[发明专利]激光切割装置及其切割方法

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种激光切割装置、以及相应的激光切割方法。

背景技术

利用激光对加工对象进行切割已经是激光加工领域中常见工艺，传统的激光切割方式是将激光会聚于物体表面，当所用的激光功率比较大时，材料便发生熔化、气化、等离子化等物理及化学变化，当加工功率足够大时，加工对象即可沿着发生上述变化的位置断开，从而实现切割加工对象物的目的，这种方式所用到的激光器种类较多，如脉冲激光与连续激光。切割厚钢板时会使用最大激光平均功率达到千瓦甚至万瓦级的CO₂激光器。

这种方法的缺陷是，当被加工对象的精细度要求较高时，利用大功率激光器往往引入过多的热影响区域，无法满足应用要求。同时，从激光的聚焦特性来看，聚焦光斑较大时，焦深较长可以切割较厚的材料，但是大的聚焦光斑在加工过程中会引入过多的热量，导致很大的热影响区域，且大的光斑无法实现精细切割；如果选用较小的聚焦光斑，则焦深很浅，只能切割很薄的材料，这也限制了激光切割的应用范围。

有鉴于此，需要提供一种激光切割装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种激光切割装置，其可以在满足加工精细度要求的同时，对具有较大厚度的待加工物进行切割。

本发明的目的还在于提供一种激光切割方法。

为实现上述发明目的之一，本发明提供一种激光切割装置，所述激光切割装置包括：

激光发射模块，用于发出对于待加工物具有透射性波长的激光光束；

分光模块，将所述激光发射模块发出的激光光束分解为若干束；

发散角调节模块，其对应所述分光模块分解形成的若干束激光光束，并分别改变所述若干束激光光束的发射角；

合束模块，其将若干束经所述发散角调节模块改变发射角的激光光束合束为具有相同传播方向的激光光束；

聚焦透镜，其将经所述合束模块合束形成的激光光束进行会聚，从而在光轴上形成多个间距可调的焦点。

作为本发明的进一步改进，所述激光切割装置还包括功率调节模块，所述功率调节模块对应所述分光模块分解形成的若干束激光光束，并分别改变所述若干束激光光束的功率。

作为本发明的进一步改进，所述分光模块包括偏振分光镜或衍射分光镜，所述分解得到的若干束激光光束经所述功率调节模块调节后与原激光光束的能量分布及发射角相同。

作为本发明的进一步改进，所述分光模块分解得到的激光光束的数量大于2束，且小于16束。

作为本发明的进一步改进，所述发散角调节模块包括与所述分光模块分解得到的激光光束的数量对应的若干发散角调节单元，任一所述发散角调节单元包括一组凹凸透镜或一对凸透镜。

作为本发明的进一步改进，所述合束模块包括与所述若干发散角调节单元分别对应的若干合束镜。

作为本发明的进一步改进，所述激光切割装置还包括光路调节模块，所述光路调节模块将所述分光模块分解得到的若干激光光束的传播方向调节为大致平行。

作为本发明的进一步改进，所述聚焦透镜的数值孔径大于0.4。

为实现上述另一发明目的，本发明提供一种激光切割方法，该方法包括以下步骤：

针对待加工物选取具有合适投射率的激光光束；

将所述激光光束分解为若干束，并分别调节分解形成的若干束激光光束的发射角；

将经改变发射角的若干束激光光束合束为具有相同传播方向的激光光束，并会聚在光轴上形成具有间距的多个焦点；

将所述多个焦点导入待加工物的预定切割位置，在所述预定切割位置处形成高峰值功率密度柱状通道及应力梯度。

作为本发明的进一步改进，还包括：平面调节待加工物与所述多个焦点之间的相对位置，以实现待加工物预定形状的切割。

与现有技术相比，本发明提供的激光切割装置通过配合设置的激光发射模块、分光模块、发散角调节模块、合束模块、以及聚焦透镜，将发射的激光光束先分解为若干束，并分别对若干束激光光束调节发射角，接着将调节后的若干束激光光束合束为传播方向相同的激光光束，最后会聚在光轴上形成间距可调的多个焦点，该多个焦点在待加工物内部形成高峰值功率柱状通道及应力梯度，使材料分离，达到激光切割的目的，其加工精度高，且可满足较大厚度材料的加工需求。

附图说明

图1是本发明激光切割装置一具体实施方式的模块示意图；

图2是利用本发明激光切割装置切割钢化玻璃一实施例中，钢化玻璃的切面的电镜图；