[发明专利]透明材料的高速激光加工

说明书

本发明公开了一种用激光束(14)对层状材料(31)进行激光预切割的方法和系统。所述层状材料(31)包括至少一个拉应力层(TSL)、至少一个压应力层(CSL1，CSL2)以及所述至少一个拉应力层(TSL)与所述至少一个压应力层(CSL1，CSL2)之间的至少一个界面区(IR1，IR2)，并且所述层状材料(31)是透明的，以允许所述激光束(14)传播穿过所述层状材料(31)。所述方法包括：设置所述激光束(14)的光学路径(8)和激光特征使得所述激光束(14)与所述层状材料(31)的交互作用在所述层状材料(31)中产生细长的损伤区(57)；并且对于所述层状材料(31)的一系列预切割位置(X_N‑1，X_N，X_N+1)的每个位置而言，通过使所述层状材料(31)和所述激光束(14)相对彼此定位并且照射所述激光束(14)使得所述各个细长的损伤区(57)延伸穿过所述至少一个界面区(IR1，IR2)从而预切割所述层状材料(31)。

技术领域

本发明总体上涉及例如玻璃的透明材料的激光切割，并且更具体地讲，涉及使用类贝塞尔光束构造的激光切割。

背景技术

材料的激光加工，特别是激光与材料的受控相互作用已广泛应用于各种领域，例如在工业以及医疗应用中的激光切割和激光焊接。这种交互作用取决于例如波长、焦点区、激光功率等激光参数以及例如各个波长的吸收率、材料的带隙等材料性能。这些参数和性能的组合限定了发生的交互作用，具体地讲，限定了在材料内的特定位置提供的场强。US2009/0294419 A1中公开了一种热方法，该方法使用根据移动激光束并随后进行局部冷却所产生的热冲击对不平坦材料进行激光刻线的系统。

US 2011/0183116 A1和US 2012/0064306 A1公开了用于切割玻璃、特别是钢化玻璃的激光加工方法的实例。具体地讲，对于钢化玻璃而言，内应力分布影响切割。因此，US2012/0064306 A1公开了不对切割区进行处理，而US 2011/0183116 A1公开了沿着预定切割路径提供形成在压应力层中的沟槽结构。

在2012&0196071 A1中公开了一种用于从玻璃基板制造钢化玻璃面板的方法。其中，首先例如通过激光加工、机械钻孔或蚀刻方法来制备孔，然后，即在形成一系列孔之后，进行钢化过程。这导致沿着孔壁侧面形成径向压应力层。

具体地讲，当应用脉冲激光系统时，可以很好地控制激光脉冲能量以及激光脉冲持续时间，并且因此使其适用于具体应用。JP 2005/288503 A中公开了一种基于激光交互作用的激光束加工方法，该方法使用自聚焦以及贝塞尔光束形用于在处理前切割玻璃。

“使用单发飞秒贝塞尔光束的大展弦比纳米通道加工”(“High aspect rationanochannel machining using single shot femtosecond Bessel beams”)(M.K.Bhuyan等，《应用物理快报》97,081102-1(2010))和“飞秒非衍射贝塞尔光束和可控的纳米级消融”(“Femtosecond non-diffracting Bessel beams and controlled nanoscaleablation”)(M.K.Bhuyan等，IEEE(2011))中公开了使用贝塞尔光束用于激光加工。