皮秒激光玻璃焊接系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种皮秒激光玻璃焊接系统，该皮秒激光玻璃焊接系统包括皮秒激光器、光学传导系统、振镜扫描系统、工作台和夹具，其中，所述皮秒激光器位于所述光学传导系统的一侧，所述振镜扫描系统位于所述光学传导系统的下方，所述夹具设于所述工作台上并位于所述振镜扫描系统的下方，所述夹具用于固定待焊接玻璃式样。本实用新型专利技术提供的皮秒激光玻璃焊接系统通过选用皮秒量级的超短脉冲激光可以实现无焊料添加的玻璃焊接效果。

Picosecond laser glass welding system

The utility model provides a glass of picosecond laser welding system, the picosecond laser welding system including glass picosecond laser, optical transmission system and the worktable galvanometer scanning system, and fixture, which side of the picosecond laser in the optical transmission system, the scanning system is positioned below the optical transmission system the bottom of the clamp is arranged on the table and is located in the galvanometer scanning system, the welding fixture for fixing glass pattern. The picosecond laser glass welding system provided by the invention can realize the welding effect of no solder by selecting an ultrashort pulse laser of picosecond magnitude.

【技术实现步骤摘要】
皮秒激光玻璃焊接系统
本技术涉及激光焊接加工
，尤其涉及一种皮秒激光玻璃焊接系统。
技术介绍
玻璃作为一种透明材料，具有一些特有的属性，在电子行业、生物医疗、航空航天等领域有着广泛的应用。激光焊接具有加工过程灵活、非接触加工方式等优点，已经成为焊接玻璃的重要方法。在传统的激光玻璃焊接工艺中，需要在焊接界面处加入中间层或者涂层，使得激光束聚焦在焊料上，经过材料熔化再凝固的过程实现透明材料的焊接。这种焊接方法存在着很大的缺陷，比如焊接强度随外界因素变化较大，焊料易腐蚀、老化，并且因为添加剂的缘故，会改变玻璃原有的“中性”属性，限制玻璃的应用。
技术实现思路
本技术提供了一种皮秒激光焊接玻璃系统及方法，旨在解决现有的激光玻璃焊接方法使用涂层和焊料而导致的易腐蚀和老化的技术问题。本技术的目的是采用以下技术方案来实现的。一种皮秒激光玻璃焊接系统，包括皮秒激光器，用于发射激光束；光学传导系统，所述光学传导系统位于所述皮秒激光器的一侧；振镜扫描系统，所述振镜扫描系统位于所述光学传导系统的下方；以及工作台和夹具，其中，所述夹具设于所述工作台上并位于所述振镜扫描系统的下方，所述夹具用于固定待焊接玻璃式样；所述激光束经过所述光学传导系统后入射至所述振镜扫描系统，所述振镜扫描系统用于对所述激光束进行聚焦处理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式样中的交界面形成光斑，并利用所述光斑对所述待焊接玻璃式样进行焊接。在一种实施方式中，所述夹具包括：一个固定定位块和一个活动定位块，位于所述待焊接玻璃式样的水平方向，用于将所述待焊接玻璃式样夹在所述固定定位块和所述活动定位块之间以保持所述待焊接玻璃式样水平；以及一个上压板和一个下压板，所述上压板和所述下压板的中间镂空以露出所述待焊接玻璃样式，所述上、下压板用于使所述待焊接玻璃式样上下紧密贴合。在一种实施方式中，所述上压板的中间具有一个横梁，所述固定定位块压在所述横梁处。在一种实施方式中，所述待焊接玻璃式样高于所述工作台至少10cm。在一种实施方式中，所述皮秒激光器为皮秒红外激光器，功率为50W，所述激光束的波长为1064nm，脉宽范围为30ps，重复频率的变化范围为10kHz～10000kHz。在一种实施方式中，所述待焊接玻璃式样的厚度范围为1mm—4mm。在一种实施方式中，所述待焊接玻璃式样的材质为：普通钠钙硅酸盐玻璃、低碱硼硅酸盐玻璃或者稀土掺杂硼硅酸盐玻璃。与现有技术相比，本技术提供的皮秒激光玻璃焊接系统通过选用皮秒量级的超短脉冲激光可以实现无焊料添加的玻璃焊接效果，避免因添加涂层和焊料而导致玻璃性能改变，避免了焊接玻璃在使用过程中易老化和被腐蚀等缺点。夹具采用镂空的方式，使得激光束透过待焊接玻璃式样，并且加工台的高度高于10cm，待焊接玻璃式样不会受到工作台反射的激光的影响。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为本技术实施例提供的皮秒激光玻璃焊接系统的结构示意图。图2是本技术实施例中夹具和工作台的立体分解图。图3是本技术实施例提供的夹具和工作台的正面视图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，图1是本技术实施例提供的皮秒激光玻璃焊接系统100的结构示意图。皮秒激光玻璃焊接系统100包括皮秒激光器10、光学传导系统20、振镜扫描系统30、工作台40、夹具50。皮秒激光器10位于光学传导系统20的一侧，振镜扫描系统30位于光学传导系统20的下方，工作台40位于振镜扫描系统30的下方，夹具50设于工作台40上并位于振镜扫描系统30的下方，夹具50用于水平固定待焊接玻璃式样60，待焊接玻璃式样60包括两片准备焊接在一起的玻璃，两片玻璃紧密贴合，形成一个交界面，之后的焊接加工均在该交界面上进行。在本实施例中，皮秒激光器10为皮秒红外激光器，功率为50W，激光束的波长为1064nm，脉宽为30ps，重复频率的变化范围为10kHz—10000kHz，以非接触方式实现待焊接玻璃式样60的焊接。待焊接玻璃式样60为普通的钠钙硅酸盐玻璃，待焊接玻璃式样的厚度范围为1mm—4mm，可以理解，本技术同样适用于其他类型或厚度的待焊接玻璃式样，例如低碱硼硅酸盐玻璃、稀土掺杂硼硅酸盐玻璃等。本技术实施例提供的皮秒激光玻璃焊接系统100的焊接原理为：通过皮秒激光器10发射激光束，发射的激光束经过光学传导系统20后入射至振镜扫描系统30，通过振镜扫描系统30对激光束进行聚焦处理，使激光束在由夹具50固定的待焊接的两个玻璃片构成的玻璃式样60的交界面处形成光斑，并利用聚焦光斑对待焊接玻璃式样60进行焊接，优选地，采用振镜走点阵的加工方式进行焊接。振镜扫描系统30对于待焊接玻璃式样60可设定相应的工艺参数进行焊接，工艺参数包括激光频率、激光功率、点阵间距、开关光延时及焦点位置等。激光焊接过程中，高能量密度的激光束聚焦到待焊接玻璃式样60的交界面处，由于皮秒激光具有很高的峰值功率，致使待焊接玻璃式样60对于皮秒激光产生非线性吸收作用，从而引起光致电离、熔融、凝固的过程，实现两个玻璃片焊接在一起的焊接效果。在焊接过程中，可调节工艺参数以达到最优的焊接效果。请参阅图2和图3，在焊接过程中，通过夹具50使待焊接玻璃式样60水平固定。夹具50包括固定定位块51、活动定位块52、上压板53、下压板54。固定定位块51和固定平台510是固定在一起的，具体地，固定定位块51通过螺丝固定在固定平台510上，其下压部512压在上压板53上。固定平台510位于工作台40的上方。固定定位块51和活动定位块52共同固定待焊接玻璃式样60，保持待焊接玻璃式样60水平。上压板53的中间具有一个横梁530，其它区域上下镂空，下压板54除横梁530之外，其它结构和上压板53相同，也是中间上下镂空。下压部512压在上压板53的横梁530上以压紧上压板53。横梁530的宽度可根据需要设置。上压板53位于上方，下压板54位于下方，共同压紧待焊接玻璃式样60，并使其在交界处贴合得足够紧密，保证焊接效果。最后还可根据需要对待焊接玻璃式样60的边缘进行焊接封装。激光束聚焦在待焊接玻璃式样60的交界面，优选地，保持焊接位置悬空，例如，上压板53和下压板54中间镂空使得激光的工作区域镂空，防止反射光影响待焊接玻璃式样60的焊接效果。优选地，待焊接玻璃式样60到工作台40的高度高于10cm。本技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种皮秒激光玻璃焊接系统，其特征在于，包括：皮秒激光器，用于发射激光束；光学传导系统，所述光学传导系统位于所述皮秒激光器的一侧；振镜扫描系统，所述振镜扫描系统位于所述光学传导系统的下方；以及工作台和夹具，其中，所述夹具设于所述工作台上并位于所述振镜扫描系统的下方，所述夹具用于固定待焊接玻璃式样；所述激光束经过所述光学传导系统后入射至所述振镜扫描系统，所述振镜扫描系统用于对所述激光束进行聚焦处理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式样中的交界面形成光斑，并利用所述光斑对所述待焊接玻璃式样进行焊接。

【技术特征摘要】
1.一种皮秒激光玻璃焊接系统，其特征在于，包括：皮秒激光器，用于发射激光束；光学传导系统，所述光学传导系统位于所述皮秒激光器的一侧；振镜扫描系统，所述振镜扫描系统位于所述光学传导系统的下方；以及工作台和夹具，其中，所述夹具设于所述工作台上并位于所述振镜扫描系统的下方，所述夹具用于固定待焊接玻璃式样；所述激光束经过所述光学传导系统后入射至所述振镜扫描系统，所述振镜扫描系统用于对所述激光束进行聚焦处理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式样中的交界面形成光斑，并利用所述光斑对所述待焊接玻璃式样进行焊接。2.如权利要求1所述的皮秒激光玻璃焊接系统，其特征在于，所述夹具包括：一个固定定位块和一个活动定位块，位于所述待焊接玻璃式样的水平方向，用于将所述待焊接玻璃式样夹在所述固定定位块和所述活动定位块之间以保持所述待焊接玻璃式样水平；以及一个上压板和一个下压板，所述上压板和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆茂，张洁娟，郭亮，王昊，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：广东,44