[实用新型]一种透明塑料内雕装置

说明书

技术领域

本实用新型属于加工领域，涉及一种利用激光对透明有机塑料进行内部雕刻的装置。

背景技术

目前，利用波长为532nm的脉冲激光对石英玻璃等玻璃类材料进行内雕已经被广泛的应用在三维图像显示、灯光照明和高档装饰品等领域。由于玻璃类材质的质地较脆，价格也相对昂贵，在如导光板、薄型材料以及需要弯折的器件等很多领域中无法使用，在工业应用中也难以发挥透明材料内雕的优点。

有机透明塑料如亚克力(PMMA)、聚丙烯塑料(PC)、聚对苯二甲酸(PET) 等在包装、显示和构造件等方面有十分重要的用途，但有机塑料的内部加工(内雕) 一直没有适合工业化应用的解决方案。在透明材料内部实现内雕加工，对激光束有两个方面的要求，一个要求是激光束必须可以深入到透明材料内部，另一个要求是在特定位置，激光束可以和透明材料产生相互作用，改变透明材料的折射率，实现所谓的内雕。一般有两种基本途径可以改变有机透明塑料的折射率，一种方法利用强光场，使有机塑料的瞬间气化，从而产生空洞，形成内雕的效果。但由于强光场的产生依赖于飞秒激光器，但飞秒激光器的价格昂贵、结构复杂和维护困难，短时间内还难以被大面积的推广应用，这种方法目前还只是在实验室中使用；另一种是利用加热的办法，使透明塑料重新凝结，由应力结构导致的凝结区与周围的塑料会产生折射率差异。对于依赖热效应进行加工的有机塑料来说，目前常用激光器的输出波长一般在1微米附近，例如Nd:YAG激光器或者掺镱光纤激光器，有机透明塑料对其吸收很少，无法直接加工，而CO₂激光器的输出波长在10微米附近，有机透明塑料对其吸收过大，只能用在有机塑料的表面加工。

因此，针对现有使用的壳体的不足之处，有必要提供一种可以实现有机透明塑料内部雕刻的加工装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种透明塑料内雕装置，能够实现对有机塑料的内部雕刻。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种透明塑料内雕装置，包括用于承载透明有机塑料样品8的平移台9，计算机控制系统5以及受控于计算机控制系统5的激光器1、调焦系统3、光束扫描系统4，其特征在于，所述激光器1产生的激光的波长为1.9微米～2.1微米，沿激光光束出射方向，依次排布分光系统2、调焦系统3、光束扫描系统4，激光光束经分光系统2分光后通过调焦系统3和光束扫描系统4对激光光束进行聚焦控制，最后作用于透明有机塑料样品8上实现透明塑料的内雕。

进一步的，所述激光器1为连续掺铥光纤激光器或者脉冲掺铥光纤激光器。

进一步的，所述分光系统2前还设置有准直系统，所述准直系统包括从左至右依次设置的半月透镜21和凸透镜22，所述凸透镜22前后表面分别镀有增透膜。

进一步的，所述分光系统2包括平行设置的第一棱镜23和第二棱镜24，所述第一棱镜23和第二棱镜24的前表面分别镀有反射膜。

进一步的，所述第一棱镜23的前表面镀有对激光波长50％反射率的反射膜，所述第二棱镜24的前表面镀有激光波长的全反膜。

进一步的，所述调焦系统3由三个以上的光学透镜组成或由可变焦透镜组成或由可变焦反射镜组成。

进一步的，所述光束扫描系统4包括两组正交的第一转动反射镜振镜41和第二转动反射镜振镜42、F-theta镜43和伺服控制卡44。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的透明塑料内雕装置,通过激光器产生2微米左右的激光，可以对透明塑料进行内部雕刻；并且通过调焦系统和光束扫描系统，实现对焦距的精确控制，保证聚焦光斑的尺寸和形状不会发生严重变形。

附图说明

图1为本实用新型透明塑料内雕系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型透明塑料内雕系统中准直系统和分光系统的结构示意图；

图3为本实用新型透明塑料内雕系统中光束扫描系统的结构示意图；

图4为本实用新型激光内雕的温度变化图；

图5为本实用新型优选实施例一的整体结构示意图；

图6为图5实施例一中的光束扫描系统结构示意图；

图7为本实用新型优选实施例二的整体结构示意图。

图中：

1:激光器 2:分光系统 21：半月透镜 22：凸透镜

23：第一棱镜 24：第二棱镜 3:调焦系统 31：第一凸透镜

32：凹凸透镜 33：第二凸透镜 34：凹面反射镜 35：凸面反射镜