CN1526674A - 玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于它包括下列步骤：①采用显微物镜将超短脉冲(＜1ps)激光束会聚在玻璃样品内的选定位置，选用适当的显微物镜和合适的激光照射条件，以获得所需的激光束会聚点的光斑尺寸；②通过电脑控制，按照预先设定的路径来移动放置玻璃样品的平台，并配合电子快门来控制激光的通断，达到使激光焦点在玻璃样品内部按选定的路径扫描出所需的形状或图案；③然后将经过激光照射的玻璃样品在一定温度下进行热处理，通过控制热处理的温度来实现经激光会聚点照射所形成的形状或图案的褪色和显色。
Description
技术领域
本发明是关于玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，具体地说，是利用超短脉冲激光对玻璃内部形成的三维彩色内雕进行选择性擦除和修饰的方法。
背景技术
在“透明物体内部着色和立体彩色图案的形成方法”(中国专利申请号：00127613.1)中，我们采用超短脉冲激光，利用激光诱导的离子价态变化、色心形成和纳米颗粒的产生，实现了将彩色的立体图案雕刻到玻璃内部，提高了玻璃内雕工艺品的艺术价值。但上述发明专利只涉及玻璃内部的着色过程，并未提及所着颜色的去除过程。如果能在玻璃内实现对所着颜色的擦除和对所雕刻的立体图案进行修饰，必将大大提高这一技术的使用价值。至今为止，尚未有这方面的发明和报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法。
本发明主要是利用经显微物镜会聚后的超短脉冲激光，例如：飞秒激光和皮秒激光的超强光强的特性以及在空间上的高度会聚的特性，通过采用不同放大倍数(或数值孔径)的显微物镜和不同激光照射条件(峰值功率、扫描速度)在所需的控制尺度(亚微米到几十微米)范围内，激光诱导光化学反应和局域温度场导致的贵金属纳米颗粒的扩散和消融，实现对已经着色的区域内的某些选定位置的原有颜色进行彻底擦除和修饰。
本发明具体的技术解决方案如下：
一种玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于它包括下列步骤：
①采用显微物镜将超短脉冲(＜1ps)激光束会聚在玻璃样品内的选定位置，选用适当的显微物镜和合适的激光照射条件，以获得所需的激光束会聚点的光斑尺寸；
②通过电脑控制，按照预先设定的路径来移动放置玻璃样品的平台，并配合电子快门来控制激光的通断，达到使激光焦点在玻璃样品内部按选定的路径扫描出所需的形状或图案；
③然后将经过激光照射的玻璃样品在一定温度下进行热处理，通过控制热处理的温度来实现经激光会聚点照射所形成的形状或图案的褪色和显色。
所述的玻璃样品经会聚的激光照射并在褪色温度下进行热处理后，激光照射过的区域皆呈无色透明状。
掺金玻璃或掺银玻璃的褪色热处理温度为280-320℃。
所述的玻璃样品经会聚的激光照射并在着色温度下进行热处理，则激光照射过的区域(所形成的形状或图案)呈现出特定的颜色，所形成的颜色，直到下一次进行激光照射和热处理操作为止。
所述的着色热处理温度，掺金玻璃为520℃-600℃，掺银玻璃为450℃-480℃。
通过调整激光的强度，可以达到控制玻璃颜色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深浅程度的同种颜色。
所述的激光照射的形状或图案可为点阵、直线、曲线、块体、或其它立体图案。
本发明能进一步扩大我们先前提出的专利的应用范围。与已有的技术相比，本发明实现了玻璃内三维彩色内雕的重复的雕刻与擦除。
具体实施方式
下面结合几个实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的具体操作方法如下：采用显微物镜将超短脉冲(＜1ps)激光束会聚于玻璃样品内的选定位置，选用适当的显微物镜和合适的激光照射条件，以获得所需的激光会聚点的光斑尺寸。通过电脑控制按照预先设定的路径来移动放置玻璃样品的平台，并配合电子快门来控制激光的通断，达到使激光焦点在玻璃样品内部按选定的路径扫描出所需的形状或图案(例如：点阵、直线、曲线、块体、立体图案等)。然后将经过激光照射的玻璃样品在处理温度下进行热处理，通过控制热处理的温度来实现经激光会聚点照射所形成的形状或图案的褪色和显色(或再度显色)。玻璃样品的褪色与显色(或再度显色)的变化仅仅局限于被超短脉冲激光的焦点所照射过的地方，而未经激光照射的其它地方的玻璃保持原有的颜色不变。对于褪色与显色的特征表现如下：不管激光照射前玻璃样品是否呈现颜色，玻璃样品经会聚的激光照射并在较低温度下热处理后，激光照射过的区域(形状或图案)皆呈无色透明状；如果玻璃样品继续在更高的温度下进行热处理，则激光照射过的区域，所形成的形状或图案呈现出特定的颜色，对于掺金玻璃为暗红色，所形成的颜色是永久的，直到下一次进行激光照射和热处理操作为止。
因此，利用前面提到的利用超短脉冲激光的照射并配合热处理，可以很容易地在原来呈无色透明的掺有特定离子的玻璃内部实现所选定的区域的显色与褪色以及此过程的再现。另外，也可以利用此方法很容易在原来有颜色的掺有特定离子的玻璃内部，有选择地的控制形成无色通道或图案。当然，当所得到的无色玻璃内部的有色图案或有色玻璃内部的无色图案不符合要求时，我们还可以利用此方法的显色与褪色循环操作的原理，进行局部修饰或重新雕刻图案。另外，研究中还发现，通过调整激光的强度，可以达到控制玻璃颜色的去除程度(部分去除或全部去除)，从而形成不同深浅程度的同种颜色。
实施例1：
采用此例的方法，可以对原先呈暗红色的掺金玻璃实现颜色的整体擦除和有选择性的部分擦除或在玻璃内部形成无色图案。其步骤如下：
首先将无色透明的组成为：70SiO2 20Na2O 10CaO 0.01Au2O(mol％)的掺金玻璃在550℃下热处理30分钟，使之整体变色，呈暗红色，基本不透光；
再用120fs的激光(波长：800nm，脉冲重复频率：1000Hz，平均功率：50mW)经10倍透镜会聚于玻璃样品内部，并扫描某一选定的区域；
最后将经过上述飞秒激光扫描的玻璃样品在300℃下热处理30分钟，则被飞秒激光扫描的区域呈无色透明状。无色透明的范围对应于先前激光照射或扫描的范围。
实施例2：
采用此例的方法，可以在原先呈无色透明的玻璃样品内部的选定位置实现红颜色的显现与擦除及其循环变化。
1、首先用飞秒激光(参数如实施例1)经5倍的透镜会聚于组成如实施例1的无色透明的玻璃样品内，并扫描某一选定的区域；
2、再将经飞秒激光扫描的玻璃样品在520℃下热处理30分钟，则被飞秒激光扫描的区域，玻璃样品显出红色；
3、然后再用飞秒激光扫描呈红色的区域，再在300℃下热处理30分钟，红色消失，呈无色透明状；
4、继续在500℃下热处理30分钟后，红色又显现出来；
5、重复执行第3和第4步，可实现红色的显现与擦除的循环变化。
实施例3：
采用此例的方法，可以实现玻璃内部黄颜色的显现与擦除。
将玻璃的组成为：70SiO2 20Na2O 10CaO 0.01Ag2O(mol％)的掺银玻璃，并采用与实施例1和实施例2相同的方法，同样可以实现另外一种颜色(黄色)的显现与擦除的操作。实验操作与现象除了以下说明的两点，其它和实施例1和实施例2分别相同。第一，对应于前两例的红色，本例为黄色；第二，例2中的着色热处理温度为520℃，对于本例的着色热处理温度为450℃。
Claims (8)
1、一种玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于它包括下列步骤：
①采用显微物镜将超短脉冲(＜1ps)激光束会聚在玻璃样品内的选定位置，选用适当的显微物镜和合适的激光照射条件，以获得所需的激光会聚点的光斑尺寸；
②通过电脑控制，按照预先设定的路径来移动放置玻璃样品的平台，并配合电子快门来控制激光的通断，达到使激光焦点在玻璃样品内部按选定的路径扫描出所需的形状或图案；
③然后将经过激光照射的玻璃样品在处理温度下进行热处理，通过控制热处理的温度实现经激光会聚点照射所形成的形状或图案的褪色和显色。
2、根据权利要求1所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于玻璃样品经会聚的激光照射并在褪色温度下进行热处理后，激光照射过的区域皆呈无色透明状。
3根据权利要求2所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于对于掺金玻璃或掺银玻璃的褪色热处理温度为280-320℃。
4、根据权利要求1所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于所述的玻璃样品经会聚的激光照射并在较高的着色温度下进行热处理，则激光照射过的区域呈现出特定的颜色，所形成的颜色，直到下一次进行激光照射和热处理操作为止。
5、根据权利要求4所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于对于掺金玻璃的着色热处理温度为500℃-550℃。
6、根据权利要求4所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于对掺银玻璃，其着色热处理温度为450℃-480℃。
7、根据权利要求1所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于通过调整激光的强度，可以达到控制玻璃颜色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深浅程度的同种颜色。
8、根据权利要求1所述的玻璃内部三维彩色内雕的修饰方法，其特征在于所述的形状或图案可为点阵、直线、曲线、块体、或其它立体图案。
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