[发明专利]双束贝塞尔激光双面加工透明材料的装置和方法

说明书

本发明涉及双束贝塞尔激光双面加工透明材料的装置和方法，该装置包括CO2激光器、顺次连接的激光器、若干个扩束器、若干个反射镜、若干个贝塞尔模组以及运动平台，运动平台位于贝塞尔模组的下方，CO2激光器位于贝塞尔模组的上方。本发明通过设置激光器，由激光器发射出激光束后，经过扩束镜、反射镜的处理，到达贝塞尔模组进行处理，从两个贝塞尔模组分别输出对应的两束激光束到达材料的两面，且同轴入射以及尾部叠加，最后采用CO2激光器进行裂片处理，使用双贝塞尔光激光束在材料内部对接的加工方式实现厘米量级甚至几十厘米量级厚度等厘米量级深度透明材料的切割。

技术领域

本发明涉及激光切割装置，更具体地说是指双束贝塞尔激光双面加工透明材料的装置和方法。

背景技术

由于显示器件的广泛应用，以玻璃为主的透明材料加工是目前激光加工的一个主要应用和市场。使用超快激光的贝塞尔光束可以实现材料深度材料结构改质，结合后续CO2激光裂片可以实现高质量高速度的透明材料切割，该技术的目前已经广泛应用于毫米厚度的分板。

贝塞尔光束加工的优势就在于快速或低损伤加工厚透明材料，目前市场对玻璃加工的要求不仅仅限于加工数毫米厚度的玻璃，需要数厘米量级的厚度，甚至是几十厘米的厚度，这就要求从激光的输出能量提高以及内赛尔光束整形的光学系统优化。根据贝塞尔光束形成机理，它的强度沿着传播放方向呈现先水滴形的分布。这种分布显出在传播的尾部激光强度会减弱。当强度衰减到低于材料损伤阈值时，就无法实现材料的改性，而被浪费，从而降低激光的能量利用效率和降低改性/改质的长度。

因此，有必要设计一种新的装置，实现厘米量级甚至几十厘米量级厚度等厘米量级深度透明材料的切割。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供双束贝塞尔激光双面加工透明材料的装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：双束贝塞尔激光双面加工透明材料的装置，包括CO2激光器、顺次连接的激光器、若干个扩束器、若干个反射镜、若干个贝塞尔模组以及运动平台，所述运动平台位于所述贝塞尔模组的下方，所述CO2激光器位于所述贝塞尔模组的上方。

其进一步技术方案为：所述激光器的个数为两个。

其进一步技术方案为：所述激光器的个数为一个。

其进一步技术方案为：还包括分光器，所述分光器与所述激光器连接。

其进一步技术方案为：所述扩束器的两侧连接有所述反射镜。

其进一步技术方案为：所述激光器输出的激光束的波长为1064nm和532nm。

本发明还提供了双束贝塞尔激光双面加工透明材料的方法，包括：

将材料置于运动平台表面；

启动激光器，激光器发射脉冲激光束，脉冲激光束经反射、扩束以及贝塞尔模组处理后从材料的两面同轴射入且尾部重叠，以进行材料改性；

CO2激光器输出激光束，运动平台带动所述材料运动，激光束按照预设规格切割材料。

其进一步技术方案为：脉冲激光束所输出的红外波长为1030nm至1064nm，脉冲激光束所输出的绿光波长为515nm至532nm，激光器发射的脉冲激光束与CO2激光器输出的激光束达到样品时间弛豫50皮秒至50纳秒。

其进一步技术方案为：脉冲激光束的脉宽包括皮秒脉宽和飞秒脉宽，所述皮秒脉宽为6ps至25ps，所述飞秒脉宽为250fs至950fs。

其进一步技术方案为：所述CO2激光器输出的激光束的波长为9.6um至10.6um。