一种玻璃的激光切割方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃切割方法，提供一激光装置，激光装置的具有第一波长的信号光和第二波长的泵浦光，其特征在于：残留泵浦光的能量大于泵浦光总能量的15%，采用波长分光器件将出射激光束分成两束，被分离的残留泵浦光经过一偏移光路后与出射信号光束形成平行光束，出射信号光束和残留泵浦光束分别聚焦在待加工玻璃上，聚焦后的激光光斑沿切割路径扫描待加工玻璃，残留泵浦光束的聚焦光斑在扫描方向上位于出射信号光束的聚焦光斑的后侧，由出射信号光束在玻璃中形成微裂纹，随后残留泵浦光束使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，实现对玻璃的切割。本发明专利技术只需要一个激光光源在一道工序中即能完成对玻璃的切割。中即能完成对玻璃的切割。中即能完成对玻璃的切割。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃的激光切割方法


[0001]本专利技术涉及一种激光加工方法，具体涉及一种利用激光对玻璃进行加工的方法。

技术介绍

[0002]在消费电子、半导体、新能源、精密光学、航空航天等领域，玻璃材料因为其透光率高、强度好、耐磨损以及特殊的光电功能特性，得到广泛应用。随着高端应用对玻璃加工的效率、精度和成品率提出更高的要求，激光加工逐渐取代传统玻璃机械加工方法。
[0003]就激光玻璃切割工艺而言，常用的方法包括隐切法、成丝切割法等。这些方法通常分为两个工艺步骤，即首先采用激光在材料上形成微裂纹（激光切割步骤），然后让微裂纹受控制地扩展，从而分开待切割的玻璃材料（裂片步骤）。其中的裂片步骤，可以是机械裂片，或者采用另外一台CO2激光加热裂片等。
[0004]这类加工方法中，由于具有切割和裂片两道加工工序，需要采用两个激光光源，或者对于裂片工序采用机械裂片、热裂片的方法进行加工，工艺步骤较多，设备结构相对复杂，降低了系统的自动化程度，工艺流程也较长。
[0005]中国技术专利 CN218058824U公开了一种龙门式双平台玻璃切割裂片一体化设备，包括机架组件，所述机架组件顶部的两端均设置有Y轴直线模组，所述机架组件的顶部且位于Y轴直线模组的外侧固定有龙门架组件，所述龙门架组件的顶部安装有皮秒切割光路和裂片光路，且所述皮秒切割光路位于裂片光路的一端，所述龙门架组件的两侧均设置有X轴之间模组，其中一个所述X轴之间模组远离龙门架组件的一侧装配有Z轴切割组件，其中另一个所述X轴之间模组远离龙门架组件的一侧装配有Z轴裂片组件。该技术方案通过设置双平台，将切割组件和裂片组件分别布置在两个平台上，一个平台在进行切割的同时，另一个平台可以进行裂片，由此组合工艺流程，可以缩短玻璃运送时间，并通过工艺时间复用加快加工速度。但是，该方案仍然需要设置两个激光光源，并且对于每一玻璃来说，还是需要分别进行切割和裂片两个工序。

技术实现思路

[0006]本专利技术的专利技术目的是提供一种玻璃切割方法，采用一个激光光源，在一道工序中完成激光切割、裂片操作，以降低系统复杂度，提高激光切割效率。
[0007]为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种玻璃切割方法，提供一激光装置，所述激光装置的具有第一波长的信号光和第二波长的泵浦光，泵浦光在放大器中被吸收转换为信号光，出射激光束由信号光和未吸收的残留泵浦光构成，所述残留泵浦光的能量大于泵浦光总能量的15%，采用波长分光器件将出射激光束分成两束，分别为出射信号光束和残留泵浦光束，被分离的残留泵浦光经过一偏移光路后与出射信号光束形成平行光束，出射信号光束和残留泵浦光束分别聚焦在待加工玻璃上，聚焦后的激光光斑沿切割路径扫描待加工玻璃，残留泵浦光束的聚焦光斑在扫描方向上位于出射信号光束的聚焦光斑的后侧，由出射信号光束在玻璃中形成微裂纹，随后残留泵浦光束使玻璃中的微裂纹受控
制地扩展，实现对玻璃的切割。
[0008]上述技术方案中，偏移光路可以通过设置一具有一定厚度的光学玻璃片实现，光学玻璃片双面可涂覆增透膜。例如光学玻璃片的厚度可以是5mm，并可以0～10度范围内旋转，以调节光斑聚焦位置。
[0009]优选的技术方案，在扫描切割路径的过程中，残留泵浦光束的聚焦光斑比出射信号光束的聚焦光斑落后20ms照射在待加工玻璃的同一位置上。
[0010]上述技术方案中，所述第一波长为1020nm～1080nm，所述第二波长为910nm～980nm。
[0011]上述技术方案中，初始信号光由种子激光源提供，所述种子激光源为纳秒或皮秒量级的脉冲激光发生器。
[0012]优选的技术方案，所述种子激光源是由电调制半导体激光直接产生的脉冲，或者是经由色散元件展宽至数百皮秒脉宽的宽光谱的飞秒锁模激光脉冲。
[0013]上述技术方案中，所述种子激光源的输出平均功率小于2瓦。
[0014]本专利技术可以采用910纳米～980纳米的半导体激光器作为泵浦源，泵浦稀土镱离子掺杂的光纤，构成放大器，对种子激光光源的功率进行放大。
[0015]所述放大器，可以是单级放大器，也可以是由多个放大器级联而成的多级放大结构。在这些放大器中，910纳米～980纳米的泵浦激光并不能被完全吸收并转换为1020纳米～1080纳米的信号光。根据末级放大器的设计，其将会有大于15%的能量不能被吸收，而随着信号光共同在输出光纤中继续传输。
[0016]上述技术方案中，可以将待加工玻璃放置在一载物平台上，控制载物平台在平面内移动，实现聚焦光斑沿扫描路径的运动。
[0017]或者，通过对激光聚焦光路的控制，例如通过振镜或者通过光学头的机械运动，实现聚焦光斑沿扫描路径的运动。
[0018]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1、由于泵浦吸收效率的关系，光纤激光器中的短波长泵浦光无法被全部吸收，该能量在现有技术中成为废热被冷却系统带走，本专利技术创造性地对残留泵浦光进行了利用，由主输出激光在玻璃中形成微裂纹，利用残留泵浦光使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，从而只需要一个激光光源在一道工序中即能完成对玻璃的切割。
[0019]2、本专利技术对出射激光束进行了波长分束，由此，可以用偏移光路对残留泵浦光的聚焦光斑位置进行调节而不影响信号光，不受激光放大器对泵浦功率的制约。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例的切割装置示意图；图2是实施例中分光偏移部分的示意图。
实施方式
[0021]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例一：一种玻璃的激光切割方法，采用图1所示的装置实现。参见图1和图2所示，包括由激光种子源1、激光预放大器3、激光主放大器5、泵浦半导体激光器2、4构成的激
光装置，由二色镜6、9、45度反射镜7、8构成的分束合束装置，45度反射镜10用于改变激光出射方向，振镜11、场镜12控制激光聚焦位置，待切割玻璃13放置在载物平台14上。
[0022]本实施例中，激光种子源1输出1030nm波长的红外激光，其重复频率1MHz，脉宽10ps，功率50mW。半导体激光器2输出976nm激光，在激光预放大器3（光纤放大器）中将种子源1输出的激光放大至500mW，半导体激光器4输出150W的976nm激光，在激光主放大器5中将1030nm的皮秒激光放大至60W，该信号光透过二色镜6并继续在光路中传输。激光主放大器5并未完全吸收半导体激光器4输出端全部激光，残留有50W的976nm激光被二色镜反射进入反射镜7，并继续在光路中传输。反射镜7、8之间设置偏移光路，对残留的50W功率976nm激光的方向进行平移，例如，偏移光路可以采用厚度5mm的双面具有增透膜的光学玻璃片16，其角度在0
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10度范围内旋转，使得信号光和泵浦光聚焦在样品上的不同位置。激光器输出的50W的976nm残留泵浦激光和60W的1030nm皮秒激光经过二色镜9分别反射和透射后形成平行光束，并通过反射镜10进入振镜11和场镜12，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃切割方法，提供一激光装置，所述激光装置的具有第一波长的信号光和第二波长的泵浦光，泵浦光在放大器中被吸收转换为信号光，其特征在于：出射激光束由信号光和未吸收的残留泵浦光构成，所述残留泵浦光的能量大于泵浦光总能量的15%，采用波长分光器件将出射激光束分成两束，分别为出射信号光束和残留泵浦光束，被分离的残留泵浦光经过一偏移光路后与出射信号光束形成平行光束，出射信号光束和残留泵浦光束分别聚焦在待加工玻璃上，聚焦后的激光光斑沿切割路径扫描待加工玻璃，残留泵浦光束的聚焦光斑在扫描方向上位于出射信号光束的聚焦光斑的后侧，由出射信号光束在玻璃中形成微裂纹，随后残留泵浦光束使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，实现对玻璃的切割。2.根据权利要求1所述的玻璃切割方法，其特征在于：在扫描切割路径的过程中，残留泵浦光束的聚焦光斑比出射信号光束的聚焦光斑落后20ms照射在待加工玻璃的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李夏，张维哲，蒋仕彬，
申请(专利权)人：杭州银湖激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：