[实用新型]一种透明材料的加工装置

说明书

本实用新型公开了一种透明材料的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜和焦点调整机构组成，其特征在于：所述绿光脉冲串激光器主要由输出波长在1020纳米～1090纳米之间的脉冲串种子激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲串种子激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光脉冲串；所述绿光经聚焦透镜聚焦在透明材料的待加工位置，所述透明材料采用机械夹具夹持，所述机械夹具连接在固定式工作平台或者移动平台上。本实用新型提高了加工速度。

技术领域

本实用新型涉及一种透明材料的加工装置，具体涉及一种用于透明材料的激光加工装置。

背景技术

玻璃和蓝宝石透明材料已经成为了人们日常生活中不可缺少的一部分，随着经济的发展，对玻璃制品的需求量与日俱增。在玻璃和蓝宝石的生产工业中，玻璃和蓝宝石加工是一个十分重要环节。

一般来说，玻璃和蓝宝石加工（冷加工）主要包括抛光、切割、钻孔、雕刻、磨边等。为了工业化实现上述玻璃和蓝宝石加工的目的，现有技术中采用的加工方法主要有机械加工方法、化学加工方法（主要用于抛光和刻蚀）、高压水射流加工方法（主要用于切割和钻孔）和激光加工方法。在这当中，激光加工方法在加工速度和自动化程度方面都要远远优于其它的方法。

传统的激光玻璃和蓝宝石加工运用的是波长在10.6μm附近的CO₂激光器，其输出功率一般需要达到100W以上。CO₂激光器加工玻璃和蓝宝石是通过激光入射使玻璃受热后发生断裂而实现的。以平板玻璃的切割为例，将CO₂激光器发出的激光束聚焦到平板玻璃上，高功率的激光使得玻璃在激光的焦点位置受热发生断裂，裂缝向玻璃的上下表面延伸从而完成切割。在受热切割的过程中，通常需要使用淬火嘴将冷水或冷气喷射到切割道上，使玻璃裂开。这种方法切割精度较低，同时难以加工复杂图形。

运用波长在532nm附近（绿光）的脉冲输出自由空间固体激光器进行玻璃和蓝宝石加工可以达到更好的加工效果。与传统的CO₂激光器不同，这种绿光激光器是通过微爆破的方式实现玻璃加工的。同样以平板玻璃的切割为例，通过3D扫描振镜可以使绿光激光的焦点在竖直方向上移动，在激光焦点经过的地方，玻璃会发生微米量级的爆破，这种微小损伤在竖直方向上叠加从而实现了精度更高的切割。

然而，上述的这种绿光激光器在玻璃和蓝宝石加工方面还存在着一些缺陷。首先，自由空间的固体激光器并不稳定。这是因为，自由空间的固体激光器的内部是通过反射镜片来控制光路的，当外部环境出现一定的振动或其它干扰则会在一定程度上影响激光的输出。其次，现有的这种自由空间固体的绿光激光器输出脉冲的频率是无法突破100KHz的（当脉冲重复频率增加到接近100KHz或高于100KHz时，输出脉冲的宽度将会增加）。这也限制了利用此类绿光激光器实现更快速度的玻璃和蓝宝石加工。玻璃和蓝宝石激光加工的效率受到限制，加工速度受限制就意味着加工成本比较高。

因此，需要设计一种新的透明材料的加工装置，在保证加工精度的前提下，提高加工速度。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种透明材料的加工装置，以克服现有技术中加工速度受限的问题，提高激光透明材料加工的精度和速度。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种透明材料的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜和焦点调整机构组成，所述绿光脉冲串激光器主要由输出波长在1020纳米～1090纳米之间的脉冲串种子激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲串种子激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光脉冲串；所述绿光经聚焦透镜聚焦在透明材料的待加工位置，所述透明材料采用机械夹具夹持，所述机械夹具连接在固定式工作平台或者移动平台上。