用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供一种用于高斯光束整形的光学机构，包括：第一透镜和准直结构，所述第一透镜用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，所述准直结构用于对所述线性光束进行准直，使其光束截面为线性光斑，且所述线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；所述第一透镜包括第一入射面和第一出射面，所述第一入射面的曲率半径为正，圆锥系数为负，所述第一出射面为平面。由于采用新型的CO Laser（一氧化碳激光器），搭配线性光束的光学机构，大大提升了超薄玻璃的切割品质及切割强度，为超薄玻璃高强度要求的应用场景提供激光切割的工艺解决方案，并且，光学机构结构简单，大大降低了成本。大大降低了成本。大大降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺


[0001]本专利技术涉及超薄玻璃切割加工
，具体而言，涉及一种用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺。

技术介绍

[0002]本文提到的超薄玻璃，指厚度在0.1mm以下的玻璃，在其切割领域，目前基本上是使用激光切割或叠片刀轮切割的方式来完成；激光切割一般使用红外（飞秒或皮秒）激光整形为贝塞尔光束，采用该种切割方案的话，在切割后，正面切割品质较差，存在一定程度的崩边，断面粗糙，大大降低了超薄玻璃产品的强度。在一些如折叠屏的应用场合，以上工艺方案并不能满足产品需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺，用以改善切割品质，提升超薄玻璃产品强度。
[0004]本专利技术提供的一种用于高斯光束整形的光学机构，包括：第一透镜和准直结构，所述第一透镜用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，所述准直结构用于对所述线性光束进行准直，使其光束截面为线性光斑，且所述线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；所述第一透镜包括第一入射面和第一出射面，所述第一入射面的曲率半径为正，圆锥系数为负，所述第一出射面为平面。
[0005]作为优选的技术方案，所述准直结构包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的轴线与水平方向平行，所述第三透镜的轴线与竖直方向平行。
[0006]作为优选的技术方案，所述线性光束的长度为l，所述l受所述第一出射面到第二透镜的第二入射面的距离L、第一透镜的厚度H以及扇形发散角
Ѳ
的约束，约束公式为：。
[0007]作为优选的技术方案，所述扇形发散角为15
°
～30
°
；所述第一入射面的曲率半径为0.4～0.8，圆锥系数为
‑
3.2～
‑
10。
[0008]作为优选的技术方案，射入所述第一透镜的高斯光束的直径为0.78
±
0.02mm。
[0009]作为优选的技术方案，所述线性光束长度为16mm，宽度为0.3mm。
[0010]还提供一种超薄玻璃激光切割系统，包括激光源、反向激光扩束镜；所述激光源用于输出高斯光束，所述反向激光扩束镜用于将所述高斯光束的直径调整为预设值；所述激光切割系统还包括如上所述的用于高斯光束整形的光学机构。
[0011]作为优选的技术方案，所述激光源为一氧化碳激光器。
[0012]作为优选的技术方案，所述激光切割系统还包括用于改变所述高斯光束的传播方向的反射镜。
[0013]还一种超薄玻璃的激光切割工艺，包括：方向调整步骤，将高斯光束射入反射镜表面，反射后的高斯光束与超薄玻璃加工面垂直；光束整形步骤，用第一透镜对射入的高斯光束进行整形，然后射出扇形发散的线性光束，再依次经过第二透镜和第三透镜进行准直，使其光束截面为线性光斑，且线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；位置校准步骤，调整超薄玻璃或线性光束的位置，使线性光束的位置与超薄玻璃上的切割线平行。
[0014]作为优选的技术方案，所述位置校准步骤包括：使用高精度的相机或者激光传感器识别超薄玻璃产品的位置，生成产品位置坐标；使用激光光斑采集器或者光束分析仪采集线性光斑的位置，生成线性光斑位置坐标；根据产品位置坐标和线性光斑位置坐标，调整超薄玻璃或线性光束的位置，使线性光束的位置与超薄玻璃上的切割线平行。
[0015]作为优选的技术方案，在所述光束整形步骤之前，还包括直径调整步骤：用反向激光扩束镜将高斯光束的直径调整为预设值；所述预设值为0.78
±
0.02mm。
[0016]作为优选的技术方案，所述超薄玻璃的厚度小于0.1mm。
[0017]综上所述，由于采用新型的CO Laser（一氧化碳激光器），搭配线性光束的光学机构，大大提升了激光切割超薄玻璃的品质及切割强度，为超薄玻璃高强度要求的应用场景提供激光切割的工艺解决方案，并且，光学机构结构简单，大大降低了成本。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例一的光学机构的示意图；图2为本专利技术实施例一的第二透镜与第三透镜的位置关系示意图；图3为本专利技术实施例一的线性光束沿长度方向的能量分布的示意图；图4为本专利技术实施例二的激光切割系统的示意图；图5为本专利技术实施例三的激光切割工艺流程图；图标：1为激光源、2为反射镜、3为反向激光扩束镜、4为光学机构、5为超薄玻璃、6为线性光束、7为切割线、8为第一透镜、9为第二透镜、10为第三透镜、81为第一入射面、82为第一出射面、91为第二入射面、92为第二出射面、101为第三入射面、102为第三出射面。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0021]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。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。
[0022]专利技术人在日常研究中发现，现有的超薄玻璃切割基本上是使用激光切割或叠片刀轮切割的方式来完成；在切割后，正面切割品质较差，存在一定程度的崩边，断面粗糙，大大降低了超薄玻璃产品的强度。在一些如折叠屏的应用场合，以上工艺方案并不能满足产品需求。
[0023]基于此，专利技术人提出一种用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺。概括的说，使用CO Laser（一氧化碳激光器），其出射光束为高斯光束，中心波长5.5
ꢀ±
0.25um，频率0
‑
200kHz，之后借助光学机构对CO Laser的高斯光束进行整形，将高斯光束整形为均匀的线性光束进行加工，需要注意的是，由于水对CO Laser（一氧化碳激光）吸收率较高，必须使用全封闭光路搭配干燥空气去除水分。以下通过实施例对本专利技术的光学机构、激光切割系统及工艺进行具体说明。
[0024]实施例一如图1、图2、图3所示，本实施例提出一种用于高斯光束整形的光学机构，包括：第一透镜8和准直结构。
[0025]其入射光束为0.78
±
0.02mm（ 1/e2)的高斯光束，所述第一透镜8用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，线性光束长度随光束传播距离而变化；所述第一透镜8包括第一入射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，包括：第一透镜和准直结构，所述第一透镜用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，所述准直结构用于对所述线性光束进行准直，使其光束截面为线性光斑，且所述线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；所述第一透镜包括第一入射面和第一出射面，所述第一入射面的曲率半径为正，圆锥系数为负，所述第一出射面为平面。2.根据权利要求1所述的用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，所述准直结构包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的轴线与水平方向平行，所述第三透镜的轴线与竖直方向平行。3.根据权利要求2所述的用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，所述线性光束的长度为l，所述l受所述第一出射面到所述第二透镜的第二入射面的距离L、第一透镜的厚度H以及扇形发散角
Ѳ
的约束，约束公式为：。4.根据权利要求3所述的用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，所述扇形发散角为15
°
～30
°
；所述第一入射面的曲率半径为0.4～0.8，圆锥系数为
‑
3.2～
‑
10。5.根据权利要求1所述的用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，射入所述第一透镜的高斯光束的直径为0.78
±
0.02mm。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述的用于高斯光束整形的光学机构，其特征在于，所述线性光束长度为16mm，宽度为0.3mm。7.一种超薄玻璃激光切割系统，其特征在于，包括激光源、反向激光扩束镜；所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张满强，金奉渊，李琰，曾志刚，夏菁，
申请(专利权)人：拓米成都应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：