[发明专利]激光内雕装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种内雕装置，更具体涉及一种利用激光束在物质内部形成标记的激光内雕装置。

【背景技术】

近十几年来，在激光内雕工艺中，通常采用传统的1.06μm或者0.532μm的波长的激光束，该激光束通过适当方式汇聚在人造水晶、玻璃、亚克力等透明物质内部形成高能量密度的汇聚点，并通过改变透明物质的内部特性形成微小的可见爆裂点。利用适当的传动机构在透明物质内传动该汇聚点，即可在人造水晶、玻璃等透明物质内部形成一幅幅栩栩如生的内雕图案或符号等标记。但是，利用传统波长的激光束所形成的爆裂点一般体积较大，其直径约为50-200μm，甚至更大。当用这些爆裂点组成三维立体或者二维平面图案时，相邻两点间的距离一般都选择在0.1mm以上，从而导致形成的内雕图案比较粗糙。此外，现有的激光内雕机大多为多头内雕机(参见中国专利：ZL 00218951.8及ZL 00232488.1)，其共同的原理如下：采用脉冲灯泵浦掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)电光调Q式倍频激光器，经过大倍率扩束镜扩束成较大的光斑，利用分光镜分成多束光，然后将每束光用45°反射镜反转九十度后再用单透镜聚焦到三轴工作台上，此三轴工作台可以在软件的控制下带动上面的工件一起运动，从而在人造水晶或玻璃等物质内部形成一个个的爆裂点，由这些爆裂点组成所需图案。目前用于内雕机的电光调Q激光器的调制频率只有几十赫兹到一两百赫兹，因而存在着雕刻速度慢的问题。此外，传统工作方式需要三轴工作台的三个轴同时高速运动，因而导致振动和噪音都较大。

【发明内容】

为了解决现有技术中基于传统激光波长的内雕装置在物质内部产生的爆裂点尺寸大、图案过于粗糙的技术问题。本发明提出了一种基于紫外波长的激光内雕装置。此外，本发明进一步改进了现有激光内雕机雕刻速度慢、振动和噪音较大的缺陷。

本发明解决现有技术中基于传统激光波长的内雕装置在物质内部产生的爆裂点尺寸大、图案过于粗糙的技术问题所采用的技术方案是：提供一种激光内雕装置，该激光内雕装置包括：用于承载待加工物质的工作台；用于产生预定波长的激光束的激光发生器；用于将激光束汇聚到待加工物质表面下以形成破坏待加工物质的内部特性的激光汇聚点的光束汇聚机构；以及用于相对待加工物质传动激光汇聚点的传动机构，其中激光束的工作波长在紫外范围

根据本发明一优选实施例，激光束的工作波长等于或小于0.355μm。

根据本发明一优选实施例，激光发生器为三倍频激光器。

根据本发明一优选实施例，该三倍频激光器的两端设置有第一和第二反射镜，第一和第二反射镜形成第一谐振腔，在第一谐振腔的第一和第二拐角点分别设置有用于偏转第一谐振腔内的光路的第三和第四反射镜，在第一反射镜和相邻的第三反射镜之间的设置有用于产生在第一谐振腔内振荡的基频激光的激光器模块以及对基频激光进行调制的调制器，在第三和第四反射镜之间设置有对基频激光进行倍频的倍频器件以及与第二反射镜形成倍频激光的第二谐振腔的谐波镜，在第四反射镜和第二反射镜之间设置有对基频激光和倍频激光进行合频的合频器件，其中第四反射镜和第二反射镜形成合频激光的第三谐振腔并且第四反射镜作为合频激光的输出镜。

根据本发明一优选实施例，调制器为声光调制器。

根据本发明一优选实施例，激光器模块为能够产生1.06μm波长激光的激光二极管泵浦的固体激光器模块。

根据本发明一优选实施例，光束汇集机构为对激光束进行聚焦的聚焦透镜。

根据本发明一优选实施例，传动机构包括传动激光束在预定平面上进行扫描的二维传动机构以及在垂直于预定平面的方向上传动工作台的一维传动机构。

根据本发明一优选实施例，二维传动机构为具有至少两个反射振镜的振镜扫描器。

根据本发明一优选实施例，待加工物质包含有二氧化硅。

通过采用上述结构，利用人造水晶和玻璃对紫外波段所表现出相对较强的吸收特性，使得在物质内部所产生的爆裂点体积更小，生成的图案更加细腻、逼真。本发明的激光内雕装置采用高速摆动的反射振镜配合单维工作台的相对运动实现三维图案的雕刻，因此噪音和振动都大大降低。另外，本发明的激光内雕装置频率相对较高，因而提高了激光内雕装置的雕刻速度。

【附图说明】

图1是本发明的紫外内雕装置一实施例的结构示意图；

图2是用于本发明的紫外内雕装置中的三倍频激光发生器的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。