CN114789298A - 一种用于玻璃内部彩色内雕的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于玻璃内部彩色内雕的方法及装置，属于激光加工技术领域，包括将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台上；采用扩束镜对飞秒激光器发射的高斯光束进行扩束；将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件和光束整形锥透镜进行整形来形成贝塞尔光束；将贝塞尔光束经物镜聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃的内部；依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。本发明达到增大内雕范围，提高内雕速度的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，特别涉及一种用于玻璃内部彩色内雕的方法及装置。
背景技术
激光白色内雕是将一定波长的激光打入玻璃内部，使得玻璃内部的特定部位发生细微的爆裂形成气泡，从而勾勒出预置形状的一种加工工艺。
目前，在现有的激光加工技术中，通常是将皮秒激光在玻璃内部产生的多光子吸收、多光子离子化等非线性反应，诱导色心形成、离子价态改变以及纳米粒子析出，来实现有色内雕，依据色心或掺杂粒子的不同，可以使激光处理后的玻璃呈现出特定的颜色，聚焦在玻璃内部的贝塞尔光束依靠运动平台运动在玻璃内部形成特定的图案。但是受限于物镜幅面和运动平台速度限制，在玻璃内部的内雕范围较小，内雕的速度较慢。
综上所述，在现有的激光加工技术中，存在着内雕范围较小，内雕的速度较慢的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是内雕范围较小，内雕的速度较慢。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，所述方法包括：将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台上；采用扩束镜对飞秒激光器发射的高斯光束进行扩束；将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件和光束整形锥透镜进行整形来形成贝塞尔光束；将贝塞尔光束经物镜聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃的内部；依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。
进一步地，所述方法还包括：采用超声波清洗机对玻璃进行清洗，且对清洗后的玻璃进行晾干。
进一步地，所述飞秒激光器的脉冲个数的范围是1至10。
进一步地，所述飞秒激光器的重复频率的范围是1kHz至2000kHz。
进一步地，所述飞秒激光器的平均功率是2.8W。
进一步地，所述飞秒激光器发射的高斯光束的波长是1035nm。
进一步地，所述振镜组件的扫描速度是600mm/s。
进一步地，所述振镜组件的扫描间距是6μm。
进一步地，所述第一轴向是Z轴方向，所述第二轴向是Y轴方向，所述第三轴向是Z轴方向。
依据本发明的又一个方面，本发明还提供一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，所述装置包括：飞秒激光器和扩束镜，所述扩束镜用于接收所述飞秒激光器发射的高斯光束，且通过所述扩束镜对接收的所述高斯光束进行扩束；振镜组件和光束整形锥透镜，所述振镜组件用于接收所述进行扩束后的高斯光束，所述光束整形锥透镜接收来自所述振镜组件的高斯光束，且通过所述光束整形锥透镜对所述高斯光束进行整形来形成贝塞尔光束；移动平台，所述移动平台用于放置玻璃，且通过所述移动平台可沿第二轴向和第三轴向来移动所述玻璃；物镜，所述物镜用于接收贝塞尔光束，且所述贝塞尔光束经所述物镜焦后可沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃内部；控制系统，所述控制系统分别与所述飞秒激光器、所述移动平台和所述振镜组件连接，所述控制系统依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。
有益效果：
本发明提供一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，通过将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台上；采用扩束镜对飞秒激光器发射的高斯光束进行扩束；将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件和光束整形锥透镜进行整形来形成贝塞尔光束；将贝塞尔光束经物镜聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃的内部；依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，并且控制所述移动平台沿着第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相互垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。这样依据预先设置的大尺寸图案进行分割后形成的分割层图案信息，控制振镜的移动位置和移动平台的移动位置，使得各分割层图案信息在玻璃内部所对应的分割区域形成折射率的改变，各分割区域拼接形成玻璃内部的大范围的彩色内雕图案，能够增大玻璃内部的内雕范围，提高内雕的速度。继而实现了增大玻璃内部的内雕范围，能够提高内雕的速度。从而达到了增大内雕范围，提高内雕速度的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的装置的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，通过将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台5上；采用扩束镜2对飞秒激光器1发射的高斯光束进行扩束；将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件3和光束整形锥透镜4进行整形来形成贝塞尔光束；将贝塞尔光束经物镜6聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台5上的玻璃的内部；依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，并且控制所述移动平台5沿着第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相互垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。这样依据预先设置的大尺寸图案进行分割后形成的分割层图案信息，控制振镜的移动位置和移动平台5的移动位置，使得各分割层图案信息在玻璃内部所对应的分割区域形成折射率的改变，各分割区域拼接形成玻璃内部的大范围的彩色内雕图案，能够增大玻璃内部的内雕范围，提高内雕的速度。继而实现了增大玻璃内部的内雕范围，能够提高内雕的速度。从而达到了增大内雕范围，提高内雕速度的技术效果。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。
应当理解，虽然术语“第一”，“第二”等在这里可以用来描述各种元件，部件，区域，层和/或部分，但是这些元件，部件，区域，层和/或部分不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件，部件，区域，层或区段与另一个元件，部件，区域，层或区段。因此，在不背离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件，部件，区域，层或部分可以被称作第二元件，部件，区域，层或部分。这里可以使用空间上相关的术语，例如“下面”，“上面”等，以便于描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。可以理解，除了图中所示的方位之外，空间上相对的术语还包括使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，那么被描述为“下面”的元件或特征将被定向为“上面”其它元件或特征。因此，示例性术语“下面”可以包括上面和下面的取向。该设备可以被定向(旋转90度或在其它定向上)，并且这里所使用的空间相关描述符被相应地解释。
同时，本发明实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。
实施例一
请参见图1，本发明实施例提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，包括以下步骤：
步骤S100、将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台5上；本发明提供一种用于玻璃内部彩色内雕的方法还包括采用超声波清洗机对玻璃进行清洗，并且对清洗后的玻璃进行晾干。
具体而言，可以通过超声波清洗机对需要进行彩色内雕的玻璃进行清洗，去除玻璃表面的杂质等，再对清洗后的玻璃进行晾干。将晾干后的玻璃放置在移动平台5的吸附载物台上。本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的方法对移动平台5的具体结构不做限制，只需实现将玻璃放置在移动平台5的吸附载物台上后，移动平台5可以在平面内朝向X轴的方向或者Y轴的方向进行移动。如图2中，移动平台5可以朝着向左右的方向进行移动，此时即为Y轴的方向进行移动。移动平台5也可以朝着向前后的方向进行移动，此时即为X轴的方向进行移动。吸附载物台可以采用真空吸附的方式来吸住玻璃，在移动平台5朝向X轴的方向或者Y轴的方向进行移动的过程中，可以带动吸附在吸附载物台上的玻璃一起移动。
步骤S110、采用扩束镜2对飞秒激光器1发射的高斯光束进行扩束；其中，所述飞秒激光器1的脉冲个数的范围是1至10。所述飞秒激光器1的重复频率的范围是1kHz至2000kHz。所述飞秒激光器1的平均功率是2.8W。所述飞秒激光器1发射的高斯光束的波长是1035nm。
具体而言，飞秒激光器1的脉冲个数的范围是1至10，如假设飞秒激光器1的脉冲个数是C1，则1≤C1≤10。飞秒激光器1的重复频率的范围是1kHz至2000kHz，如假设飞秒激光器1的重复频率是C2，则1kHz≤C2≤2000kHz。通过将飞秒激光器1发射的脉冲串结合飞秒激光器1的重复频率范围可调的的特性，能较大限度的提高振镜组件3的内雕速度，再结合移动平台5的拼接可以在玻璃的内部形成大范围的炫彩内雕图案，也适用于蓝宝石、水晶等其他透明脆性材料。飞秒激光器1发出的高斯激光的波长是1035nm，脉冲宽度是小于或等于350fs。飞秒激光器1发射的高斯光束射入扩束镜2后，通过扩束镜2对高斯光束进行扩束。
步骤S120、将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件3和光束整形锥透镜4进行整形来形成贝塞尔光束；所述振镜组件3的扫描速度是600mm/s。所述振镜组件3的扫描间距是6μm。
具体而言，通过上述步骤S110中对高斯光束进行扩束后，可以将扩束后的高斯光束先射入振镜组件3，振镜组件3可以包括用于X轴方向偏转的振镜和用于Y轴方向偏转的振镜，扩束后的高斯光束依次经过用于X轴方向偏转的振镜和用于Y轴方向偏转的振镜后射入光束整形锥透镜4，通过光束整形锥透镜4对经过光束整形锥透镜4的高斯光束进行整形，可以形成贝塞尔光束。
步骤S130、将贝塞尔光束经物镜6聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台5上的玻璃的内部；其中，所述第一轴向是Z轴方向，即如图2所示中的竖直方向。
具体而言，通过上述步骤S120中形成贝塞尔光束后，将贝塞尔光束输入物镜6，物镜6对所输入的贝塞尔光束进行聚焦后射入放置在上述步骤S100中移动平台5上的玻璃的内部。使得通过振镜组件3中用于X轴方向偏转的振镜和用于Y轴方向偏转的振镜的细微偏转，以及经过整形聚焦后能在玻璃的内部形成特定的具有Z向光栅结构，实现直接标刻出任意不规则的彩色内雕图案。
步骤S140、依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台5沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。其中，所述第二轴向是Y轴方向，所述第三轴向是Z轴方向。
具体而言，通过上述步骤S100、步骤S110、步骤S120和步骤S130中在玻璃的内部形成特定的具有Z向光栅结构后，可以通过在打标软件中设置所需要的图案，再对所需要的图案进行计算处理后，将该所需要的大图案分割成较小的区域图案，形成分割层图案信息，即分割层图案信息是对该需要的图案进行分割后形成的区域图案信息，在该需要的图案幅度较大时，所分割层图案信息的数量也可以是多个，将该所需要的图案分割成的区域图案可以是边长为4mm的正方形。
需要注意的是，可以将计算机的控制系统7分别与飞秒激光器1、所述移动平台5和所述振镜组件3连接，计算机的控制系统7可以通过对振镜组件3中用于X轴方向偏转的振镜和用于Y轴方向偏转的振镜的细微偏转，实现一个较小的区域图案的轨迹偏转，然后经过光束整形锥透镜4后在玻璃内部形成炫彩图案，在一个小图案雕刻完成后再将移动平台5移动至下一个小图案的雕刻位置，进行下一个小图案的内部雕刻，以此循环执行完成所有小图案的内部雕刻，即可以完成所有图案的拼接。在对玻璃内部进行彩色内雕的过程中，实现增大玻璃内部的内雕范围，提高内雕的速度。经过显微镜观测，通过上述步骤步骤S100、步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140后，在玻璃的内部可以形成横向尺寸是2.3μm，纵向深度约为120um的体光栅结构，同时经过20次拼接后可以达到边长为80mm的正方形尺寸图案。
本发明提供一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，通过将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台5上；采用扩束镜2对飞秒激光器1发射的高斯光束进行扩束；将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件3和光束整形锥透镜4进行整形来形成贝塞尔光束；将贝塞尔光束经物镜6聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台5上的玻璃的内部；依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，并且控制所述移动平台5沿着第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相互垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。这样依据预先设置的大尺寸图案进行分割后形成的分割层图案信息，控制振镜的移动位置和移动平台5的移动位置，使得各分割层图案信息在玻璃内部所对应的分割区域形成折射率的改变，各分割区域拼接形成玻璃内部的大范围的彩色内雕图案，能够增大玻璃内部的内雕范围，提高内雕的速度。继而实现了增大玻璃内部的内雕范围，能够提高内雕的速度。从而达到了增大内雕范围，提高内雕速度的技术效果。
为了对本发明提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的装置做详细说明，上述实施例一对一种用于玻璃内部彩色内雕的方法做了详细说明，基于同一发明构思，本申请还提供了一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，详见实施例二。
实施例二
请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种用于玻璃内部彩色内雕的装置的示意图。本发明实施例二提供一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，包括一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，所述装置包括：飞秒激光器1和扩束镜2，所述扩束镜2用于接收所述飞秒激光器1发射的高斯光束，并且通过所述扩束镜2对接收的所述高斯光束进行扩束；振镜组件3和光束整形锥透镜4，所述振镜组件3用于接收所述进行扩束后的高斯光束，所述光束整形锥透镜4接收来自所述振镜组件3的高斯光束，并且通过所述光束整形锥透镜4对所述高斯光束进行整形来形成贝塞尔光束；移动平台5，所述移动平台5用于放置玻璃，并且通过所述移动平台5可沿第二轴向和第三轴向来移动所述玻璃；物镜6，所述物镜6用于接收贝塞尔光束，并且所述贝塞尔光束经所述物镜6焦后可沿第一轴向射入放置于移动平台5上的玻璃内部；控制系统7，所述控制系统7分别与所述飞秒激光器1、所述移动平台5和所述振镜组件3连接，所述控制系统7依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台5沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相互垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。
本发明提供一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，扩束镜2用于接收所述飞秒激光器1发射的高斯光束，且通过所述扩束镜2对接收的所述高斯光束进行扩束；振镜组件3用于接收所述进行扩束后的高斯光束，所述光束整形锥透镜4接收来自所述振镜组件3的高斯光束，且通过所述光束整形锥透镜4对所述高斯光束进行整形来形成贝塞尔光束；移动平台5用于放置玻璃，且通过所述移动平台5可沿第二轴向和第三轴向来移动所述玻璃；物镜6用于接收贝塞尔光束，且所述贝塞尔光束经所述物镜6焦后可沿第一轴向射入放置于移动平台5上的玻璃内部；控制系统7分别与所述飞秒激光器1、所述移动平台5和所述振镜组件3连接，所述控制系统7依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台5沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。这样依据预先设置的大尺寸图案进行分割后形成的分割层图案信息，控制振镜的移动位置和移动平台5的移动位置，使得各分割层图案信息在玻璃内部所对应的分割区域形成折射率的改变，各分割区域拼接形成玻璃内部的大范围的彩色内雕图案，能够增大玻璃内部的内雕范围，提高内雕的速度。继而实现了增大玻璃内部的内雕范围，能够提高内雕的速度。从而达到了增大内雕范围，提高内雕速度的技术效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于，所述方法包括：
将清洗后的玻璃进行晾干后放置于移动平台上；
采用扩束镜对飞秒激光器发射的高斯光束进行扩束；
将进行扩束后的高斯光束依次射入振镜组件和光束整形锥透镜进行整形来形成贝塞尔光束；
将贝塞尔光束经物镜聚焦后沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃的内部；
依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。
2.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用超声波清洗机对玻璃进行清洗，且对清洗后的玻璃进行晾干。
3.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述飞秒激光器的脉冲个数的范围是1至10。
4.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述飞秒激光器的重复频率的范围是1kHz至2000kHz。
5.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述飞秒激光器的平均功率是2.8W。
6.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述飞秒激光器发射的高斯光束的波长是1035nm。
7.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述振镜组件的扫描速度是600mm/s。
8.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述振镜组件的扫描间距是6μm。
9.如权利要求1所述的用于玻璃内部彩色内雕的方法，其特征在于：
所述第一轴向是Z轴方向，所述第二轴向是Y轴方向，所述第三轴向是Z轴方向。
10.一种用于玻璃内部彩色内雕的装置，其特征在于，所述装置包括：
飞秒激光器和扩束镜，所述扩束镜用于接收所述飞秒激光器发射的高斯光束，且通过所述扩束镜对接收的所述高斯光束进行扩束；
振镜组件和光束整形锥透镜，所述振镜组件用于接收所述进行扩束后的高斯光束，所述光束整形锥透镜接收来自所述振镜组件的高斯光束，且通过所述光束整形锥透镜对所述高斯光束进行整形来形成贝塞尔光束；
移动平台，所述移动平台用于放置玻璃，且通过所述移动平台可沿第二轴向和第三轴向来移动所述玻璃；
物镜，所述物镜用于接收贝塞尔光束，且所述贝塞尔光束经所述物镜焦后可沿第一轴向射入放置于移动平台上的玻璃内部；
控制系统，所述控制系统分别与所述飞秒激光器、所述移动平台和所述振镜组件连接，所述控制系统依据预设的分割层图案信息，通过控制所述振镜的移动位置，且控制所述移动平台沿第二轴向和第三轴向的移动来对玻璃内部进行彩色内雕，所述第一轴向和所述第二轴向相垂直，所述第二轴向和所述第三轴向相垂直。
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| CN202210399734.6A CN114789298A (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种用于玻璃内部彩色内雕的方法及装置 |
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2022
- 2022-04-15 CN CN202210399734.6A patent/CN114789298A/zh active Pending
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