[發(fā)明專利]激光切割方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910147640.8
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109693032A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫玉芬;邢沐悅;張明榮;謝圣君;李少榮;呂啟濤;鄧鵬;畢瑜彬;張慶禮;朱高翔;魏文;黃大平;高云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/38
• 代理公司: 深圳中細軟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44528
• 代理人: 孔祥丹

本發(fā)明涉及一種激光切割方法和裝置，激光切割裝置用于切割工件，工件由脆性透明材料制成。激光切割裝置包括激光器及光學(xué)系統(tǒng)，激光器發(fā)射第一激光束，第一激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后形成入射至工件表面的第二激光束，第二激光束在工件中反復(fù)聚焦及散焦，以形成切割工件的第三激光束。上述的激光切割方法和裝置，激光器發(fā)射出的第一激光束在光學(xué)系統(tǒng)的作用下會形成入射至工件表面的第二激光束，第二激光束在聚焦與散焦的動態(tài)平衡中形成第三激光束對工件進行切割，能夠?qū)崿F(xiàn)切割的均勻性，進而提高對脆性透明材料的切割精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光切割方法和裝置。

背景技術(shù)

脆性透明材料，如玻璃、藍寶石等，因其良好的綜合性能被廣泛應(yīng)用在光電行業(yè)和光通訊行業(yè)，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，對脆性透明材料的切割效果，尤其是崩邊、斷面粗糙度等方面的要求越來越高。

目前，在切割脆性透明材料時，通常采用機械切割、激光熱裂紋控制法、激光隱形切割、激光貝塞爾切割等技術(shù)，但是這些傳統(tǒng)的切割技術(shù)很難做到均勻切割，容易出現(xiàn)切割軌跡與預(yù)先設(shè)定的路徑偏離而降低脆性透明材料的切割精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光切割方法和裝置，旨在解決傳統(tǒng)的切割技術(shù)對脆性透明材料切割精度較低的問題。

一種激光切割方法，包括：

提供激光器及光學(xué)系統(tǒng)；

所述激光器發(fā)射第一激光束，所述第一激光束經(jīng)過所述光學(xué)系統(tǒng)后形成入射至工件表面的第二激光束，所述工件由脆性透明材料制成；以及

所述第二激光束在所述工件中反復(fù)聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束。

在其中一個實施例中，所述第二激光束在所述工件中反復(fù)聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束的步驟，具體包括：

所述第三激光束使得所述工件的邊緣區(qū)域的折射率小于所述工件的中間區(qū)域的折射率，以使所述工件產(chǎn)生正透鏡效應(yīng)；

所述第三激光束的光束寬度減小至臨界狀態(tài)，產(chǎn)生等離子體，所述等離子體使得所述中間區(qū)域的折射率小于所述邊緣區(qū)域的折射率，以使所述工件產(chǎn)生負透鏡效應(yīng)。

在其中一個實施例中，所述第三激光束的光束寬度減小至臨界狀態(tài)時，空氣中產(chǎn)生的電壓為10eV。

在其中一個實施例中，所述第三激光束非線性，其傳播長度大于等于瑞利長度的兩倍。

在其中一個實施例中，所述第二激光束的球差大于20μm，聚焦深度大于1mm，光束寬度大于1mm。

在其中一個實施例中，所述激光器每2μs-20μs釋放一次脈沖包絡(luò)以產(chǎn)生所述第一激光束，所述脈沖包絡(luò)包括兩個以上的子脈沖。

一種激光切割裝置，包括：

激光器，用于發(fā)射第一激光束；以及

光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述第一激光束轉(zhuǎn)變?yōu)槿肷渲凉ぜ砻娴牡诙す馐龉鈱W(xué)系統(tǒng)能使得所述第二激光束在所述工件中反復(fù)聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束，所述工件由脆性透明材料制成。

在其中一個實施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿所述第一激光束傳播方向依次設(shè)置的負透鏡及正透鏡，所述負透鏡與所述正透鏡之間的距離可調(diào)；

所述負透鏡包括相對設(shè)置的入射面及出射面，所述入射面朝向所述出射面彎曲，所述出射面為平面，所述正透鏡包括相對設(shè)置的入光面及出光面，所述入光面朝背離所述出光面的方向彎曲，所述出光面為平面。

在其中一個實施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿所述第一激光束的傳播方向依次設(shè)置的擴束鏡及正透鏡，所述擴束鏡與所述正透鏡之間的距離可調(diào)；