CN220450036U - 一种玻璃切割装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种玻璃切割装置，包括激光装置和激光加工头，所述激光装置由激光种子源、放大器、泵浦激光器构成，其特征在于：设有分束合束装置，所述分束合束装置具有第一二色镜、第一反射镜、扩束系统、第二反射镜和第二二色镜，所述激光装置的出射激光束由所述第一二色镜按波长不同分束成第一光束和第二光束，所述第二光束经第一反射镜反射进入所述扩束系统，出射光经第二反射镜反射至第二二色镜，与直接照射到第二二色镜的第一光束合束后出射至所述激光加工头，所述激光加工头包括振镜和场镜，激光加工头的出射光束聚焦在待加工玻璃的表面。本实用新型只需要一个激光光源在一道工序中即能完成对玻璃的切割。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光加工装置，具体涉及一种利用激光对玻璃进行加工的装置。
背景技术
在消费电子、半导体、新能源、精密光学、航空航天等领域，玻璃材料因为其透光率高、强度好、耐磨损以及特殊的光电功能特性，得到广泛应用。随着高端应用对玻璃加工的效率、精度和成品率提出更高的要求，激光加工逐渐取代传统玻璃机械加工方法。
就激光玻璃切割工艺而言，常用的方法包括隐切法、成丝切割法等。这些方法通常分为两个工艺步骤，即首先采用激光在材料上形成微裂纹（激光切割步骤），然后让微裂纹受控制地扩展，从而分开待切割的玻璃材料（裂片步骤）。其中的裂片步骤，可以是机械裂片，或者采用另外一台CO2激光加热裂片等。
例如，中国发明申请CN114985990A公开了一种双激光裂片装置，包括：短脉冲或连续激光器，所述短脉冲或连续激光器用于提供短脉冲激光束或连续激光束；超短脉冲激光器，所述超短脉冲激光器用于提供超短脉冲激光束；光束扩束器和光束聚焦器，所述光束扩束器位于所述短脉冲或连续激光器和所述超短脉冲激光器的输出光路上用于将激光束扩束，所述光束聚焦器位于所述光速扩束器的输出光路上用于将激光束聚焦；操作台，所述操作台用于放置脆性材料，所述光束聚焦器将激光束聚焦在所述脆性材料内部；移动组件，所述移动组件用于控制所述操作台和所述光束聚焦器中的至少一者移动以控制激光束的焦点在所述脆性材料内部的位置。该装置需要采用两个激光光源，设备结构相对复杂。
发明内容
本实用新型的发明目的是提供一种玻璃切割装置，采用一个激光光源实现，以降低系统复杂度。
为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种玻璃切割装置，包括激光装置和激光加工头，所述激光装置由激光种子源、放大器、泵浦激光器构成，设有分束合束装置，所述分束合束装置具有第一二色镜、第一反射镜、扩束系统、第二反射镜和第二二色镜，所述激光装置的出射激光束由所述第一二色镜按波长不同分束成第一光束和第二光束，所述第二光束经第一反射镜反射进入所述扩束系统，出射光经第二反射镜反射至第二二色镜，与直接照射到第二二色镜的第一光束合束后出射至所述激光加工头，所述激光加工头包括振镜和场镜，激光加工头的出射光束聚焦在待加工玻璃的表面。
上述技术方案中，通过设置分束合束装置，可以将激光束的信号光与未吸收的残留泵浦光进行分束，被分离的残留泵浦光经过一扩束系统调节尺寸后再重新与出射信号光束合束，从而能单独调节残留泵浦光的光斑大小，并用其实现玻璃裂片。
优选的技术方案，设有两级放大器和两个泵浦激光器，分别为激光预放大器及其配合的第一泵浦激光器，激光主放大器及其配合的第二泵浦激光器，激光种子源发出的种子光依次经过激光预放大器和激光主放大器，得到出射激光束。
上述技术方案中，所述激光种子源发出的种子光的波长为1020nm～1080nm，所述泵浦激光器发出的泵浦光的波长为910nm～980nm。
所述扩束系统为4倍扩束镜。
进一步的技术方案，设有载物平台，待加工玻璃放置在载物平台上。
优选的技术方案，所述载物平台具有水平二维运动的自由度。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1、本实用新型通过分束合束装置对残留泵浦光进行了利用，由主输出激光在玻璃中形成微裂纹，利用残留泵浦光使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，从而只需要一个激光光源在一道工序中即能完成对玻璃的切割。
2、本实用新型对出射激光束进行了波长分束，由此，可以用扩束系统对残留泵浦光独立进行光斑尺寸变化而不影响信号光，不受激光放大器对泵浦功率的制约，通过对残留泵浦光光斑尺寸的调节，可以获得更好的裂片效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例的切割装置示意图；
图2是实施例中分光扩束部分的示意图。
实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一：参见图1和图2所示，一种玻璃的激光切割装置，包括由激光种子源1、激光预放大器3、激光主放大器5、泵浦半导体激光器2、4构成的激光装置，由二色镜6、9、45度反射镜7、8构成的分束合束装置，45度反射镜10用于改变激光出射方向，振镜11、场镜12控制激光聚焦位置，待加工玻璃13放置在载物平台14上。
本实施例中，激光种子源1输出1030nm波长的红外激光，其重复频率1MHz，脉宽10ps，功率50mW。半导体激光器2输出976nm激光，在激光预放大器3（光纤放大器）中将种子源1输出的激光放大至500mW，半导体激光器4输出150W的976nm激光，在激光主放大器5中将1030nm的皮秒激光放大至60W，该信号光透过二色镜6并继续在光路中传输。激光主放大器5并未完全吸收半导体激光器4输出端全部激光，残留有50W的976nm激光被二色镜反射进入反射镜7，并继续在光路中传输。反射镜7、8之间设置扩束系统16，对残留的50W功率976nm激光进行光束控制以控制其光斑尺寸，例如，可以设置一个4倍的扩束镜，将泵浦光扩束，从而可以获得一个具有更小发散角的光斑。激光器输出的50W的976nm残留泵浦激光和60W的1030nm皮秒激光在二色镜9处汇合，并通过反射镜10进入振镜11和场镜12，并最终入射待加工玻璃表面。在待加工玻璃13表面，1030nm的皮秒激光作用形成微裂纹，在976nm连续激光的热效应作用下，微裂纹受控生长，玻璃被切割完成。
本实施例可以减少玻璃切割工艺工序。其系统复杂度低、切割效率更高，可有效降低玻璃切割工序的设备和人员成本，并保持良好的玻璃激光切割效果。
Claims (6)
1.一种玻璃切割装置，包括激光装置和激光加工头，所述激光装置由激光种子源、放大器、泵浦激光器构成，其特征在于：设有分束合束装置，所述分束合束装置具有第一二色镜、第一反射镜、扩束系统、第二反射镜和第二二色镜，所述激光装置的出射激光束由所述第一二色镜按波长不同分束成第一光束和第二光束，所述第二光束经第一反射镜反射进入所述扩束系统，出射光经第二反射镜反射至第二二色镜，与直接照射到第二二色镜的第一光束合束后出射至所述激光加工头，所述激光加工头包括振镜和场镜，激光加工头的出射光束聚焦在待加工玻璃的表面。
2.根据权利要求1所述的玻璃切割装置，其特征在于：设有两级放大器和两个泵浦激光器，分别为激光预放大器及其配合的第一泵浦激光器，激光主放大器及其配合的第二泵浦激光器，激光种子源发出的种子光依次经过激光预放大器和激光主放大器，得到出射激光束。
3.根据权利要求1所述的玻璃切割装置，其特征在于：所述激光种子源发出的种子光的波长为1020nm～1080nm，所述泵浦激光器发出的泵浦光的波长为910nm～980nm。
4.根据权利要求1所述的玻璃切割装置，其特征在于：所述扩束系统为4倍扩束镜。
5.根据权利要求1所述的玻璃切割装置，其特征在于：设有载物平台，待加工玻璃放置在载物平台上。
6.根据权利要求5所述的玻璃切割装置，其特征在于：所述载物平台具有水平二维运动的自由度。
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2023
- 2023-04-27 CN CN202320998193.9U patent/CN220450036U/zh active Active
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