一种透明玻璃的加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种玻璃加装置，具体涉及一种用于玻璃的激光加工装置。
【背景技术】
[0002]玻璃已经成为了人们日常生活中不可缺少的一部分，随着经济的发展，对玻璃制品的需求量与日倶增。在玻璃的生产工业中，玻璃加工是一个十分重要环节。
[0003]—般来说，玻璃加工(冷加工)主要包括抛光、切割、钻孔、雕刻、磨边等。为了工业化实现上述玻璃加工的目的，现有技术中采用的加工方法主要有机械加工方法、化学加工方法(主要用于抛光和刻蚀)、高压水射流加工方法(主要用于切割和钻孔)和激光加工方法。在这当中，激光加工方法在加工速度和自动化程度方面都要远远优于其它的方法。
[0004]传统的激光玻璃加工运用的是波长在10.6 μ m附近的0)2激光器，其输出功率一般需要达到100W以上。C02激光器加工玻璃是通过激光入射使玻璃受热后发生断裂而实现的。以平板玻璃的切割为例，将0)2激光器发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点位置受热发生断裂，裂缝向玻璃的上下表面延伸从而完成切割。在受热切割的过程中，通常需要使用淬火嘴将冷水或冷气喷射到切割道上，使玻璃裂开。这种方法切割精度较低，同时难以加工复杂图形。
[0005]运用波长在532nm附近(绿光)的脉冲输出自由空间固体激光器进行玻璃加工可以达到更好的加工效果。与传统的C02激光器不同，这种绿光激光器是通过微爆破的方式实现玻璃加工的。同样以平板玻璃的切割为例，通过3D扫描振镜可以使绿光激光的焦点在竖直方向上移动，在激光焦点经过的地方，玻璃会发生微米量级的爆破，这种微小损伤在竖直方向上叠加从而实现了精度更高的切割。
[0006]然而，上述的这种绿光激光器在玻璃加工方面还存在着一些缺陷。首先，自由空间的固体激光器并不稳定。这是因为，自由空间的固体激光器的内部是通过反射镜片来控制光路的，当外部环境出现一定的振动或其它干扰则会在一定程度上影响激光的输出。其次，现有的这种自由空间固体的绿光激光器输出脉冲的频率是无法突破ΙΟΟΚΗζ的(当脉冲重复频率增加到接近ΙΟΟΚΗζ或高于ΙΟΟΚΗζ时，输出脉冲的宽度将会增加)。这也限制了利用此类绿光激光器实现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着加工成本比较高。所以，找到一种新的玻璃加工方法弥补上述的自由空间固体绿光激光器的缺陷从而实现玻璃加工技术的提高是十分有意义的。
【发明内容】
[0007]本实用新型的发明目的是提供一种透明玻璃的加工装置，以克服现有技术中加工稳定性低，加工速度受限的问题，提高激光玻璃加工的精度和速度。
[0008]为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是:一种透明玻璃的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜和焦点调整机构组成，所述绿光激光器主要由输出波长在1020纳米?1090纳米之间的脉冲种子光纤激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲种子光纤激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光；所述绿光经聚焦透镜聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0009]上述技术方案中，所述焦点调整机构包括扫描振镜，所述扫描振镜在光路中位于绿光激光器的输出和聚焦透镜之间。
[0010]所述扫描振镜是二维振镜、2.5维振镜、或者三维振镜中的一种。
[0011]或者，所述绿光激光器和所述聚焦透镜构成光学头，所述焦点调整机构包括光学头位置调整机构，以待加工的透明玻璃所在平面为X-Y平面，Z轴垂直于X-Y平面，该光学头位置调整机构使光学头具有X轴、Y轴、Z轴平移的自由度。
[0012]或者，所述焦点调整机构包括放置待加工的透明玻璃的平台，以待加工的透明玻璃所在平面为X-Y平面，Z轴垂直于X-Y平面，所述焦点调整机构使所述平台具有X轴、Y轴平移的自由度，所述聚焦透镜和所述平台之间具有沿Z轴相对运动的自由度。
[0013]上述装置中，光纤激光器输出的激光束采用光纤放大器进行能量放大后，进行光学倍频，获得绿光输出，输出的绿光的脉冲重复频率大于ΙΟΟΚΗζ，脉冲宽度小于10ns，脉冲的峰值功率大于15KW，输出激光的光谱范围为510nm~545nm ;其中，光纤激光器输出的激光束只采用光纤放大器进行能量放大。将上述绿光聚焦到透明玻璃的待加工位置，通过移动聚焦位置，实现对透明玻璃的加工。加工的透明玻璃可以是建筑玻璃、基板玻璃、增强玻璃、钢化玻璃、光学玻璃、石英玻璃、超薄玻璃等。透明玻璃材料的厚度可以为0.005mm到150mmη
[0014]上述技术方案中，所述加工是钻孔、切割、磨边、雕刻、抛光中的一种。
[0015]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:
[0016]1、本实用新型中，绿光激光器采用光纤激光器产生种子激光，经光纤放大器进行能量放大后进行光学倍频获得，光纤放大器输出后激光不再进行任何形式的能量放大，不再使用自由空间的固体，在倍频晶体中激光是一次性通过，没有来回振荡，因此激光输出可以非常稳定，由此保证了玻璃加工的精度，可以用于加工各种复杂图案。
[0017]2、本实用新型的光纤绿光激光器输出光的脉冲重复频率可以达到ΙΟΟΚΗζ以上，同时可以保证脉冲的宽度小于10ns，从而在保证加工精度的前提下，可以提高加工速度。
[0018]3、当仅采用聚焦透镜而不采用扫描振镜时，由于采用光纤激光器，本实用新型的装置比较轻便，可以安装在移动设备上。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例中绿光激光器的结构框架示意图；
[0020]图2是本实用新型实施例一的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型实施例二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0023]实施例一:参见图2所不，一种透明玻璃的加工装置，由绿光激光器、扫描振镜、聚焦透镜组成，参见图1，所述绿光激光器主要由输出波长在1020纳米?1090纳米之间的脉冲种子光纤激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲种子光纤激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光；所述绿光经扫描振镜后由聚焦透镜聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0024]本实施例中，扫描振镜是三维振镜，绿光激光的重复频率是150KHZ，在透明玻璃上的光斑直径是20微米。在绿光的移动过程中激光光斑的重叠率是50%，因此激光在振镜的带动下以1.5米/秒的速度前移。在透明玻璃上钻孔时，每转一周，产生几十微米厚度的切害J。通过移动振镜而将切割推进，实现高效率钻孔。
[0025]实施例二:参见附图3所示，一种透明玻璃的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜组成，参见图1，所述绿光激光器主要由输出波长在1020纳米?1090纳米之间的脉冲种子光纤激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲种子光纤激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光；所述绿光由聚焦透镜聚焦在透明玻璃的待加工位置。
[0026]本实施例中，激光被透镜聚焦在玻璃材料上，透镜安装在移动带上，通过移动透镜而实现线状切割。激光器的重复频率是300KHZ，光斑直径是20微米，重叠率是40%，激光以每秒3.6米的速度前移，激光在玻璃表面产生刻痕。刻痕会导致玻璃开裂，实现玻璃的高速切割。
【主权项】
1.一种透明玻璃的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜和焦点调整机构组成，其特征在于:所述绿光激光器主要由输出波长在1020纳米?1090纳米之间的脉冲种子光纤激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲种子光纤激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光；所述绿光经聚焦透镜聚焦在透明玻璃的待加工位置。2.根据权利要求1所述的透明玻璃的加工装置，其特征在于:所述焦点调整机构包括扫描振镜，所述扫描振镜在光路中位于绿光激光器的输出和聚焦透镜之间。3.根据权利要求2所述的透明玻璃的加工装置，其特征在于:所述扫描振镜是二维振镜、2.5维振镜、或者三维振镜中的一种。4.根据权利要求1所述的透明玻璃的加工装置，其特征在于:所述绿光激光器和所述聚焦透镜构成光学头，所述焦点调整机构包括光学头位置调整机构，以待加工的透明玻璃所在平面为X-Y平面，Z轴垂直于X-Y平面，该光学头位置调整机构使光学头具有X轴、Y轴、Z轴平移的自由度。5.根据权利要求1所述的透明玻璃的加工装置，其特征在于:所述焦点调整机构包括放置待加工的透明玻璃的平台，以待加工的透明玻璃所在平面为X-Y平面，z轴垂直于X-Y平面，所述焦点调整机构使所述平台具有X轴、Y轴平移的自由度，所述聚焦透镜和所述平台之间具有沿z轴相对运动的自由度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种透明玻璃的加工装置，由绿光激光器、聚焦透镜和焦点调整机构组成，其特征在于：所述绿光激光器主要由输出波长在1020纳米～1090纳米之间的脉冲种子光纤激光器、多级或单级光纤放大器、准直器和倍频器件构成，脉冲种子光纤激光器的输出光经光纤放大器放大后，由准直器准直后经倍频器件倍频输出绿光；所述绿光经聚焦透镜聚焦在透明玻璃的待加工位置。本实用新型激光输出非常稳定，保证了玻璃加工的精度，可以用于加工各种复杂图案，同时提高了加工速度。
【IPC分类】B23K26/064
【公开号】CN205032849
【申请号】CN201520806597
【发明人】蒋仕彬
【申请人】苏州图森激光有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月19日