基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，在皮秒激光器的光路输出端布置有反射镜，反射镜的反射光路上布置有第一透镜，第一透镜的输出光路的下方布置有水腔，水腔具有储水腔体，其侧面设有一进水口，上顶面和下底面均有开孔，上顶面的开孔处固定一窗口镜片，下底面的开孔处固定一红宝石喷嘴，红宝石喷嘴的下方设有用于放置金刚石的电动平台；所述反射镜的正上方依次布置有第二透镜和相机。将高能量的超短激光脉冲耦合至极微细的高速水射流中，突破光学聚焦焦深的限制，具有较长的可加工区间，实现对较厚材料的切割；由于水射流柱直径极细，实现极高的切割精度，材料损耗较小；加工时因水射流的冷却作用将热影响进一步减小。

Diamond processing device based on ultrashort pulsed water jet laser

The utility model relates to a device for laser processing diamond based on ultrashort pulsed water guide laser. A reflection mirror is arranged at the output end of the light path of a picosecond laser. A first lens is arranged on the reflection light path of the reflector. A water cavity is arranged below the output light path of the first lens, the water cavity has a water storage cavity, and a water inlet is provided on the side of the water cavity. The upper top surface and the lower bottom are open holes. A window lens is fixed at the opening of the upper top surface. A ruby nozzle is fixed at the opening of the lower bottom, and an electric platform for the diamond is arranged below the ruby nozzle, and second lenses and cameras are arranged on the top of the mirror. In the high speed water jet with the ultra short laser pulse coupled to the extremely fine high speed water jet, it breaks through the limitation of the focal depth of the optical focusing. It has a long Machinable interval to cut the thicker material. Because the diameter of the water jet column is very fine, the cutting precision is very high, the material loss is small, and the cooling effect of water jet in processing is made. The effect of heat is further reduced.

【技术实现步骤摘要】
基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置
本技术涉及一种基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置。
技术介绍
金刚石作为自然界中最坚硬的物质，极难加工成薄片。传统的加工方案一般采用机械切割成片，再研磨成薄片。这种传统加工方案对材料损耗较大，切割精度不高。当然，也可使用现有的激光技术来切割金刚石，但由于激光切割的深宽比限制，对材料的厚度有一定的限制，切割后仍需研磨，整体加工效率不高。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置。本技术的目的通过以下技术方案来实现：基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，特点是：在皮秒激光器的光路输出端布置有反射镜，反射镜的反射光路上布置有第一透镜，第一透镜的输出光路的下方布置有水腔，水腔具有储水腔体，其侧面设有一进水口，上顶面和下底面均有开孔，上顶面的开孔处固定一窗口镜片，下底面的开孔处固定一红宝石喷嘴，红宝石喷嘴的下方设有用于放置金刚石的电动平台；所述反射镜的正上方依次布置有第二透镜和相机。进一步地，上述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其中，所述第一透镜安装于上下移动机构上。进一步地，上述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其中，所述红宝石喷嘴具有50um的通孔。进一步地，上述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其中，所述窗口镜片为蓝宝石玻璃。进一步地，上述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其中，所述水腔的上顶面和下底面的中心部位设有开孔。进一步地，上述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其中，所述水腔是由不锈钢金属制成的具有储水腔体的结构。本技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：①本技术基于超短脉冲水导激光，将高能量的超短激光脉冲耦合至极微细的高速水射流中，可突破光学聚焦焦深的限制，具有较长的可加工区间，实现对较厚材料的切割；②由于水射流柱直径极细(约50um)，可实现极高的切割精度，且对材料损耗较小；③超短脉冲加工对材料的热影响较小，而加工时因水射流的冷却作用可将热影响进一步减小，同时水流可去除加工时产生的热熔渣，实现高质量的金刚石薄片切割；④可在金刚石上切出高质量的薄片，切割深度大于1mm，切割深宽比大于20；整体加工效率较高，切割后无有毒有害物质排放，较为环保。附图说明图1：本技术的光路结构示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。如图1所示，基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，在皮秒激光器1的光路输出端布置有反射镜2，反射镜2的反射光路上布置有第一透镜3，第一透镜3安装于上下移动机构上，第一透镜3的输出光路的下方布置有水腔4，水腔4是由不锈钢金属制成的具有储水腔体的结构，其侧面设有一进水口7，上顶面和下底面的中心部位设有开孔，上顶面的开孔处固定一窗口镜片5，窗口镜片5为蓝宝石玻璃，下底面的开孔处固定一红宝石喷嘴6，红宝石喷嘴6具有50um的通孔，红宝石喷嘴6的下方设有用于放置金刚石的电动平台8；反射镜2的正上方依次布置有第二透镜9和相机10。由反射镜2和第一透镜3构成光学聚焦部分，用来聚焦激光，并调节焦点的上下位置。第二透镜9和相机10构成同轴影像部分，用来观测激光焦点的大小以及位置。具体应用时，皮秒激光器1输出的皮秒激光脉冲经反射镜2反射至第一透镜3，进而激光经水腔4上方的窗口镜片5透射，聚焦至下方的红宝石喷嘴6，由相机10观测激光焦点的大小以及位置，通过调节反射镜2的角度，使激光焦点与红宝石喷嘴6的喷嘴孔中心重合，激光从喷嘴孔中心透射出，第一透镜3可上下移动，聚焦激光并调节焦点的上下位置；外部去离子水经水泵加压后，经由水管注入水腔4，水压设定为1.5MPa，待水压稳定后，红宝石喷嘴6的喷嘴孔射出，形成极细(约50um)的射流水束；金刚石置于电动平台8上，金刚石与红宝石喷嘴6之间的距离为5mm，射流水束喷射至金刚石上；设置皮秒激光器1的工作参数：脉冲重复率200kHz，功率约20W，波长515nm，脉宽10ps；同时使电动平台8带动金刚石以0.5mm/s的速度沿Y方向匀速做往复运动，直至激光完全切开1.5mm厚的金刚石，往复次数约40次。加工完毕后，关闭激光，关闭水泵。综上所述，本技术基于超短脉冲水导激光，将高能量的超短激光脉冲耦合至极微细的高速水射流中，可突破光学聚焦焦深的限制，具有较长的可加工区间，实现对较厚材料的切割。同时，由于水射流柱直径极细(约50um)，可实现极高的切割精度，且对材料损耗较小。另外，超短脉冲加工对材料的热影响较小，而加工时因水射流的冷却作用可将热影响进一步减小，同时水流可去除加工时产生的热熔渣，从而实现高质量的金刚石薄片切割。基于超短脉冲水导激光可在金刚石上切出高质量的薄片，切割深度大于1mm，切割深宽比大于20。整体加工效率较高，对材料损耗较小。切割后无有毒有害物质排放，较为环保。需要说明的是：以上所述仅为本技术的优选实施方式，并非用以限定本技术的权利范围；同时以上的描述，对于相关
的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本技术所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其特征在于：在皮秒激光器(1)的光路输出端布置有反射镜(2)，反射镜(2)的反射光路上布置有第一透镜(3)，第一透镜(3)的输出光路的下方布置有水腔(4)，水腔(4)具有储水腔体，其侧面设有一进水口(7)，上顶面和下底面均有开孔，上顶面的开孔处固定一窗口镜片(5)，下底面的开孔处固定一红宝石喷嘴(6)，红宝石喷嘴(6)的下方设有用于放置金刚石的电动平台(8)；所述反射镜(2)的正上方依次布置有第二透镜(9)和相机(10)。

【技术特征摘要】
1.基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置，其特征在于：在皮秒激光器(1)的光路输出端布置有反射镜(2)，反射镜(2)的反射光路上布置有第一透镜(3)，第一透镜(3)的输出光路的下方布置有水腔(4)，水腔(4)具有储水腔体，其侧面设有一进水口(7)，上顶面和下底面均有开孔，上顶面的开孔处固定一窗口镜片(5)，下底面的开孔处固定一红宝石喷嘴(6)，红宝石喷嘴(6)的下方设有用于放置金刚石的电动平台(8)；所述反射镜(2)的正上方依次布置有第二透镜(9)和相机(10)。2.根据权利要求1所述的基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，程樗元，
申请(专利权)人：苏州德龙激光股份有限公司，江阴德力激光设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32