[發明專利]一種基于多程吸收的激光切割玻璃裝置

有效

• 申請號: 201710363679.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107162398B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王海林;魯姣;朱曉;朱廣志;朱長虹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C03B33/02
• 分類號: C03B33/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種基于多程吸收的激光切割玻璃裝置，包括上反射鏡組、下反射鏡組、一個上聚焦鏡以及一個下聚焦鏡，上聚焦鏡位于上反射鏡組與待切割玻璃之間，下聚焦鏡位于下反射鏡組與待切割玻璃之間，入射激光經由上反射鏡組反射后進入上聚焦鏡，經由上聚焦鏡聚焦后作用于待切割玻璃，經由待切割玻璃吸收后經由下聚焦鏡射入下反射鏡組，經由下反射鏡組反射后進入下聚焦鏡，經由下聚焦鏡聚焦后作用于待切割玻璃上，經由待切割玻璃吸收后經由上聚焦鏡射入上反射鏡組，如此反復循環，實現激光多次由玻璃吸收，提高激光吸收率，降低激光功率。

技術領域：

本發明涉及激光加工制造技術領域，具體涉及一種基于多程吸收的激光切割玻璃裝置。

技術背景：

現有的玻璃的切割方法主要有以下幾種方法：1、用金剛石砂輪片或硬質合金，在玻璃表面劃出痕線，然后再用機械的方法將玻璃折斷。這個方法雖然相對簡單，但是在用機械方法將玻璃折斷的過程中，玻璃的邊緣不平滑，而且由于玻璃邊緣殘余應力及微小裂紋會降低玻璃的強度。所以采用此方法切割玻璃還需要切割后的邊緣進行清洗、打磨和熱處理等后續工序。2、玻璃的激光切割技術與傳統的切割技術相比具有很多的優越性。激光切割出來的玻璃邊緣光滑、無橫向微裂、無碎片。避免了在板材上出現劃傷并且將玻璃破碎的可能性減小到最低程度。激光切割玻璃的方法從原理上可以分為兩種：一種是熔融切割法，另一種是裂紋控制法。

就目前來看，裂紋控制法主要分為基于CO₂激光的切割和基于YAG激光的切割，這兩者對于激光的吸收機制是不一樣的。玻璃對CO₂激光的吸收是表面吸收，波長為10.6μm的CO₂激光易在玻璃表面被全部吸收。因此，利用CO₂激光器切割玻璃時，裂紋從表面開始擴展，切口質量差，切割玻璃的厚度有限，且不能切割多層玻璃，切割時裂紋不好控制，主要用來切割直線型玻璃材料。而波長為1μm左右的YAG激光可穿透玻璃，玻璃對激光能量的吸收是體吸收形式，玻璃的開裂是均勻通透的，基于體吸收的YAG激光器切割玻璃方法不僅可得到更好的切割質量，而且還可切割多層玻璃、夾層玻璃和玻璃管，其最大缺陷是效率低下，由于玻璃對YAG激光的吸收不到10％，所以切割時需要的功率相對就比較大，并且切割速度也非常慢。

發明內容：

針對上述缺陷，本發明的目的在于提供一種基于多程吸收的激光切割玻璃裝置，旨在解決現有技術采用波長為0.5μm～1μm的激光切割玻璃時對激光功率要求高的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于多程吸收的激光切割玻璃裝置，待切割玻璃設有第一表面和第二表面，包括：

上反射鏡組，用于改變由第一平行激光的光路后輸出第一反射激光或改變由激光產生單元射出激光光路后輸出第一反射激光；

上聚焦鏡，位于上反射鏡組與待切割玻璃第一表面之間，用于對第一反射激光進行聚焦處理后輸出第二聚焦激光，并將第一吸收激光轉化為第一平行激光輸出；

下聚焦鏡，位于待切割玻璃第二表面下方，其焦點與上聚焦鏡焦點重合，其光軸與上聚焦鏡光軸重合，用于將第二吸收激光轉化為第二平行激光輸出，并對第二反射激光進行聚焦處理后輸出第一聚焦激光；

下反射鏡組，位于下聚焦鏡下方，用于改變第二平行激光的光路輸出第二反射激光；

待切割玻璃吸收第二聚焦激光后由待切割玻璃第二表面輸出第二吸收激光；待切割玻璃吸收第一聚焦激光后由待切割玻璃第一表面輸出第一吸收激光。

優選地，上反射鏡組包括2M+1個上反射鏡，下反射鏡組包括2M+1個下反射鏡；其中，2M+1個上反射鏡記為第1個上反射鏡、第2個上反射鏡、……、第2M+1個上反射鏡；2M+1個下反射鏡記為第1個下反射鏡、第2個下反射鏡、……、第2M+1個下反射鏡；