专利名称：加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光器，特别涉及一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机。
用CO2激光加工玻璃，如切割、打孔、标记在实践中已为众所周知。这是因为玻璃能吸收CO2激光器80％-90％的红外光，由于激光波长为1μm时吸收可忽略，因此根据传统观念，利用Nd∶YAG激光束很难加工玻璃，同时也知道，Nd∶YAG激光束在强度I＞1GW/cm2时由于非线性效应，也能被透明玻璃吸收，但仅限于理论解释。
现有的激光雕刻机只能对玻璃表面进行二维雕刻，而不能对玻璃体内和玻璃表面进行三维雕刻或打标记，加工效率较低。
本实用新型的目的是提供一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机，它能对玻璃表面和玻璃体内进行二维和三维雕刻或打标记，提高了加工效率。
本实用新型所述的一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机包括装有上台面的落地式机架，在上台面上设置的CO2激光器，指示He-Ne激光器、扩束望远镜以及用于折反激光的激光反射镜，在落地式机架上台面上通过支架吊装的CO2激光聚焦装置，在落地式机架内安装的步进电机驱动电源连同步进电机，通过水管与激光器连接的水冷装置，通过电线与激光器连接的激光电源箱，通过屏蔽线与激光电源和步进电机驱动电源相连的计算机，以及在激光聚焦装置正下方安装的二维工作平台，激光聚焦于玻璃表面引起玻璃表面龟裂破坏而完成平面雕刻；它还包括在落地式机架上台面上设置的YAG激光器，以及在上台面上通过螺母丝杆吊装的YAG激光聚焦装置；所述YAG激光聚焦装置装有二个通过连杆连接的金属筒，在金属筒内装有聚焦透镜组，由步进电机控制聚焦透镜组上下运动，使玻璃体内激光损伤点组成立体图案而完成体内雕刻。
本实用新型通过激光与计算机数控技术结合，操作采用菜单式输入，可用于玻璃、木板、塑料等材料表面和体内雕刻，可用于制作商标、工艺礼品和玻璃内的防伪标志，还可用于金属打孔和非金属切割等加工，使用方便，运行完全可靠，在工业领域具有广泛的应用前景。
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
图1是一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机的主视结构示意图。
图2是上述激光雕刻机的上台面俯视结构示意图。
图3是上述激光雕刻机的激光聚焦装置结构示意图。
图4是上述激光雕刻机中的凹凸虚共焦型非稳腔结构YAG激光器结构示意图。
参看
图1至图3，一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机有一个落地式机架1，其上台面2上设置CO2激光器3、YAG激光器4、指示He-Ne激光器5、扩束望远镜6、以及用于折反激光的激光反射镜7。在落地式机架1上台面2上吊装激光聚焦装置8。激光聚焦装置8包括一通过支架9吊装的CO2激光聚焦装置10和一通过螺母丝杆11吊装的YAG激光聚焦装置12。在激光聚焦装置8正下方安装二维工作平台13，它是X-Y工作平台。
在落地式机架1内安装步进电机驱动电源14连同步进机电15。在落地式机架1旁安装水冷装置16、激光电源箱17和计算机18，水冷装置16通过水管19与激光器连接，激光电源箱17通过电线20与激光器连接，计算机18通过屏蔽线21与激光电源和步进电机驱动电源相连。
YAG激光聚焦装置12装有二个通过连杆22连接的金属筒23，在金属筒23内各装有聚焦透镜组24，由步进电机15控制聚焦透镜组24上下运动。
YAG激光器4是凹凸虚共焦型非稳腔结构，它考虑到热透镜引起的激光谐振腔参数变化，由激光凹面反射镜25、激光凸面反射镜26、YAG激光棒27、氙灯28、中间带有小孔的激光输出镜29以及调Q晶体30组成。
YAG激光器4还可以是平凸型非稳腔结构。
本实用新型的工作过程如下计算机18控制YAG激光器4触发，产生波长为1.06μm的激光，通过扩束望远镜6扩束准直，然后通过激光反射镜7和YAG激光聚焦装置12使激光聚焦于玻璃体内，引起损伤，损伤点呈炸裂的小白点，同时计算机18控制二维工作平台13和YAG激光聚焦装置12中的聚焦透镜组24作三维运动，从而使玻璃体内激光损伤点组成复杂的立体图案。
计算机18控制CO2激光器3触发，产生波长为10.6μm的激光，通过激光反射镜7和CO2激光聚焦装置10使激光聚焦于玻璃表面引起龟裂破坏，同时计算机18控制二维工作平台13，从而完成平面雕刻。
在图2中所示的CO2激光器2为封闭式激光管，输出波长为10.6μm，输出模式为低阶模，输出功率30-50W，重复频率1000-2000Hz,CO2激光聚焦透镜采用球面ZnSe透镜。
在图4中所示的YAG激光器4谐振腔采用凹凸虚共焦非稳腔结构，利用激光凹面的反射镜25、激光凸面反射镜26和中间带有小孔的激光输出镜29形成凹凸虚共焦非稳腔，晶体30用于调Q，激光输出为环形，发散角小于1毫弧度。这样的光束特性既可以减小自聚焦引起的针状延伸，又可得到很小的熔融点。
YAG激光聚焦透镜组24由步进电机15控制上下运动，使激光焦点在玻璃体内上下运动，完成三维运动。由此省去了制作三维工作平台的难度和费用，而且使雕刻机结构简单合理。
激光电源17包括YAG激光电源和CO2激光电源两部分，YAG激光电源可采用开关电源和直流充电电源，工作电压500-1200V，充电精度小于千分之五。激光触发TTL电平，需光电隔离。CO2激光电源采用高频开关电源，可供30-50W激光输出，重复频率1-2KC，激光触发TTL电平，需光电隔离。
本实用新型实施例中的二维工作平台13采用滚珠丝杠传动，XY行程大于200mm，定位精度小于3μm，重复精度小于10μm，原点定位精度小于10μm。
权利要求1．一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机，它包括装有上台面的落地式机架，在上台面上设置的CO2激光器，指示He-Ne激光器、扩束望远镜以及用于折反激光的激光反射镜，在落地式机架上台面上通过支架吊装的CO2激光聚焦装置，在落地式机架内安装的步进电机驱动电源连同步进电机，通过水管与激光器连接的水冷装置，通过电线与激光器连接的激光电源箱，通过屏蔽线与激光电源和步进电机驱动电源相连的计算机，以及在激光聚焦装置正下方安装的二维工作平台，激光聚焦于玻璃表面引起玻璃表面龟裂破坏而完成平面雕刻，其特征在于，它还包括在落地式机架上台面上设置的YAG激光器，以及在上台面上通过螺母丝杆吊装的YAG激光聚焦装置；所述YAG激光聚焦装置装有二个通过连杆连接的金属筒，在金属筒内装有聚焦透镜组，由步进电机控制聚焦透镜组上下运动，使玻璃体内激光损伤点组成立体图案而完成体内雕刻。
2．根据权利要求1所述的加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机，其特征在于，所述YAG激光器是凹凸虚共焦型非稳腔结构。
3．根据权利要求1所述的加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机，其特征在于，所述YAG激光器是平凸型非稳腔结构。
专利摘要本实用新型涉及一种加工玻璃表面和玻璃体内的激光雕刻机,在落地式机架上台面上设置的CO
文档编号B23K26/00GK2307790SQ97234928
公开日1999年2月17日 申请日期1997年6月27日 优先权日1997年6月27日
发明者龚辉 申请人:陈亭