[发明专利]用于借助于UKP激光射束对接焊接两个工件的方法以及所属的光学元件

说明书

在一种用于借助于脉冲激光射束(3)、尤其UKP激光射束对接焊接两个尤其板状的工件(2)的根据本发明方法，所述激光射束聚焦到所述工件材料中，以便使所述两个工件(2)在其接合面(8)的区域中局部地熔融，被聚焦到所述工件材料中的激光射束(3)的激光焦点(F)横向于、尤其垂直于接合面(8)运动，以便在所述接合面(8)的区域中产生焊缝(10subgt;1/subgt;,10subgt;2/subgt;)。

技术领域

本发明涉及一种用于借助于至少一个脉冲激光射束、尤其UKP激光射束对接焊接两个尤其板状的工件的方法，所述激光射束聚焦到工件材料中，以便使两个工件在它们的接合面的区域中局部地熔融。本发明还涉及一种元件，该元件由至少两个彼此激光焊接的工件接合。

背景技术

超短地脉冲激发(Ultrakurz gepulste，UKP)的、具有小于500ps、尤其在飞秒范围内的脉冲持续时间的激光辐射越来越多地被使用于材料加工。以UKP激光辐射进行的材料加工的特点在于激光辐射与工件的较短的交互作用时间。由这种交互作用时间决定地，可以在固体中产生极度的、热力学的不平衡，所述热力学的不平衡随后导致独特的损害机制或者成形机制。

激光透明的玻璃或者还有其它的、对于激光射束透明的、部分透明的或者进行散射的材料(如例如晶体、聚合物、半导体、陶瓷)借助于超短的激光脉冲进行的激光焊接在没有附加的材料使用的情况下可以实现一种稳定的连接，然而由激光诱导的瞬时的以及持久的应力限制。为了对接焊接两个激光透明的工件(如例如玻璃或者晶体)，使在两个工件的厚度上例如中间地聚焦的UKP激光射束沿接合面运动，以便使两个工件在其接合面的区域中局部地熔融并且由此在两个工件的材料中产生尤其贯通的水平的焊缝。焊缝典型地由从外部可识别为焊泡的熔融带形成，所述熔融带从激光焦点出发并且与入射的激光射束的方向相反地水滴形地延伸。为了加强附接面，多个焊缝在道中并排而置。焊接的这种方式可以实现气密的焊缝和具有较高强度的接合连接并且被使用于例如防护玻璃的接合。

背景在于借助于超短的激光脉冲对材料的局部的熔融。如果将超短的激光脉冲聚焦到玻璃、例如石英玻璃的体积内，则存在于激光焦点内的较高的强度导致非线性的吸收过程，由此，可以根据激光参数诱导不同的材料变型。由这些非线性的吸收过程产生被激发的载流子，所述被激发的载流子按顺序在一定程度上线性地吸收。因此，在吸收区域中局部地形成等离子体。当具有重叠的多个脉冲(以较高的重复率)入射时，产生熔融带，使得被诱导的热积累并且材料熔化。在降温之后，当变型位于接合配件的边界面中时，因此形成持久的连接。在此，实际的焊缝(熔融的区域的尺寸)通常大于吸收区域。如果将变型置于两个玻璃的边界面的区域中，则降温的熔融物生成两个玻璃的稳定的连接。由于非常局部的接合过程，激光诱导的应力典型地小，由此，也可以焊接在其热力学特性上强烈不同的玻璃。也可以使具有部分地还更强地偏差的、热力学特性的和机械特性的、如晶体一样的其它的透明的材料彼此焊接或者与玻璃焊接在一起。

发明内容

本发明提出这样的任务：说明一种对接焊接方法，通过所述对接焊接方法进一步改进焊接结果。特别地，应该使激光透明的工件安全地彼此焊接，即便例如在这些工件表面之一上存在缺陷的情况下仍是如此。

根据本发明，该任务通过一种用于借助于至少一个脉冲激光射束、尤其UKP激光射束对接焊接两个尤其板状的工件的方法解决，所述激光射束聚焦到工件材料中，以便使两个工件在其接合面的区域中局部地熔融，其中，聚焦到工件材料中的激光射束的激光焦点横向于、尤其垂直于接合面运动，以便在接合面的区域中产生横向于激光射束的射束方向延伸的焊缝。优选地，UKP激光射束具有具有小于50ps、优选小于1ps、尤其在飞秒范围内的脉冲持续时间的激光辐射，并且，脉冲激光射束的脉冲持续时间在10fs和500ps之间。