[发明专利]一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法及其设备

权利要求书

1.一种利用超快激光进行石英晶体调频的设备，包括用于放置待加工石英晶体组的装料架和计算机控制系统，其特征在于：该设备还包括一用于测量石英晶体谐振频率的测频采集模块，该测频采集模块设置于装料架上，且与所述计算机控制系统电连接；

一用于检测石英晶体位置的在线位置检测模块，该在线位置检测模块设置于装料架上方，且与所述计算机控制系统电连接；

一超快激光器，该超快激光器通过一X/Y轴扫描振镜将产生的激光投射于石英晶体进行刻蚀，且该超快激光器与所述计算机控制系统电连接；

以及一将待加工的石英晶体组传送到加工位置并能在Z轴上下移动的自动上料机构，该自动上料机构与所述计算机控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的设备，其特征在于：所述超快激光器是能实现材料无选择性加工的脉冲宽度为皮秒或飞秒的激光器。

3.根据权利要求1所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的设备，其特征在于：所述自动上料机构包括：料斗、振动机构、输送料道、插料机械手以及用于控制装料架进行Z轴上下移动的Z轴移动机构，所述料斗设于振动机构上，输送料道设置于料斗的侧下方，插料机械手用于实现将一组待加工石英晶体插入所述装料架，Z轴移动机构能驱动装料架实现上下移动。

4.一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：该方法为通过超快激光器发出的具有材料无选择性的超快激光，对石英晶体表面镀银层，以及石英晶体镀银层下的石英材料进行刻蚀，来提高刻蚀所去掉的晶体表面重量，从而实现大范围高精度调频的目的。

5.根据权利要求4所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：该方法具体为：提供一种石英晶体调频设备，该设备包括用于放置待加工石英晶体组的装料架、计算机控制系统、测频采集模块、在线位置检测模块、超快激光器、X/Y轴扫描振镜以及自动上料机构；通过自动上料机构将待加工石英晶体组放置于待加工位置上，超快激光器发出激光投射在石英晶体表面上得到圆形光斑，该光斑有一定的直径范围和焦深，通过X/Y轴扫描振镜及自动上料机构控制激光光斑的水平垂直加工位置，激光在石英晶体表面刻蚀出一个预设高度的圆槽；通过超快激光器的材料无选择性及冷加工特性，对石英晶体表面镀银层，以及石英晶体镀银层下的石英材料进行刻蚀；所述测频采集模块精确测出正在加工的石英晶体谐振频率，获得需调整的频率差；在线位置检测模块通过机器视觉定位方法对待加工石英晶体的位置进行测量，来指引激光加工的位置；计算机控制系统根据待调整石英晶体的频率差，通过改变刻蚀圆槽的数量与高度位置、前后两次圆槽中心的水平垂直步进距离及每个圆槽对应的调整大小量，使超快激光器发出激光进行多点多层刻蚀打槽的方式对石英晶体进行频率微调。

6.根据权利要求4所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：所述超快激光器是能实现材料无选择性加工的脉冲宽度为皮秒或飞秒的激光器。

7.根据权利要求4所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：所述自动上料机构包括：料斗、振动机构、输送料道、插料机械手以及用于控制装料架进行Z轴上下移动的Z轴移动机构，所述料斗设于振动机构上，输送料道设置于料斗的侧下方，插料机械手用于实现将一组待加工石英晶体插入所述装料架，Z轴移动机构能驱动装料架实现上下移动。

8.根据权利要求4所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：所述刻蚀的圆槽体积、两次圆槽中心点的X/Y轴及Z轴步进距离以及每个圆槽对应的调整材料及大小量决定了石英晶体频率调整的精确度；被刻蚀掉的镀银层和镀银层下的石英材料质量总和决定了石英晶体频率调整的范围。

9.根据权利要求4所述的一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法，其特征在于：所述获得需调整的频率差为：测频采集模块测出此时石英晶体谐振频率，与石英晶体调频设备设定的频率阈值进行比较得到的；当圆槽的调整大小量小于一个单位的圆槽的大小时，通过减小相邻圆槽的水平距离或垂直距离来缩小对石英晶体的刻蚀量。