脉冲聚焦于所述通孔的内壁。

10.一种光学加工设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的光学系统和光学移动平台，

11.根据权利要求10所述的光学加工设备，其特征在于，所述光学加工设备还包括控制器，