[发明专利]使用多个焦点来进行对透明制品的激光加工

说明书

本文中公开了透明制品以及用于加工透明制品的方法和系统。用于加工透明制品(例如，切割玻璃)的系统可以包括至少一个初始激光器以及至少一个偏振分束器，其中，所述偏振分束器被配置成用于将初始激光束分割成多个激光束，并且其中，所述多个激光束可用于加工透明制品。用于加工透明制品的方法包括使用多个激光束来在所述透明制品中创建至少一个缺陷。

本申请要求于2014年11月10日提交的美国申请号62/077451的优先权权益，所述美国申请的内容通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及用于加工透明材料(比如，玻璃)的方法和系统。

背景技术

许多应用需要已经经过强化的玻璃，例如，在消费者和商业电子设备(比如，LCD和LED显示器、计算机监视器、自动柜员机(ATM)等)中。用于这种设备的片状玻璃零件通常是使用机械刻划工具或激光器从更大的片中切割的。这些粗切割零件通常经历附加研磨和抛光工艺以便满足特定要求，比如，特定尺寸公差和/或边缘形状。这些工艺不仅很慢且劳动密集，而且不是非常适合于(尤其是)强化玻璃。

可使用各种工艺来强化玻璃，包括化学钢化、热钢化和层压。例如，在离子交换强化工艺中，通过浴溶液(如盐浴)中具有相同价态或氧化态的更大离子来替代或交换玻璃的表面层中的离子。层压机械玻璃强化是键合或层压具有不同热膨胀系数(CTE)的多个玻璃层的机制。例如，在三层层压件(即，芯层由两个包覆层围绕)中，与包覆玻璃层的CTE相比，在热键合之后进行的冷却时，芯玻璃层的相对更高CTE使芯玻璃层比包覆玻璃层缩小或收缩得更多。这使芯玻璃层处于拉伸状态，而包覆玻璃层处于压缩状态。包覆玻璃层中的压缩应力抑制在包覆玻璃层中进行的裂缝形成和裂缝扩展，由此与不在压缩应力下的包覆玻璃相比，强化了玻璃层压件。

可以使用激光器来加工各种类型的强化和非-强化玻璃。在各种激光加工方法和系统中，可以创建多条划片线以便实现对一片玻璃的期望平滑且均匀划分。所述多条划片线可以通过重复激光头和玻璃结构相对于彼此的移动来实现，这增加了制造工艺的时间和成本。

因此，将有利的是，提供用于切割透明材料(例如，强化玻璃)的方法和系统，所述方法和系统提供改善的精度和/或准确度，同时还节省时间且具有成本效益。为了减小制造成本和/或加工时间，另外将有利的是，提供可以至少部分地结合现有系统而起作用以便切割玻璃结构的系统和方法。

发明内容

在各个实施例中，本公开涉及用于加工透明材料的系统，所述系统包括：(i)激光发射器，所述激光发射器被配置成用于生成初始激光束；(ii)第一偏振分束器，所述第一偏振分束器被配置成用于将所述初始激光束分割成沿着第一路径引导的第一激光束以及沿着从所述第一路径发散的第二路径引导的第二激光束，其中，所述第一激光束包括沿着所述第一路径的第一焦点并且所述第二激光束包括沿着所述第二路径的第二焦点；以及(iii)第二偏振分束器，所述第二偏振分束器被配置成用于接收所述第一和第二激光束并且被配置成用于将所述第一和第二激光束引导穿过共同聚焦透镜，其中，所述第一激光束被配置成用于在所述透明材料中在所述透明材料的第一横向位置处以及在所述透明材料的所述透明表面中的第一深度处生成第一缺陷串列，其中，所述第二激光束被配置成用于在所述透明材料中在所述透明材料的第二横向位置处以及在所述透明材料的所述表面中的第二深度处生成第二缺陷串列，并且其中，所述第一和第二缺陷串列促进沿着所述第一和第二缺陷串列将所述透明材料分离成多于一个部分。在各个实施例中，所述系统可以包括：第一透镜组，所述第一透镜组沿着所述第二路径布置并且被配置成用于接收所述第二激光束，其中，所述第一透镜组之间的距离沿着所述第二路径确立所述第二焦点的位置；和/或至少两个第二透镜，所述至少两个透镜被配置成用于接收所述初始激光束，其中，调整所述第一透镜组之间的距离改变了所述第一和第二激光束中的至少一者的焦点。另外，至少一个镜子可以被配置成用于反射所述第二激光束，其中，调整所述镜子的角度改变分别与所述第一和第二激光束相对应的所述焦点的所述第一横向位置与所述第二横向位置之间的距离。