[发明专利]一种激光切割装置和激光切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体地说，涉及一种激光切割装置和激光切割方法。

背景技术

现有技术中通常采用激光内聚焦切割的加工方法，对玻璃、半导体晶圆、蓝宝石和透明陶瓷等高硬脆性材料进行加工。激光内聚焦切割，是利用聚光透镜如物镜将平行的激光聚焦在待加工样品内部形成内部作用区，然后借助外力或热处理等，沿着内部作用区施加影响，实现待加工样品的最终切断分离。

如图1所示，平行的激光光束被物镜10会聚后，从空气中进入待加工样品11，由于入射角度的不同，因此，远离光轴o进入待加工样品11的光线的入射角较大、折射较强，在光轴o上靠近待加工样品11上表面的点A1处聚焦；而靠近光轴o进入待加工样品11的光线的入射角较小、折射较弱，在光轴o上远离待加工样品11上表面的点A2处聚焦，这就导致激光光束在待加工样品11内部聚焦不到同一点上，即产生了像差效应，从而使得激光聚焦能量分散，影响加工切割效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光切割装置和激光切割方法，以解决现有技术中被物镜聚焦后的激光光束在待加工样品内部不能聚焦到同一点上的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光切割装置，包括：激光光源和激光聚焦组件；

所述激光光源用于出射激光；

所述激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件；所述聚光元件和所述透光元件依次设置在所述激光光源的出光光路上；

所述激光聚焦组件用于将所述激光聚焦在待加工样品的待加工区域的同一点上。

优选的，在上述激光切割装置中，所述透光元件为片状的透明光学元件。

优选的，在上述激光切割装置中，所述透光元件的实际高度与基准透光元件的基准高度和一高度差成一预设关系；

所述高度差等于所述待加工样品的高度与所述激光的聚焦点所在平面的高度的差值。

优选的，在上述激光切割装置中，所述预设关系为n₁×c＝n₁×a-n₂×b；

其中，a为所述基准透光元件的基准高度，b为所述高度差，c为所述透光元件的实际高度，n₁为所述透光元件和所述基准透光元件的折射率，n₂为所述待加工样品的折射率。

优选的，在上述激光切割装置中，n₁＝n₂。

优选的，在上述激光切割装置中，所述聚光元件包括至少一个聚光透镜。

优选的，在上述激光切割装置中，还包括：

支撑所述待加工样品的支撑台；

控制所述支撑台在第一平面和/或第一方向移动的平台控制部件；

所述第一方向平行于所述激光光源的出光方向，且所述第一方向垂直于所述第一平面。

本发明还提供给了一种激光切割方法，应用于如上任一项所述的激光切割装置，所述激光切割方法包括：

激光光源出射激光；

激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上，以使所述激光沿着所述待加工样品的预设切割线对所述待加工区域进行切割。

优选的，在上述激光切割方法中，所述激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上包括：

采用具有所述实际高度的透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上。

优选的，在上述激光切割方法中，在采用具有所述实际高度的透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上之前，还包括：

采用具有所述基准高度的基准透光元件的激光聚焦组件将所述激光聚焦在同一点上；

根据所述基准透光元件的基准高度和所述高度差计算出所述透光元件的实际高度，所述高度差等于所述待加工样品的高度与所述激光的聚焦点所在平面的高度的差值。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的激光切割装置和激光切割方法，由于激光聚焦组件包括正球差的聚光元件和负球差的透光元件，且聚光元件和透光元件依次设置在激光光源的出光光路上，因此，透光元件的负球差与聚光元件的正球差相互抵消后，就能使得激光无像差聚焦在待加工样品待加工区域的同一点上，从而使得激光聚焦能量更加集中，进而使得激光的切割效果更好。

附图说明