[发明专利]一种激光切割装置和切割方法

说明书

本发明提供了一种激光切割装置和切割方法，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。由于贝塞尔光束的聚焦光束并不是V形光束，而是直径小、焦深长、准直精度高的聚焦光束，因此，与高斯光束相比，采用贝塞尔光束切割的待切割样品的边缘锥度较小，更有利于切割后的待切割样品的应用。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，更具体地说，涉及一种激光切割装置和切割方法。

背景技术

作为一种耐高温、耐磨、耐腐蚀的高硬度透明材料，蓝宝石已经广泛应用在平板显示、智能手机屏幕和摄像头保护镜片等消费电子行业。由于蓝宝石的莫氏硬度较高，仅次于金刚石，因此，采用传统刀轮加工蓝宝石时，会导致蓝宝石的边缘崩边较大，且对刀轮的磨损损耗也较大。

基于此，现有技术中公开了一种激光切割蓝宝石的方法，如图1所示，皮秒激光器10输出的激光束经高速位移扫描振镜11反射后，经平场镜12聚焦在蓝宝石13表面，之后聚焦光束沿预设切割线重复运动并逐渐刻蚀蓝宝石13，使得蓝宝石13完全切透分离。由于在高峰值功率的皮秒激光束的照射下，蓝宝石13的温度会迅速升高至气化温度，使得蓝宝石材料以气体的形式从蓝宝石13表面逸出，因此，不容易导致蓝宝石13出现边缘崩边大的问题。

但是，由于皮秒激光器10输出的激光束为高斯光束，而高斯光束具有能量分布中心大、边缘小的特性，即聚焦光束为V形光束，因此，会不可避免地造成蓝宝石13正对激光束表面的切割尺寸L₁大于背对激光束表面的切割尺寸 L₂，从而导致蓝宝石13的切割断口呈现上底大、下底小的梯形分布，进而导致蓝宝石13的切割边缘的锥度较大，其锥度α在10°～16°之间，不利用切割后的蓝宝石13的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光切割装置和切割方法，以解决现有的激光切割方法导致的蓝宝石的切割边缘锥度较大的问题。

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，包括第一激光器以及依次设置在所述第一激光器出光光路上的光束整形系统和第一聚光镜，所述第一激光器为皮秒激光器；

所述第一激光器用于出射第一激光，所述第一激光为高斯光束；

所述光束整形系统用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；

所述第一聚光镜用于将所述贝塞尔光束聚焦到待切割样品的待切割区域，以使所述贝塞尔光束对所述待切割区域进行预切割。

优选地，所述光束整形系统包括依次设置在所述第一激光器出光光路上的轴锥棱镜、扩束镜和第二聚光镜；

所述轴锥棱镜用于将所述高斯光束转换为贝塞尔光束；

所述扩束镜用于对所述贝塞尔光束进行扩束；

所述第二聚光镜用于对所述贝塞尔光束进行聚焦。

优选地，还包括运动平台；

所述运动平台用于支撑所述待切割样品，并带动所述待切割样品沿预设轨迹运动，以使所述贝塞尔光束在所述待切割区域形成多条预切割线。

优选地，还包括第一控制器；

所述第一控制器用于控制所述第一激光器照射在相邻的两条预切割线的光束的间隔时间等于所述运动平台带动所述待切割样品在所述相邻的两条预切割线之间的运动时间，以使任意两条相邻的预切割线之间的距离相等。