[实用新型]一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备

说明书

本实用新型公开一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备，包括机架、电源、光学传输系统、机械控制系统、成像系统、吸尘系统、温度系统及控制系统；电源机架上；光学传输系统包括激光电源、激光器、扩束镜、45度反射镜、切割头；机械控制系统包括升降台、夹具、二维工作台；激光器采用红外皮秒激光器；所述光学传输系统、机械控制系统、成像系统、吸尘系统、温度系统、电源与控制系统电连接。本实用新型采用超快、极高峰值功率的皮秒激光实现材料的冷加工，通过原子核间产生库仑力进行原子级加工，不产生熔融物、碳化、氧化或其它复杂化合物，切面干净平齐，无微裂纹。

技术领域

本专利涉及激光加工技术等领域，特别涉及一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备。

背景技术

钻石是钻石原石只有经过切磨和加工之后而形成的，因此，对于钻石的切磨及加工方式影响到钻石的光彩和质量，并在在切磨及加工过程中还需尽量保持钻石的最大重量，并减少瑕疵。现有技术中对于钻石的加工过程包括设计、标记、切割、粗磨和抛光几个步骤。就切割这一步骤而言，目前常用的方法为转盘片切割，钻石由粘附在转盘片上的其它钻石或钻石粉末进行机械加工，在加工过程中—部分钻石变成了钻石粉末。而传统的加工方法，加工精度差，材料损耗大，操作复杂，无法获得理想比例和数目的钻石，需要考虑钻石本身的生长方向及钻石在加工过程中的机械性能。

激光加工是国内外激光应用中最大的项目，也是对传统产业改造的重要手段，主要实现对各种材料的切割、焊接、熔覆、打孔、雕刻和热处理等。激光加工作为近十年来发展起来的多学科交叉应用技术，在计算机技术、材料科学、激光技术、数控技术以及检测技术充分发展的基础上，发展的材料加工方法。由于钻石材料本身的脆性，红外激光的长时间的照射所产生的热应力容易使钻石材料产生不规则裂纹。355nm紫外光因功率受限也很难使石英材料的化学键发生断裂。而超快激光，具有更高的峰值功率和脉冲频率，是钻石切割光源的不错选择。现有的激光切割技术大部分切割速度缓慢且耗时，且不能符合量产需求的问题，和经激光束所切割出的表面亦存在有光洁度不佳，这些问题是本领域技术人员亟待解决的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备，本实用新型采用超快、极高峰值功率的皮秒激光实现材料的冷加工，通过原子核间产生库仑力进行原子级加工，不产生熔融物、碳化、氧化或其它复杂化合物，切面干净平齐，无微裂纹。

本实用新型中的一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备，具体包括机架、电源、光学传输系统、机械控制系统、成像系统、吸尘系统、温度系统及控制系统；电源(3)机架上；光学传输系统包括激光电源(4)、激光器(7)、扩束镜(8)、45度反射镜(11)、切割头(13)；机械控制系统包括升降台(12)、夹具(14)、二维工作台(15)；激光器(7)采用红外皮秒激光器；所述光学传输系统、机械控制系统、成像系统、吸尘系统、温度系统、电源与控制系统电连接。

进一步地，机架(17)设置有上下两层，机架上层设置有可用于工件切割的通孔结构。

进一步地，激光电源(4)设置于机架上层，激光电源(4)与激光器(7)电连接；激光器(7)设置于机架的上层，激光器(7)前端安装有扩束镜(8)；45度反射镜(11)通过支架设置于机架上，激光器(7)、扩束镜(8)及45度反射镜(11)设置于同一水平线上。

进一步地，二维工作台(15)设置于机架(17)的下层，二维工作台(15)上安装有夹具，夹具设置于通孔结构的正下方；切割头(13)通过升降台(12)安装于机架的上层。

进一步地，成像系统包括CCD(9)、CCD镜头(10)，成像系统通过支架安装于机架上层，并位于通孔结构上方。

进一步地，吸尘系统包括吸尘器(2)及洗尘管(6)，吸尘器设置于机架的下层，洗尘管的下端与吸尘器相连接，洗尘管的上端延伸设置于工件切割工位处。