[发明专利]激光切割方法和装置

说明书

本发明涉及一种激光切割方法和装置，激光切割装置用于切割工件，工件由脆性透明材料制成。激光切割装置包括激光器及光学系统，激光器发射第一激光束，第一激光束经过光学系统后形成入射至工件表面的第二激光束，第二激光束在工件中反复聚焦及散焦，以形成切割工件的第三激光束。上述的激光切割方法和装置，激光器发射出的第一激光束在光学系统的作用下会形成入射至工件表面的第二激光束，第二激光束在聚焦与散焦的动态平衡中形成第三激光束对工件进行切割，能够实现切割的均匀性，进而提高对脆性透明材料的切割精度。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切割方法和装置。

背景技术

脆性透明材料，如玻璃、蓝宝石等，因其良好的综合性能被广泛应用在光电行业和光通讯行业，随着技术水平的不断发展，对脆性透明材料的切割效果，尤其是崩边、断面粗糙度等方面的要求越来越高。

目前，在切割脆性透明材料时，通常采用机械切割、激光热裂纹控制法、激光隐形切割、激光贝塞尔切割等技术，但是这些传统的切割技术很难做到均匀切割，容易出现切割轨迹与预先设定的路径偏离而降低脆性透明材料的切割精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光切割方法和装置，旨在解决传统的切割技术对脆性透明材料切割精度较低的问题。

一种激光切割方法，包括：

提供激光器及光学系统；

所述激光器发射第一激光束，所述第一激光束经过所述光学系统后形成入射至工件表面的第二激光束，所述工件由脆性透明材料制成；以及

所述第二激光束在所述工件中反复聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束。

在其中一个实施例中，所述第二激光束在所述工件中反复聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束的步骤，具体包括：

所述第三激光束使得所述工件的边缘区域的折射率小于所述工件的中间区域的折射率，以使所述工件产生正透镜效应；

所述第三激光束的光束宽度减小至临界状态，产生等离子体，所述等离子体使得所述中间区域的折射率小于所述边缘区域的折射率，以使所述工件产生负透镜效应。

在其中一个实施例中，所述第三激光束的光束宽度减小至临界状态时，空气中产生的电压为10eV。

在其中一个实施例中，所述第三激光束非线性，其传播长度大于等于瑞利长度的两倍。

在其中一个实施例中，所述第二激光束的球差大于20μm，聚焦深度大于1mm，光束宽度大于1mm。

在其中一个实施例中，所述激光器每2μs-20μs释放一次脉冲包络以产生所述第一激光束，所述脉冲包络包括两个以上的子脉冲。

一种激光切割装置，包括：

激光器，用于发射第一激光束；以及

光学系统，用于将所述第一激光束转变为入射至工件表面的第二激光束，所述光学系统能使得所述第二激光束在所述工件中反复聚焦及散焦，以形成切割所述工件的第三激光束，所述工件由脆性透明材料制成。

在其中一个实施例中，所述光学系统包括沿所述第一激光束传播方向依次设置的负透镜及正透镜，所述负透镜与所述正透镜之间的距离可调；

所述负透镜包括相对设置的入射面及出射面，所述入射面朝向所述出射面弯曲，所述出射面为平面，所述正透镜包括相对设置的入光面及出光面，所述入光面朝背离所述出光面的方向弯曲，所述出光面为平面。

在其中一个实施例中，所述光学系统包括沿所述第一激光束的传播方向依次设置的扩束镜及正透镜，所述扩束镜与所述正透镜之间的距离可调；