[發明專利]一種激光切割裝置和切割方法

有效

• 申請號: 201710287652.1
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106891096B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 陶雄兵;韋超;李光輝;徐俊南;李萬朋
• 申請（專利權）人: 東莞市盛雄激光先進裝備股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/064
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王寶筠<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種激光切割裝置和切割方法，包括第一激光器以及依次設置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系統和第一聚光鏡，所述第一激光器為皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光為高斯光束；所述光束整形系統用于將所述高斯光束轉換為貝塞爾光束；所述第一聚光鏡用于將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區域，以使所述貝塞爾光束對所述待切割區域進行預切割。由于貝塞爾光束的聚焦光束并不是V形光束，而是直徑小、焦深長、準直精度高的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，采用貝塞爾光束切割的待切割樣品的邊緣錐度較小，更有利于切割后的待切割樣品的應用。

技術領域

本發明涉及激光切割技術領域，更具體地說，涉及一種激光切割裝置和切割方法。

背景技術

作為一種耐高溫、耐磨、耐腐蝕的高硬度透明材料，藍寶石已經廣泛應用在平板顯示、智能手機屏幕和攝像頭保護鏡片等消費電子行業。由于藍寶石的莫氏硬度較高，僅次于金剛石，因此，采用傳統刀輪加工藍寶石時，會導致藍寶石的邊緣崩邊較大，且對刀輪的磨損損耗也較大。

基于此，現有技術中公開了一種激光切割藍寶石的方法，如圖1所示，皮秒激光器10輸出的激光束經高速位移掃描振鏡11反射后，經平場鏡12聚焦在藍寶石13表面，之后聚焦光束沿預設切割線重復運動并逐漸刻蝕藍寶石13，使得藍寶石13完全切透分離。由于在高峰值功率的皮秒激光束的照射下，藍寶石13的溫度會迅速升高至氣化溫度，使得藍寶石材料以氣體的形式從藍寶石13表面逸出，因此，不容易導致藍寶石13出現邊緣崩邊大的問題。

但是，由于皮秒激光器10輸出的激光束為高斯光束，而高斯光束具有能量分布中心大、邊緣小的特性，即聚焦光束為V形光束，因此，會不可避免地造成藍寶石13正對激光束表面的切割尺寸L₁大于背對激光束表面的切割尺寸 L₂，從而導致藍寶石13的切割斷口呈現上底大、下底小的梯形分布，進而導致藍寶石13的切割邊緣的錐度較大，其錐度α在10°～16°之間，不利用切割后的藍寶石13的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種激光切割裝置和切割方法，以解決現有的激光切割方法導致的藍寶石的切割邊緣錐度較大的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種激光切割裝置，包括第一激光器以及依次設置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系統和第一聚光鏡，所述第一激光器為皮秒激光器；

所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光為高斯光束；

所述光束整形系統用于將所述高斯光束轉換為貝塞爾光束；

所述第一聚光鏡用于將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區域，以使所述貝塞爾光束對所述待切割區域進行預切割。

優選地，所述光束整形系統包括依次設置在所述第一激光器出光光路上的軸錐棱鏡、擴束鏡和第二聚光鏡；

所述軸錐棱鏡用于將所述高斯光束轉換為貝塞爾光束；

所述擴束鏡用于對所述貝塞爾光束進行擴束；

所述第二聚光鏡用于對所述貝塞爾光束進行聚焦。

優選地，還包括運動平臺；

所述運動平臺用于支撐所述待切割樣品，并帶動所述待切割樣品沿預設軌跡運動，以使所述貝塞爾光束在所述待切割區域形成多條預切割線。

優選地，還包括第一控制器；

所述第一控制器用于控制所述第一激光器照射在相鄰的兩條預切割線的光束的間隔時間等于所述運動平臺帶動所述待切割樣品在所述相鄰的兩條預切割線之間的運動時間，以使任意兩條相鄰的預切割線之間的距離相等。