水晶激光内雕机制造技术

一种水晶激光内雕机，包括半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器、扩束望远镜、工控计算机、能够在工控计算机控制下进行二维扫描的扫描振镜及有聚焦作用的Ｆ－Ｔｈｅｌｔａ镜头、能够在工控计算机控制下进行单维运动的工作台、能够控制工作台运动和给激光器供电的主控箱，其中，半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器的谐振腔采用平面谐振腔，包括５３２ｎｍ绿光输出镜、ＫＴＰ二倍频晶体、半导体泵浦固体ＹＡＧ激光器、声光调Ｑ装置及１０６４ｎｍ红外全反镜，１０６４ｎｍ红外全反镜及５３２ｎｍ绿光输出镜均为平面镜，且５３２ｎｍ绿光输出镜靠近半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器，此时束腰在平面镜上。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
水晶激光内雕机所属
本技术涉及一种激光雕刻机，特别是一种能在水晶、玻璃等透明物质内部进行图形雕刻的激光雕刻机。
技术介绍
参见第ZL 00218951.8号及第ZL 00232488.1号中国专利，现有的激光内雕机普遍为多头内雕机，原理如下：采用脉冲灯泵浦Nd:YAG电光调Q式倍频激光器，经过大倍率扩束镜扩成较大的光斑，利用分光镜分成几束光，然后将每束光用45°反射镜将光束转九十度后再用单透镜聚焦到三轴工作台上，此三轴工作台可以在软件的控制下运动，从而在水晶或玻璃等物质内部聚焦形成一个个的炸裂点，由这些炸裂点组成所需图形。此种工作方式由于电光调Q频率低而存在着雕刻速度慢，工作台振动较大等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种雕刻速度快，雕刻质量好的水晶激光内雕机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该水晶激光内雕机包括半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器、扩束望远镜、工控计算机、能够在工控计算机控制下进行二维扫描的扫描振镜及有聚焦作用的F-Thelta镜头、能够在工控计算机控制下进行单维运动的工作台、能够控制工作台运动和给激光器供电的主控箱，其中，半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔采用平面谐振腔，包括532nm绿光输出镜、KTP二倍频晶体、半导体泵浦固体YAG激光器、声光调Q装置及1064nm红外全反镜，1064nm红外全反镜及532nm绿光输出镜均为平面镜，且532nm绿光输出镜靠近半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器，此时束腰在平面镜上，半导体泵浦固体YAG激光器固定在KTP二倍频晶体与声光调Q装置中间。本技术相对于现有技术所具有的优点是：该水晶激光内雕机的半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔采用平面谐振腔使得激光模式好，且发散度小，镜片及绿激光输出镜均为平面镜，且绿光输出镜靠近半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器，此时束腰在平面镜上，通过KTP二倍频晶体的-->倍频后得到波长为532nm近基模的激光脉冲。半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔采用KTP二倍频晶体进行腔内倍频，因为它有大的非线性系数、高损伤阈值、大的接受角和大的温度接受范围，且其倍频效率高，适用于中小功率固体激光器的倍频。半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔可以在较低频率下运转，经过实验，半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔采用声光调Q装置，在1KHZ的调Q频率下工作时最大激光平均功率为2瓦，脉冲宽度达30ns，满足了激光在水晶内部形成炸裂点的要求。本技术水晶激光内雕机的显著优点是性能稳定、雕刻速度快，用声光调Q、YAG倍频激光器实现重复频率为1000HZ的调Q激光脉冲，每一个激光脉冲即可在水晶或玻璃内部形成一个炸裂点，在高速扫描振镜和工作台的联合运动方式下实现高速内雕，平均每分钟可在水晶或玻璃内部雕刻50000个点左右。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1为本技术水晶激光内雕机的光路示意图。图2为本技术水晶激光内雕机的半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔示意图。具体实施方式本技术水晶激光内雕机包括半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器、扩束望远镜、工控计算机、能够在工控计算机控制下进行快速二维扫描的扫描振镜及有聚焦作用的F-Thelta镜头、能够在工控计算机控制下进行单维运动的工作台、能够控制工作台运动和给激光器供电的主控箱。请参阅图1，由半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4输出的绿激光光束经扩束望远镜3扩束后，再射到扫描振镜(22和23)，扫描振镜(22和23)在工控计算机控制下高速摆动，使激光束在平面X、Y两维方向上进行扫描形成平面图像，而三维图像是靠扫描振镜(22和23)及工作台1的联合动作实现的。通过F-Thelta镜头21将激光束聚焦在加工物体的表面或内部形成一个个微细的、高能量密度的光斑，每一个高能量的激光脉冲瞬间就在物体表面烧蚀形成雕刻。工控计算机内部装有打标软件，经过工控计算机控制连续不断的重复这一过程，预先设计好的字符、图形等内容就永久地蚀刻在物体表面或内部。-->如图2所示，半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4的谐振腔采用平面谐振腔，包括532nm绿光输出镜12、KTP二倍频晶体13、半导体泵浦固体YAG激光器14、声光调Q装置15及1064nm红外全反镜16，其中红外全反镜16及绿光输出镜12均为平面镜，且绿光输出镜12靠近半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4，此时束腰在平面镜上。半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4的谐振腔采用平面谐振腔使得激光模式好，且发散度小：红外全反镜16及绿光输出镜12均为平面镜，且绿光输出镜12靠近半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4，此时束腰在平面镜上，通过KTP二倍频晶体13的倍频后得到波长为532nm近基模的激光脉冲。如图2所示，半导体泵浦固体YAG激光器14固定在KTP二倍频晶体13与声光调Q装置15中间。半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4的谐振腔采用KTP二倍频晶体13进行腔内倍频，因为它有大的非线性系数、高损伤阈值、大的接受角和大的温度接受范围，且其倍频效率高，适用于中小功率固体激光器的倍频。而激光要能在水晶或玻璃内部雕刻，就需要将能量聚焦到水晶或玻璃的内部，它的能量密度必须大于使水晶及玻璃破坏的某一临界值，或称阈值，而激光在某处的能量密度与它在该点光斑的大小有关，同一束激光，光斑越小的地方产生的能量密度越大。这样，通过适当聚焦，可以使激光的能量密度在进入工件及到达加工区域之前低于工件的破坏阈值，而在希望加工的区域则超过这一临界值，激光在极短的时间内产生巨脉冲，其能量能够在瞬间使水晶受热破裂，从而产生极小的白点，在玻璃内部雕出预定的形状，而玻璃或水晶的表面则保持原样完好无损。半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4的谐振腔可以在较低频率下运转，经过实验，半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器4的谐振腔采用声光调Q装置，在1KHZ的调Q频率下工作时最大激光平均功率为2瓦，脉冲宽度达30ns，满足了激光在水晶内部形成炸裂点的要求。本技术水晶激光内雕机的显著优点是性能稳定、雕刻速度快，用声光调Q、YAG倍频激光器实现重复频率为1000HZ的调Q激光脉冲，每一个激光脉冲即可在水晶或玻璃内部形成一个炸裂点，在高速扫描振镜和工作台的联合运动方式下实现高速内雕，平均每分钟可在水晶或玻璃内部雕刻50000个点左右。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水晶激光内雕机，其特征在于：包括半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器、扩束望远镜、工控计算机、能够在工控计算机控制下进行二维扫描的扫描振镜及有聚焦作用的Ｆ－Ｔｈｅｌｔａ镜头、能够在工控计算机控制下进行单维运动的工作台、能够控制工作台运动和给激光器供电的主控箱，其中，半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器的谐振腔采用平面谐振腔，包括５３２ｎｍ绿光输出镜、ＫＴＰ二倍频晶体、半导体泵浦固体ＹＡＧ激光器、声光调Ｑ装置及１０６４ｎｍ红外全反镜，１０６４ｎｍ红外全反镜及５３２ｎｍ绿光输出镜均为平面镜，且５３２ｎｍ绿光输出镜靠近半导体泵浦ＹＡＧ声光调Ｑ倍频激光器，此时束腰在平面镜上，半导体泵浦固体ＹＡＧ激光器固定在ＫＴＰ二倍频晶体与声光调Ｑ装置中间。

【技术特征摘要】
1.一种水晶激光内雕机，其特征在于：包括半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器、扩束望远镜、工控计算机、能够在工控计算机控制下进行二维扫描的扫描振镜及有聚焦作用的F-Thelta镜头、能够在工控计算机控制下进行单维运动的工作台、能够控制工作台运动和给激光器供电的主控箱，其中，半导体泵浦YAG声光调Q倍频激光器的谐振腔采用平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：高云峰，周朝明，刘庆学，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]