[實用新型]一種透明塑料內雕裝置

有效

• 申請號: 201720021562.3
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN206536126U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 徐劍秋;沈初杰
• 申請（專利權）人: 中電科天之星激光技術（上海）有限公司
• 主分類號: B23K26/062
• 分類號: B23K26/062;B23K26/064;B23K26/067;B23K26/55
• 代理公司: 上海市嘉華律師事務所31285
• 代理人: 黃琮,夏燁

技術領域

本實用新型屬于加工領域，涉及一種利用激光對透明有機塑料進行內部雕刻的裝置。

背景技術

目前，利用波長為532nm的脈沖激光對石英玻璃等玻璃類材料進行內雕已經被廣泛的應用在三維圖像顯示、燈光照明和高檔裝飾品等領域。由于玻璃類材質的質地較脆，價格也相對昂貴，在如導光板、薄型材料以及需要彎折的器件等很多領域中無法使用，在工業應用中也難以發揮透明材料內雕的優點。

有機透明塑料如亞克力(PMMA)、聚丙烯塑料(PC)、聚對苯二甲酸(PET) 等在包裝、顯示和構造件等方面有十分重要的用途，但有機塑料的內部加工(內雕) 一直沒有適合工業化應用的解決方案。在透明材料內部實現內雕加工，對激光束有兩個方面的要求，一個要求是激光束必須可以深入到透明材料內部，另一個要求是在特定位置，激光束可以和透明材料產生相互作用，改變透明材料的折射率，實現所謂的內雕。一般有兩種基本途徑可以改變有機透明塑料的折射率，一種方法利用強光場，使有機塑料的瞬間氣化，從而產生空洞，形成內雕的效果。但由于強光場的產生依賴于飛秒激光器，但飛秒激光器的價格昂貴、結構復雜和維護困難，短時間內還難以被大面積的推廣應用，這種方法目前還只是在實驗室中使用；另一種是利用加熱的辦法，使透明塑料重新凝結，由應力結構導致的凝結區與周圍的塑料會產生折射率差異。對于依賴熱效應進行加工的有機塑料來說，目前常用激光器的輸出波長一般在1微米附近，例如Nd:YAG激光器或者摻鐿光纖激光器，有機透明塑料對其吸收很少，無法直接加工，而CO₂激光器的輸出波長在10微米附近，有機透明塑料對其吸收過大，只能用在有機塑料的表面加工。

因此，針對現有使用的殼體的不足之處，有必要提供一種可以實現有機透明塑料內部雕刻的加工裝置。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種透明塑料內雕裝置，能夠實現對有機塑料的內部雕刻。

本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種透明塑料內雕裝置，包括用于承載透明有機塑料樣品8的平移臺9，計算機控制系統5以及受控于計算機控制系統5的激光器1、調焦系統3、光束掃描系統4，其特征在于，所述激光器1產生的激光的波長為1.9微米～2.1微米，沿激光光束出射方向，依次排布分光系統2、調焦系統3、光束掃描系統4，激光光束經分光系統2分光后通過調焦系統3和光束掃描系統4對激光光束進行聚焦控制，最后作用于透明有機塑料樣品8上實現透明塑料的內雕。

進一步的，所述激光器1為連續摻銩光纖激光器或者脈沖摻銩光纖激光器。

進一步的，所述分光系統2前還設置有準直系統，所述準直系統包括從左至右依次設置的半月透鏡21和凸透鏡22，所述凸透鏡22前后表面分別鍍有增透膜。

進一步的，所述分光系統2包括平行設置的第一棱鏡23和第二棱鏡24，所述第一棱鏡23和第二棱鏡24的前表面分別鍍有反射膜。

進一步的，所述第一棱鏡23的前表面鍍有對激光波長50％反射率的反射膜，所述第二棱鏡24的前表面鍍有激光波長的全反膜。

進一步的，所述調焦系統3由三個以上的光學透鏡組成或由可變焦透鏡組成或由可變焦反射鏡組成。

進一步的，所述光束掃描系統4包括兩組正交的第一轉動反射鏡振鏡41和第二轉動反射鏡振鏡42、F-theta鏡43和伺服控制卡44。

本實用新型對比現有技術有如下的有益效果：本實用新型提供的透明塑料內雕裝置,通過激光器產生2微米左右的激光，可以對透明塑料進行內部雕刻；并且通過調焦系統和光束掃描系統，實現對焦距的精確控制，保證聚焦光斑的尺寸和形狀不會發生嚴重變形。

附圖說明

圖1為本實用新型透明塑料內雕系統的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型透明塑料內雕系統中準直系統和分光系統的結構示意圖；

圖3為本實用新型透明塑料內雕系統中光束掃描系統的結構示意圖；

圖4為本實用新型激光內雕的溫度變化圖；

圖5為本實用新型優選實施例一的整體結構示意圖；

圖6為圖5實施例一中的光束掃描系統結構示意圖；

圖7為本實用新型優選實施例二的整體結構示意圖。

圖中：

1:激光器 2:分光系統 21：半月透鏡 22：凸透鏡

23：第一棱鏡 24：第二棱鏡 3:調焦系統 31：第一凸透鏡

32：凹凸透鏡 33：第二凸透鏡 34：凹面反射鏡 35：凸面反射鏡