一种采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法与流程

本发明属于玻璃精密加工相关领域，更具体地，涉及一种采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法。

背景技术：

玻璃加热至熔融状态是很多玻璃精密加工中一项必不可少的重要工序，例如光学玻璃的热成型、光纤玻璃的熔融拉锥等。作为玻璃加热热源的一种，激光以其能量集中、能量作用区域灵活性高、无燃烧耗材、清洁无污染等优点，而被广泛的应用于很多高精密的玻璃加热熔融工艺。

目前，玻璃精密加工中采用的激光热源以二氧化碳激光为主，主要是因为玻璃对二氧化碳激光的吸收强烈，可在玻璃表面积累大量的热量从而起到加热玻璃的作用，但由于玻璃对二氧化碳激光的吸收过于强烈，导致玻璃表面的吸收厚度只有10～50微米，玻璃的表层能够得到有效加热，而玻璃的内部则需经过热传导才能受热，从而造成玻璃受热不均匀，产生变形和残余应力等问题。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法，其基于玻璃在加热过程中的特点，针对玻璃的加热方法进行了设计。本发明采用一氧化碳激光对玻璃进行加热，由于玻璃对波长为5微米的一氧化碳激光的吸收系数比对波长为10微米的二氧化碳的吸收系数弱两个数量级，因此采用一氧化碳对玻璃进行加工时，一氧化碳激光能够穿透到玻璃内部，使得玻璃在其整个深度范围内受热均匀，提高了受热均匀性，确保了玻璃经加热处理后的质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种采用一氧化碳对玻璃进行加热的方法，其包括以下步骤：

(1)提供一个激光加热装置，所述激光加热装置用于发射一氧化碳激光束来对玻璃进行加热；

(2)提供一个玻璃加工装置，将所述玻璃加工装置与所述激光加热装置相对设置；同时将所述玻璃设置在所述玻璃加工装置上；

(3)所述激光加热装置发射所述一氧化碳激光束到所述玻璃，以对所述玻璃进行加热。

进一步的，所述激光加热装置包括一氧化碳激光器、安全挡板、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及分光镜；所述一氧化碳激光器、所述安全挡板及所述第一反射镜依次相对设置；所述第二反射镜、所述分光镜及所述第三反射镜依次相对设置，所述分光镜位于所述第一反射镜的下方。

进一步的，所述玻璃为光纤玻璃。

进一步的，所述玻璃加工装置包括左侧步进电机、左侧移动平台、左侧固定平台、右侧固定平台、右侧移动平台及右侧步进电机；所述左侧步进电机及所述右侧步进电机分别通过传动机构连接于所述左侧移动平台及所述右侧移动平台，所述左侧固定平台及所述右侧固定平台分别固定在所述左侧移动平台及所述右侧移动平台上；所述光纤玻璃的两端分别设置在所述左侧移动平台及所述右侧移动平台上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法，采用一氧化碳激光对玻璃进行加热，由于玻璃对波长为5微米的一氧化碳激光的吸收系数比对波长为10微米的二氧化碳的吸收系数弱两个数量级，因此采用一氧化碳对玻璃进行加工时，一氧化碳光能够穿透到玻璃内部，使得玻璃在其整个深度范围内受热均匀，提高了受热均匀性，确保了玻璃经加热处理后的质量。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法中使用的激光加热装置处于使用状态时的示意图。

图2是图1中的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法中使用的玻璃加工装置及激光加热装置的结构示意图。

图3是采用图1中的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法对光纤玻璃进行熔融拉锥时的局部示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：16-激光加热装置，1-一氧化碳激光器，2-安全挡板，3-第一反射镜，4-第二反射镜，5-第三反射镜，6-分光镜，7-玻璃，8-一氧化碳激光束，9-光纤玻璃，10-左侧步进电机，11-左侧移动平台，12-左侧固定台，13-右侧固定台，14-右侧移动平台，15-右侧步进电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图3，本发明较佳实施方式提供的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法，其包括以下步骤：

第一步，提供一个激光加热装置16，所述激光加热装置16用于发射一氧化碳激光束8。本实施方式中，所述激光加热装置16包括一氧化碳激光器1、安全挡板2、第一反射镜3、第二反射镜4、第三反射镜5及分光镜6。所述一氧化碳激光器1、所述安全挡板2及所述第一反射镜3依次相对设置。所述第二反射镜4、所述分光镜6及所述第三反射镜5依次相对设置，所述分光镜6位于所述第一反射镜3的下方。待加热的玻璃7位于所述分光镜6的下方。

所述一氧化碳激光器1用于产生波长为5微米左右的所述一氧化碳激光束8。所述安全挡板2开启后，所述一氧化碳激光束8穿过所述安全挡板2后传输到所述第一反射镜3上。所述第一反射镜3将接收到的所述一氧化碳激光束8反射至所述分光镜6，所述分光镜6将一束所述一氧化碳激光束8分成多束所述一氧化碳激光束8后分别传送到所述第二反射镜4及所述第三反射镜5。所述第二反射镜4及所述第三反射镜5均将自身接收到的所述一氧化碳激光束8反射到所述玻璃7上，以对所述玻璃7进行加热。

第二步，提供一个玻璃加工装置，所述玻璃加工装置与所述激光加热装置16相对设置，将去除涂覆层后的光纤玻璃9设置在所述玻璃加工装置上。本实施方式中，所述光纤玻璃9即为待加热的所述玻璃材料7。

本实施方式中，所述玻璃加工装置包括左侧步进电机10、左侧移动平台11、左侧固定平台12、右侧固定平台13、右侧移动平台14及右侧步进电机15。所述左侧步进电机10及所述右侧步进电机15分别通过传动机构连接于所述左侧移动平台11及所述右侧移动平台14，所述左侧固定平台12及所述右侧固定平台13分别固定在所述左侧移动平台11及所述右侧移动平台14上。所述光纤玻璃9的两端分别设置在所述左侧固定平台12及所述右侧固定平台13上。所述激光加热装置16通过发射所述一氧化碳激光束8来对所述光纤玻璃9进行加热时，所述左侧步进电机10及所述右侧步进电机15分别驱动所述左侧移动平台11及所述右侧移动平台14向相背的两侧移动，进而分别带动所述左侧固定平台12及所述右侧固定平台13向两侧移动，以实现所述光纤玻璃9向两侧的拉伸。

第三步，所述激光加热装置发射一氧化碳激光束8到所述光纤玻璃9以对所述光纤玻璃9进行加热熔融，同时，所述玻璃加工装置将所述光纤玻璃9向相背的两侧拉伸，最终将所述光纤玻璃9加工成特殊的波导结构。

本发明提供的采用一氧化碳激光对玻璃进行加热的方法，采用一氧化碳激光波长玻璃进行加热，由于玻璃对波长为5微米的一氧化碳激光的吸收系数比对波长为10微米的二氧化碳的吸收系数弱两个数量级，因此采用一氧化碳对玻璃进行加工时，一氧化碳光能够穿透到玻璃内部，使得玻璃在其整个深度范围内受热均匀，提高了受热均匀性，确保了玻璃加热处理的质量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。