一種透明玻璃的加工方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃加工方法，具體涉及一種用于玻璃的激光加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)玻璃制品的需求量與日倶增。在玻璃的生產(chǎn)工業(yè)中，玻璃加工是一個(gè)十分重要環(huán)節(jié)。
[0003]—般來說，玻璃加工(冷加工)主要包括拋光、切割、鉆孔、雕刻、磨邊等。為了工業(yè)化實(shí)現(xiàn)上述玻璃加工的目的，現(xiàn)有技術(shù)中采用的加工方法主要有機(jī)械加工方法、化學(xué)加工方法(主要用于拋光和刻蝕)、高壓水射流加工方法(主要用于切割和鉆孔)和激光加工方法。在這當(dāng)中，激光加工方法在加工速度和自動(dòng)化程度方面都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它的方法。
[0004]傳統(tǒng)的激光玻璃加工運(yùn)用的是波長在10.6 μ m附近的0)2激光器，其輸出功率一般需要達(dá)到100W以上。CO2激光器加工玻璃是通過激光入射使玻璃受熱后發(fā)生斷裂而實(shí)現(xiàn)的。以平板玻璃的切割為例，將0)2激光器發(fā)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點(diǎn)位置受熱發(fā)生斷裂，裂縫向玻璃的上下表面延伸從而完成切割。在受熱切割的過程中，通常需要使用淬火嘴將冷水或冷氣噴射到切割道上，使玻璃裂開。這種方法切割精度較低，同時(shí)難以加工復(fù)雜圖形。
[0005]運(yùn)用波長在532nm附近(綠光)的脈沖輸出自由空間固體激光器進(jìn)行玻璃加工可以達(dá)到更好的加工效果。與傳統(tǒng)的CO2激光器不同，這種綠光激光器是通過微爆破的方式實(shí)現(xiàn)玻璃加工的。同樣以平板玻璃的切割為例，通過3D掃描振鏡可以使綠光激光的焦點(diǎn)在豎直方向上移動(dòng)，在激光焦點(diǎn)經(jīng)過的地方，玻璃會(huì)發(fā)生微米量級(jí)的爆破，這種微小損傷在豎直方向上疊加從而實(shí)現(xiàn)了精度更高的切割。
[0006]然而，上述的這種綠光激光器在玻璃加工方面還存在著一些缺陷。首先，自由空間的固體激光器并不穩(wěn)定。這是因?yàn)?，自由空間的固體激光器的內(nèi)部是通過反射鏡片來控制光路的，當(dāng)外部環(huán)境出現(xiàn)一定的振動(dòng)或其它干擾則會(huì)在一定程度上影響激光的輸出。其次，現(xiàn)有的這種自由空間固體的綠光激光器輸出脈沖的頻率是無法突破10KHz的(當(dāng)脈沖重復(fù)頻率增加到接近10KHz或高于10KHz時(shí)，輸出脈沖的寬度將會(huì)增加)。這也限制了利用此類綠光激光器實(shí)現(xiàn)更快速度的玻璃加工。玻璃激光加工的效率受到限制，加工速度受限制就意味著加工成本比較高。所以，找到一種新的玻璃加工方法彌補(bǔ)上述的自由空間固體綠光激光器的缺陷從而實(shí)現(xiàn)玻璃加工技術(shù)的提高是十分有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種透明玻璃的加工方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中加工穩(wěn)定性低，加工速度受限的問題，提高激光玻璃加工的精度和速度。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供一種實(shí)現(xiàn)該加工方法的透明玻璃的加工裝置。
[0009]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種透明玻璃的加工方法， 提供一波長在1020納米?1090納米之間的光纖激光器，將光纖激光器輸出的激光束采用光纖放大器進(jìn)行能量放大后，進(jìn)行光學(xué)倍頻，獲得綠光輸出，輸出的綠光的脈沖重復(fù)頻率大于ΙΟΟΚΗζ，脈沖寬度小于10ns，脈沖的峰值功率大于15KW ;其中，光纖激光器輸出的激光束只采用光纖放大器進(jìn)行能量放大；
將上述綠光聚焦到透明玻璃的待加工位置，通過移動(dòng)聚焦位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)透明玻璃的加工。
[0010]上述技術(shù)方案中，脈沖輸出綠光激光是運(yùn)用波長在I μπι附近的光纖激光器通過倍頻后得到的。這種以光纖激光器為基礎(chǔ)的激光系統(tǒng)比自由空間的固體激光器擁有更高的穩(wěn)定性，光纖綠光激光器輸出光的脈沖重復(fù)頻率可以達(dá)到10KHz以上，同時(shí)可以保證脈沖的寬度小于10ns，脈沖的峰值功率可以達(dá)到15KW以上，輸出激光的光譜范圍為510nm~545nm。加工的透明玻璃可以是建筑玻璃、基板玻璃、增強(qiáng)玻璃、鋼化玻璃、光學(xué)玻璃、石英玻璃、超薄玻璃等。透明玻璃材料的厚度可以為0.005_到150_。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的移動(dòng)聚焦位置通過掃描振鏡實(shí)現(xiàn)，輸出的綠光經(jīng)掃描振鏡后由聚焦透鏡聚焦到透明玻璃的待加工位置，使玻璃發(fā)生微米量級(jí)的爆破，通過掃描振鏡移動(dòng)焦點(diǎn)的位置，使爆破點(diǎn)在所需加工的區(qū)域疊加從而實(shí)現(xiàn)加工。
[0012]或者，所述的移動(dòng)聚焦位置通過改變聚焦透鏡與待加工的透明玻璃的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)，輸出的綠光經(jīng)聚焦透鏡聚焦到透明玻璃的待加工位置，使玻璃發(fā)生微米量級(jí)的爆破，通過移動(dòng)包括激光器和透鏡的光學(xué)頭，或者移動(dòng)待加工的透明玻璃，改變焦點(diǎn)在透明玻璃上的位置，使爆破點(diǎn)在所需加工的區(qū)域疊加從而實(shí)現(xiàn)加工。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述加工是鉆孔、切割、磨邊、雕刻、拋光中的一種。
[0014]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是，一種透明玻璃的加工裝置，由綠光激光器、聚焦透鏡和焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，所述綠光激光器主要由輸出波長在1020納米?1090納米之間的脈沖種子光纖激光器、多級(jí)或單級(jí)光纖放大器、準(zhǔn)直器和倍頻器件構(gòu)成，脈沖種子光纖激光器的輸出光經(jīng)光纖放大器放大后，由準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后經(jīng)倍頻器件倍頻輸出綠光；所述綠光經(jīng)聚焦透鏡聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括掃描振鏡，所述掃描振鏡在光路中位于綠光激光器的輸出和聚焦透鏡之間。
[0016]所述掃描振鏡是二維振鏡、2.5維振鏡、或者三維振鏡中的一種。
[0017]或者，所述綠光激光器和所述聚焦透鏡構(gòu)成光學(xué)頭，所述焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括光學(xué)頭位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，Z軸垂直于X-Y平面，該光學(xué)頭位置透整機(jī)構(gòu)使光學(xué)頭具有X軸、Y軸、Z軸平移的自由度。
[0018]或者，所述焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括放置待加工的透明玻璃的平臺(tái)，以待加工的透明玻璃所在平面為X-Y平面，Z軸垂直于X-Y平面，所述焦點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)使所述平臺(tái)具有X軸、Y軸平移的自由度，所述聚焦透鏡和所述平臺(tái)之間具有沿Z軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)的自由度。
[0019]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明中，綠光激光器采用光纖激光器產(chǎn)生種子激光，經(jīng)光纖放大器進(jìn)行能量