一種透明玻璃的加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種玻璃加裝置，具體涉及一種用于玻璃的激光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對玻璃制品的需求量與日倶增。在玻璃的生產(chǎn)工業(yè)中，玻璃加工是一個十分重要環(huán)節(jié)。
[0003]—般來說，玻璃加工(冷加工)主要包括拋光、切割、鉆孔、雕刻、磨邊等。為了工業(yè)化實現(xiàn)上述玻璃加工的目的，現(xiàn)有技術(shù)中采用的加工方法主要有機械加工方法、化學(xué)加工方法(主要用于拋光和刻蝕)、高壓水射流加工方法(主要用于切割和鉆孔)和激光加工方法。在這當(dāng)中，激光加工方法在加工速度和自動化程度方面都要遠遠優(yōu)于其它的方法。
[0004]傳統(tǒng)的激光玻璃加工運用的是波長在10.6 μ m附近的0)2激光器，其輸出功率一般需要達到100W以上。C02激光器加工玻璃是通過激光入射使玻璃受熱后發(fā)生斷裂而實現(xiàn)的。以平板玻璃的切割為例，將0)2激光器發(fā)出的激光束聚焦到平板玻璃上，高功率的激光使得玻璃在激光的焦點位置受熱發(fā)生斷裂，裂縫向玻璃的上下表面延伸從而完成切割。在受熱切割的過程中，通常需要使用淬火嘴將冷水或冷氣噴射到切割道上，使玻璃裂開。這種方法切割精度較低，同時難以加工復(fù)雜圖形。
[0005]運用波長在532nm附近(綠光)的脈沖輸出自由空間固體激光器進行玻璃加工可以達到更好的加工效果。與傳統(tǒng)的C02激光器不同，這種綠光激光器是通過微爆破的方式實現(xiàn)玻璃加工的。同樣以平板玻璃的切割為例，通過3D掃描振鏡可以使綠光激光的焦點在豎直方向上移動，在激光焦點經(jīng)過的地方，玻璃會發(fā)生微米量級的爆破，這種微小損傷在豎直方向上疊加從而實現(xiàn)了精度更高的切割。
[0006]然而，上述的這種綠光激光器在玻璃加工方面還存在著一些缺陷。首先，自由空間的固體激光器并不穩(wěn)定。這是因為，自由空間的固體激光器的內(nèi)部是通過反射鏡片來控制光路的，當(dāng)外部環(huán)境出現(xiàn)一定的振動或其它干擾則會在一定程度上影響激光的輸出。其次，現(xiàn)有的這種自由空間固體的綠光激光器輸出脈沖的頻率是無法突破ΙΟΟΚΗζ的(當(dāng)脈沖重復(fù)頻率增加到接近ΙΟΟΚΗζ或高于ΙΟΟΚΗζ時，輸出脈沖的寬度將會增加)。這也限制了利用此類綠光激光器實現(xiàn)更快速度的玻璃加工。玻璃激光加工的效率受到限制，加工速度受限制就意味著加工成本比較高。所以，找到一種新的玻璃加工方法彌補上述的自由空間固體綠光激光器的缺陷從而實現(xiàn)玻璃加工技術(shù)的提高是十分有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的發(fā)明目的是提供一種透明玻璃的加工裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中加工穩(wěn)定性低，加工速度受限的問題，提高激光玻璃加工的精度和速度。
[0008]為達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、聚焦透鏡和焦點調(diào)整機構(gòu)組成，所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米?1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級或單級光纖放大器、準直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準直器準直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光經(jīng)聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括掃描振鏡，所述掃描振鏡在光路中位于綠光激光器的輸出和聚焦透鏡之間。
[0010]所述掃描振鏡是二維振鏡、2.5維振鏡、或者三維振鏡中的一種。
[0011]或者，所述綠光激光器和所述聚焦透鏡構(gòu)成光學(xué)頭，所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括光學(xué)頭位置調(diào)整機構(gòu)，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，Z軸垂直于X-Y平面，該光學(xué)頭位置調(diào)整機構(gòu)使光學(xué)頭具有X軸、Y軸、Z軸平移的自由度。
[0012]或者，所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括放置待加工的透明玻璃的平臺，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，Z軸垂直于X-Y平面，所述焦點調(diào)整機構(gòu)使所述平臺具有X軸、Y軸平移的自由度，所述聚焦透鏡和所述平臺之間具有沿Z軸相對運動的自由度。
[0013]上述裝置中，光纖激光器輸出的激光束采用光纖放大器進行能量放大后，進行光學(xué)倍頻，獲得綠光輸出，輸出的綠光的脈沖重復(fù)頻率大于ΙΟΟΚΗζ，脈沖寬度小于10ns，脈沖的峰值功率大于15KW，輸出激光的光譜范圍為510nm~545nm ;其中，光纖激光器輸出的激光束只采用光纖放大器進行能量放大。將上述綠光聚焦到透明玻璃的待加工位置，通過移動聚焦位置，實現(xiàn)對透明玻璃的加工。加工的透明玻璃可以是建筑玻璃、基板玻璃、增強玻璃、鋼化玻璃、光學(xué)玻璃、石英玻璃、超薄玻璃等。透明玻璃材料的厚度可以為0.005mm到150mmη
[0014]上述技術(shù)方案中，所述加工是鉆孔、切割、磨邊、雕刻、拋光中的一種。
[0015]由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
[0016]1、本實用新型中，綠光激光器采用光纖激光器產(chǎn)生種子激光，經(jīng)光纖放大器進行能量放大后進行光學(xué)倍頻獲得，光纖放大器輸出后激光不再進行任何形式的能量放大，不再使用自由空間的固體，在倍頻晶體中激光是一次性通過，沒有來回振蕩，因此激光輸出可以非常穩(wěn)定，由此保證了玻璃加工的精度，可以用于加工各種復(fù)雜圖案。
[0017]2、本實用新型的光纖綠光激光器輸出光的脈沖重復(fù)頻率可以達到ΙΟΟΚΗζ以上，同時可以保證脈沖的寬度小于10ns，從而在保證加工精度的前提下，可以提高加工速度。
[0018]3、當(dāng)僅采用聚焦透鏡而不采用掃描振鏡時，由于采用光纖激光器，本實用新型的裝置比較輕便，可以安裝在移動設(shè)備上。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例中綠光激光器的結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0023]實施例一:參見圖2所不，一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、掃描振鏡、聚焦透鏡組成，參見圖1，所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米?1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級或單級光纖放大器、準直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準直器準直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光經(jīng)掃描振鏡后由聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0024]本實施例中，掃描振鏡是三維振鏡，綠光激光的重復(fù)頻率是150KHZ，在透明玻璃上的光斑直徑是20微米。在綠光的移動過程中激光光斑的重疊率是50%，因此激光在振鏡的帶動下以1.5米/秒的速度前移。在透明玻璃上鉆孔時，每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生幾十微米厚度的切害J。通過移動振鏡而將切割推進，實現(xiàn)高效率鉆孔。
[0025]實施例二:參見附圖3所示，一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、聚焦透鏡組成，參見圖1，所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米?1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級或單級光纖放大器、準直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準直器準直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光由聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0026]本實施例中，激光被透鏡聚焦在玻璃材料上，透鏡安裝在移動帶上，通過移動透鏡而實現(xiàn)線狀切割。激光器的重復(fù)頻率是300KHZ，光斑直徑是20微米，重疊率是40%，激光以每秒3.6米的速度前移，激光在玻璃表面產(chǎn)生刻痕。刻痕會導(dǎo)致玻璃開裂，實現(xiàn)玻璃的高速切割。
【主權(quán)項】
1.一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、聚焦透鏡和焦點調(diào)整機構(gòu)組成，其特征在于:所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米?1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級或單級光纖放大器、準直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準直器準直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光經(jīng)聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明玻璃的加工裝置，其特征在于:所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括掃描振鏡，所述掃描振鏡在光路中位于綠光激光器的輸出和聚焦透鏡之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明玻璃的加工裝置，其特征在于:所述掃描振鏡是二維振鏡、2.5維振鏡、或者三維振鏡中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明玻璃的加工裝置，其特征在于:所述綠光激光器和所述聚焦透鏡構(gòu)成光學(xué)頭，所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括光學(xué)頭位置調(diào)整機構(gòu)，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，Z軸垂直于X-Y平面，該光學(xué)頭位置調(diào)整機構(gòu)使光學(xué)頭具有X軸、Y軸、Z軸平移的自由度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明玻璃的加工裝置，其特征在于:所述焦點調(diào)整機構(gòu)包括放置待加工的透明玻璃的平臺，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，z軸垂直于X-Y平面，所述焦點調(diào)整機構(gòu)使所述平臺具有X軸、Y軸平移的自由度，所述聚焦透鏡和所述平臺之間具有沿z軸相對運動的自由度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、聚焦透鏡和焦點調(diào)整機構(gòu)組成，其特征在于：所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米～1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級或單級光纖放大器、準直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準直器準直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光經(jīng)聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。本實用新型激光輸出非常穩(wěn)定，保證了玻璃加工的精度，可以用于加工各種復(fù)雜圖案，同時提高了加工速度。
【IPC分類】B23K26/064
【公開號】CN205032849
【申請?zhí)枴緾N201520806597
【發(fā)明人】蔣仕彬
【申請人】蘇州圖森激光有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月19日