一种激光切割装置和切割方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光切割装置和切割方法，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。由于贝塞尔光束的聚焦光束并不是V形光束，而是直径小、焦深长、准直精度高的聚焦光束，因此，与高斯光束相比，采用贝塞尔光束切割的待切割样品的边缘锥度较小，更有利于切割后的待切割样品的应用。

Laser cutting device and cutting method

The invention provides a laser cutting device and cutting method, including the first laser and are arranged inside the first laser beam shaping optical path and the first condenser, the first laser picosecond laser; the first laser for emitting a first laser, the laser beam is first for Gauss; the beam shaping system for the Gauss beam into a Bessel beam; the first condenser for the Bessel beam into the sample to be cut to the cutting area, so that the Bessel beam on the pre cutting cutting area. The Bessel beam focused beam is not V shaped beam, but small diameter and long focal depth and high alignment accuracy of focused beam, therefore, compared with the Gauss beam, Bessel beam using cutting edge taper samples to be cut smaller, more conducive to the application after cutting to cutting samples.

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割装置和切割方法
本专利技术涉及激光切割
，更具体地说，涉及一种激光切割装置和切割方法。
技术介绍
作为一种耐高温、耐磨、耐腐蚀的高硬度透明材料，蓝宝石已经广泛应用在平板显示、智能手机屏幕和摄像头保护镜片等消费电子行业。由于蓝宝石的莫氏硬度较高，仅次于金刚石，因此，采用传统刀轮加工蓝宝石时，会导致蓝宝石的边缘崩边较大，且对刀轮的磨损损耗也较大。基于此，现有技术中公开了一种激光切割蓝宝石的方法，如图1所示，皮秒激光器10输出的激光束经高速位移扫描振镜11反射后，经平场镜12聚焦在蓝宝石13表面，之后聚焦光束沿预设切割线重复运动并逐渐刻蚀蓝宝石13，使得蓝宝石13完全切透分离。由于在高峰值功率的皮秒激光束的照射下，蓝宝石13的温度会迅速升高至气化温度，使得蓝宝石材料以气体的形式从蓝宝石13表面逸出，因此，不容易导致蓝宝石13出现边缘崩边大的问题。但是，由于皮秒激光器10输出的激光束为高斯光束，而高斯光束具有能量分布中心大、边缘小的特性，即聚焦光束为V形光束，因此，会不可避免地造成蓝宝石13正对激光束表面的切割尺寸L1大于背对激光束表面的切割尺寸L2，从而导致蓝宝石13的切割断口呈现上底大、下底小的梯形分布，进而导致蓝宝石13的切割边缘的锥度较大，其锥度α在10°～16°之间，不利用切割后的蓝宝石13的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种激光切割装置和切割方法，以解决现有的激光切割方法导致的蓝宝石的切割边缘锥度较大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光切割装置，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。优选地，所述光束整形系统包括依次设置在所述第一激光器出光光路上的轴锥棱镜、扩束镜和第二聚光镜；所述轴锥棱镜用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述扩束镜用于对所述贝塞尔光束进行扩束；所述第二聚光镜用于对所述贝塞尔光束进行聚焦。优选地，还包括运动平台；所述运动平台用于支撑所述待切割样品，并带动所述待切割样品沿预设轨迹运动，以使所述贝塞尔光束在所述待切割区域形成多条预切割线。优选地，还包括第一控制器；所述第一控制器用于控制所述第一激光器照射在相邻的两条预切割线的光束的间隔时间等于所述运动平台带动所述待切割样品在所述相邻的两条预切割线之间的运动时间，以使任意两条相邻的预切割线之间的距离相等。优选地，任意两条相邻的预切割线之间的距离在3μm～15μm的范围内，包括端点值。优选地，还包括第二激光器以及依次设置在所述第二激光器出光光路上的扫描振镜和平场镜；所述第二激光器用于出射第二激光；所述扫描振镜用于对所述第二激光进行反射；所述平场镜用于对所述第二激光进行聚焦，以使所述第二激光对所述待切割区域进行二次切割，以切断分离所述待切割样品。一种激光切割方法，应用于如上任一项所述的激光切割装置，包括：第一激光器发射第一激光，所述第一激光为高斯光束；光束整形系统将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；第一聚光镜将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。优选地，所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割的过程包括：运动平台带动所述待切割样品沿预设轨迹运动，以使所述贝塞尔光束在所述待切割区域形成多条预切割线。优选地，所述贝塞尔光束在所述待切割区域形成多条预切割线包括：第一控制器控制所述第一激光器照射在相邻的两条预切割线的光束的间隔时间等于所述运动平台带动所述待切割样品在所述相邻的两条预切割线之间的运动时间，以使任意两条相邻的预切割线之间的距离相等。优选地，所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割之后，还包括：第二激光器出射第二激光；扫描振镜对所述第二激光进行反射；平场镜对所述第二激光进行聚焦，以使所述第二激光对所述待切割区域进行二次切割，以切断分离所述待切割样品。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术所提供的激光切割装置和切割方法，第一激光器出射高斯光束后，光束整形系统将高斯光束转换为贝塞尔光束，第一聚光镜将贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使贝塞尔光束对待切割区域进行预切割。由于贝塞尔光束的聚焦光束并不是V形光束，而是直径小、焦深长、准直精度高的聚焦光束，因此，与高斯光束相比，采用贝塞尔光束切割的待切割样品的边缘锥度较小，更有利于切割后的待切割样品的应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的一种激光切割装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种激光切割装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的光束整形系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的具有多条预切割线的待切割样品的剖面结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的具有多条预切割线的待切割样品的俯视结构示意图；图6a为现有的固定频率的激光器形成的多条预切割线结构示意图；图6b为本专利技术实施例提供的第一激光器形成的等间距的多条预切割线结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的另一种激光切割装置的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种激光切割方法的流程图；图9为本专利技术实施例提供的另一种激光切割方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种激光切割装置，如图2所示，该激光切割装置包括第一激光器20以及依次设置在第一激光器20出光光路上的光束整形系统21和第一聚光镜22。其中，第一激光器20用于出射第一激光，该第一激光为高斯光束。光束整形系统21用于将第一激光器20出射的高斯光束转换为贝塞尔光束；第一聚光镜22用于将光束整形系统21出射的贝塞尔光束聚焦到待切割样品A的待切割区域，以使贝塞尔光束对待切割样品A的待切割区域进行预切割。需要说明的是，本实施例中的待切割样品A可以是蓝宝石材料，也可以是玻璃、陶瓷、硅等透明材料，本专利技术并不仅限于此。此外，待切割样品A的待切割区域可以是待切割样品A的表面、内部或底面等，本专利技术并不对此进行限定。由于贝塞尔光束的聚焦光束不是V形光束，而是直径小、焦深长、准直精度高的光束，因此，采用贝塞尔光束切割的待切割样品的边缘锥度较小，更有利于切割后的待切割样品的应用。虽然现有技术中也可以采用其他激光器对待切割样品进行热熔切割来减小待切割样品的边缘锥度，但是，采用热熔式切割得到的样品容易挂渣、边缘呈锯齿状、静压强度较低，并且，样品边缘会被激光热量烧黑，使得样品的颜色发生变化，不利于样品的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切割装置，其特征在于，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。

【技术特征摘要】
1.一种激光切割装置，其特征在于，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光束整形系统包括依次设置在所述第一激光器出光光路上的轴锥棱镜、扩束镜和第二聚光镜；所述轴锥棱镜用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述扩束镜用于对所述贝塞尔光束进行扩束；所述第二聚光镜用于对所述贝塞尔光束进行聚焦。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括运动平台；所述运动平台用于支撑所述待切割样品，并带动所述待切割样品沿预设轨迹运动，以使所述贝塞尔光束在所述待切割区域形成多条预切割线。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括第一控制器；所述第一控制器用于控制所述第一激光器照射在相邻的两条预切割线的光束的间隔时间等于所述运动平台带动所述待切割样品在所述相邻的两条预切割线之间的运动时间，以使任意两条相邻的预切割线之间的距离相等。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，任意两条相邻的预切割线之间的距离在3μm～15μm的范围内，包括端点值。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二激光器以及依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶雄兵，韦超，李光辉，徐俊南，李万朋，
申请(专利权)人：东莞市盛雄激光设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44