[發明專利]一種355nm紫外激光鉆石切割設備

在審

• 申請號: 201711251354.3
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107824958A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李真;陳振強;尹浩;朱思祁;李安明
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: B23K26/03
• 分類號: B23K26/03;B23K26/042;B23K26/064;B23K26/402
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳燕嫻

1.一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：該設備包括機架、電源、光學傳輸系統、機械控制系統、成像系統、吸塵系統、溫度系統及控制系統；電源(3)機架上；光學傳輸系統包括激光電源(4)、激光器(7)、擴束鏡(8)、45度反射鏡(11)、切割頭(13)；機械控制系統包括升降臺(12)、夾具(14)、二維工作臺(15)；激光器(7)采用采用端面泵浦、腔內倍頻、V型三鏡折疊諧振腔的結構；所述光學傳輸系統、機械控制系統、成像系統、吸塵系統、溫度系統、電源與控制系統電連接。

2.根據權利要求1所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：泵浦功率40W，泵浦波長808nm，腔內倍頻包括LBO二倍頻晶體和三倍頻晶體；擴束鏡為伽利略式三倍擴束鏡，包括輸入凹透鏡和輸出凸透鏡，透鏡兩面鍍有窄帶增透膜；45度反射鏡(11)為熔融石英基底，鍍有高反膜。

3.根據權利要求1所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：機架(17)設置有上下兩層，機架上層設置有可用于工件切割的通孔結構。

4.根據權利要求1所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：激光電源(4)設置于機架上層，激光電源(4)與激光器(7)電連接；激光器(7)設置于機架的上層，激光器(7)前端安裝有擴束鏡(8)；45度反射鏡(11)通過支架設置于機架上，激光器(7)、擴束鏡(8)及45度反射鏡(11)設置于同一水平線上。

5.根據權利要求3所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：二維工作臺(15)設置于機架(17)的下層，二維工作臺(15)上安裝有夾具，夾具設置于通孔結構的正下方；切割頭(13)通過升降臺(12)安裝于機架的上層。

6.根據權利要求3所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：成像系統包括CCD(9)、CCD鏡頭(10)，成像系統通過支架安裝于機架上層，并位于通孔結構上方；CCD(9)為640萬高像素工業CCD攝像頭。

7.根據權利要求1所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：吸塵系統包括吸塵器(2)及洗塵管(6)，吸塵器設置于機架的下層，洗塵管的下端與吸塵器相連接，洗塵管的上端延伸設置于工件切割工位處；吸塵器(2)為工業用吸塵器，功率為1500W,空氣流量為1200m³/H。

8.根據權利要求1所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備，其特征在于：控制系統包括計算機(1)及控制盒(5)，計算機(1)及控制盒(5)安裝于機架上；計算機(1)安裝有應用于鉆石激光切割的軟件；控制盒(5)包括USB接口通訊電路、外部擴展存儲電路(SRAM)、D/A轉換電路、PWM控制電路和直線電機電路。

9.一種利用權利要求1-8中任一項所述的一種355nm紫外激光鉆石切割設備進行的鉆石加工方法，其特征在于：該加工方法包括以下步驟：將需要進行切割的鉆石夾置于夾具(14)中，切割頭(7)發出激光，光束依次經過擴束鏡的擴束作用，45度反射鏡的反射作用，及切割頭(13)的聚焦作用，使得高能量密度的光斑始終處于切口位置；控制系統控制二維工作臺(15)上在X、Y方向運動，直到完成鉆石的加工。

10.根據權利要求9所述的一種鉆石加工方法，其特征在于：1064nm的激光形成方法是通過激光器將泵浦光聚焦到Nd:YAG激光晶體上，形成1064nm基頻光，經過LBO二倍頻晶體和三倍頻晶體，采用II類臨界相位匹配方式，獲得5W的激光輸出。