一种透明介质材料加工处理装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种透明介质材料加工处理装置及系统，可以解决精密切割过程中的材料崩边问题，大大提高成品率，解决现有技术中成品率低的技术问题。成品率低的技术问题。成品率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种透明介质材料加工处理装置及系统


[0001]本技术涉及透明介质材料加工领域，尤其涉及一种透明介质材料加工处理装置及系统。

技术介绍

[0002]透明介质材料，是一系列光学元件，如透镜，光栅，波片，激光晶体，非线性变频及调制器件的重要基础原料。
[0003]上述材料的切割分离以机械切割和激光切割为主。激光切割方式能够解决机械切割存在的加工速度慢，工艺复杂，切割质量差等问题，但激光切割由于切割过程中介质材料暴露在空气中，材料边缘与空气接触，存在巨大的折射率差，使得介质材料未能均匀、有效地得到破坏，导致出现一定程度的崩边问题，造成激光加工过程中的成品率低，尤其是涉及高精度或介观尺度光学元件的加工过程。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术的目的在于提出一种透明介质材料加工处理装置及系统。
[0005]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]根据本申请的另一个方面，提供了一种透明介质材料加工处理装置，包括：
[0007]一开口槽；
[0008]所述开口槽底部放置有待加工的透明介质材料及与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料；
[0009]所述待加工的透明介质材料的边缘包裹或覆盖所述匹配液或半流动固体匹配材料。
[0010]可选的，所述边缘包裹或覆盖处理后的待加工的透明介质材料上方还覆盖其他透明介质材料，所述匹配液或半流动固体匹配材料与所述待加工的透明介质材料平面保持一致的高度。
[0011]根据本申请的另一个方面，还提供了另一种透明介质材料加工处理装置，包括：
[0012]移动平台、开口槽及待加工的透明介质材料，其中：
[0013]所述开口槽及待加工的透明介质材料位于所述移动平台上，
[0014]所述开口槽位于所述待加工的透明介质材料的待加工轨迹附近的部分边缘，且所述开口槽内填注与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料，
[0015]所述透明介质材料的待加工轨迹覆盖至所述开口槽内的所述匹配液或半流动固体匹配材料；
[0016]所述移动平台，接收加工的激光束对所述待加工的透明介质材料进行激光加工处理。
[0017]可选的，所述透明介质材料上方还覆盖其他透明介质材料，所述匹配液或半流动固体匹配材料与所述待加工的透明介质材料平面保持一致的高度。
[0018]根据本申请的另一个方面，还提供了一种透明介质材料加工处理系统，包括：
[0019]光束发生装置，用于产生加工处理的激光束；
[0020]移动平台，其上设有开口槽，所述开口槽内放置有与待加工的透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料；所述匹配液或半流动固体匹配材料对所述透明介质材料的边缘进行边缘包裹或覆盖；
[0021]所述移动平台，通过接收的激光束对所述待加工的透明介质材料进行激光加工处理。
[0022]其中，可选的，所述开口槽底部放置有待加工的透明介质材料及与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料；所述待加工的透明介质材料的边缘包裹或覆盖所述匹配液或半流动固体匹配材料。
[0023]可选的，所述开口槽及待加工的透明介质材料位于所述移动平台上，
[0024]所述开口槽位于所述待加工的透明介质材料的待加工轨迹附近的部分边缘，且所述开口槽内填注与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料，
[0025]所述透明介质材料的待加工轨迹覆盖至所述开口槽内的所述匹配液或半流动固体匹配材料。
[0026]可选的，所述光束发生装置包括皮秒激光器，角锥透镜，双远心系统，产生用于切割的高斯贝塞尔激光束；
[0027]和/或光束发生装置包括二氧化碳激光器，振镜和场镜，产生用于裂片的二氧化碳激光束；
[0028]和/或光束发生装置包括相位调制器，傅里叶变换透镜，产生满足特定加工功率/能量要求的激光束。
[0029]本方案提出的装置及系统，一个或多个方面具有如下一至多个技术效果：
[0030]通过折射率匹配一致的匹配液体或凝胶、树脂、匹配膏等半流动固体对待加工介质材料进行边缘包裹或者覆盖处理，能保持加工过程中待加工的透明介质材料边缘光场与其他加工位置处的一致性，进而解决精密加工过程，比如切割、裂片中的材料崩边问题，可以大大提高成品率，解决现有技术中成品率低的技术问题。本技术为避免切割过程中待加工介质材料边缘折射率突变导致高斯贝塞尔聚焦光斑发生畸变，选择与待加工材料折射率一致或相近的液体或半流动固体匹配材料，对待加工材料的边缘进行包裹或覆盖。待加工材料可以是玻璃，晶体，陶瓷或塑料等透明介质材料。同样边缘包裹(简称包边)处理，可以实现无损自裂片及周期性弯曲结构等其他加工处理，由于边缘处与待加工材料折射率一致，因此无论裂片还是弯曲结构其他加工都不会产生崩边情况，大大提高成品率，节约成本，提高生产效率。
[0031]本方案的一个或多个方面，用于匹配待加工材料折射率的液体或半流动固体匹配材料可以保持与待加工材料平面一致的高度。为避免精密切割过程中流动性较强的匹配液体在加工运动过程液面的晃动或没过待加工材料边缘，在待加工材料及匹配材料上方还可以盖上一片石英玻璃、蓝宝石等透明能卡住液体不流动的透明介质即可。
[0032]现有技术中主流的激光切割光源以高斯光束为主，焦深较短，而且存在一定锥度，需要不断改变焦点位置才能实现毫米级厚度的介质材料切割，严重制约了材料切割效率。本申请在切割加工处理时，采用贝塞尔光束，它是一种典型的无衍射光束，可以通过高斯光
束变换得到(贝塞尔
‑
高斯光束)，能够在数毫米范围维持焦斑不发生改变，而且中心焦点尺寸比传统高斯光束的聚焦光斑小一个数量级，十分适合微纳尺度的深孔加工和高精度材料切割。本申请还可以采用高斯贝塞尔光束，进一步辅助二氧化碳激光对切割区域进行照射，能够达到自动裂片效果。本申请还可以通过艾里激光束，马丢光束，余弦光束，抛物线光束等，以实现特定周期性形貌，特定切割断面形状的加工需求，可实现待加工的透明介质材料表面进行周期性弯曲结构等加工处理，并确保所加工材料边缘的完整性。
[0033]本技术实施例中，切割、裂片、特点需求等加工过程中待加工介质材料暴露在空气中，材料边缘与空气接触，存在巨大的折射率差，使得贝塞尔光束的聚焦光斑在介质边缘发生衍射和畸变，由于采用边缘包裹或者覆盖匹配材料，使得待加工材料边缘能均匀、有效地得到破坏，后续裂片过程中避免出现崩边问题，大大提高激光加工过程中的成品率，尤其是涉及高精度或介观尺度光学元件的加工过程。
[0034]本技术可以克服高斯贝塞尔光束在透明介质材料裂片过程中由于介质材料边缘聚焦光场畸变而导致裂片工艺中存在的崩边问题，提出通过折射率匹配，保持切割过程中介质材料边缘贝塞尔光场与其他切割位置处的一致性，维持待加工材料边缘激光光场不发生畸变，实现边缘无损裂片，同样，可以实现周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明介质材料加工处理装置，其特征在于，包括：一开口槽；所述开口槽底部放置有待加工的透明介质材料及与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料；所述待加工的透明介质材料的边缘包裹或覆盖所述匹配液或半流动固体匹配材料。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述边缘包裹或覆盖处理后的待加工的透明介质材料上方还覆盖其他透明介质材料，所述匹配液或半流动固体匹配材料与所述待加工的透明介质材料平面保持一致的高度。3.一种透明介质材料加工处理装置，其特征在于，包括移动平台、开口槽及待加工的透明介质材料，其中：所述开口槽及待加工的透明介质材料位于所述移动平台上，所述开口槽位于所述待加工的透明介质材料的待加工轨迹附近的部分边缘，且所述开口槽内填注与所述透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料，所述透明介质材料的待加工轨迹覆盖至所述开口槽内的所述匹配液或半流动固体匹配材料；所述移动平台，接收加工的激光束对所述待加工的透明介质材料进行激光加工处理。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述透明介质材料上方还覆盖其他透明介质材料，所述匹配液或半流动固体匹配材料与所述待加工的透明介质材料平面保持一致的高度。5.一种透明介质材料加工处理系统，其特征在于，包括：光束发生装置，用于产生加工处理的激光束；移动平台，其上设有开口槽，所述开口槽内放置有与待加工的透明介质材料的折射率匹配的匹配液或半流动固体匹配材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文雄，黄海洲，刘华刚，吴鸿春，陈崇滨，翁文，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：新型
国别省市：