[发明专利]一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统及方法

权利要求书

1.一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统，其特征在于，包括：

激光器，用于产生激光脉冲；

扩束镜，用于对激光器产生的激光脉冲进行扩束；

动态光束整形系统，用于对多束激光脉冲进行光束整形；

振镜，用于控制多束激光在玻璃工件预定位置进行打孔；

加工物镜，用于对振镜的出射激光进行聚焦；

工装夹具，用于夹持待打孔的玻璃工件；

辅助系统，用于去除激光打孔过程中产生的粉尘；

运动系统，用于调节激光加工的位置、深度以及辅助系统作用的位置；

所述激光器产生的激光脉冲依次经过扩束镜、动态光束整形系统、振镜、加工物镜后，作用在玻璃工件上，对玻璃工件进行打孔；

经过所述加工物镜形成的激光光斑首先作用于玻璃工件的下表面，通过调整光斑在玻璃工件中的深度，使得激光从下往上对玻璃工件进行打孔；

所述辅助系统包括喷嘴、水泵、气泵、三通阀；所述水泵的入口与水源连通，所述气泵的入口与气源连通，所述三通阀设有两个入口和一个出口，所述三通阀的两个入口分别与水泵、气泵的出口连通，所述三通阀的出口与喷嘴的入口通过软管连通，所述喷嘴的出口正对玻璃工件的下表面；

所述辅助系统位于玻璃工件下方，从玻璃工件下方去除激光打孔过程中产生的粉尘；

所述辅助系统在激光打孔过程中分两阶段进行除尘；

第一阶段，当激光光斑对玻璃工件下半部进行加工时，所述三通阀接通水泵与喷嘴，关闭气泵与喷嘴的连通，通过水流对玻璃工件底部进行清洗，去除孔内残留的粉尘；

第二阶段，当激光光斑对玻璃工件上半部进行加工时，所述三通阀接通气泵与喷嘴，关闭水泵与喷嘴的连通，通过气流对玻璃工件底部进行清洗，去除孔内残留的粉尘。

2.根据权利要求1所述的一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统，其特征在于，所述运动系统包括第一位移平台、第二位移平台和第三位移平台；

所述振镜、加工物镜安装在第一位移平台上，所述第一位移平台为一维位移平台，用于调节振镜和加工物镜在Z轴方向运动；

所述工装夹具安装在第二位移平台上，所述第二位移平台为二维位移平台，用于调节玻璃工件在X轴、Y轴方向运动；

所述辅助系统安装在第三位移平台上，所述第三位移平台为三维位移平台，用于调节辅助系统在X轴、Y轴和Z轴方向运动；

其中X轴、Y轴构成的平面与玻璃工件的表面平行，Z轴与玻璃工件的表面垂直。

3.根据权利要求1所述的一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统，其特征在于，所述激光器产生的激光脉宽为100fs～3ps，波长为1030～1090nm。

4.根据权利要求1所述的一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统，其特征在于，所述激光光斑的直径为1～15um。

5.根据权利要求1所述的一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工系统，其特征在于，所述多束激光脉冲中激光单脉冲的能量密度为1～70uJ/cm²。

6.一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工方法，基于权利要求1至5中任一项所述的加工系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过工装夹具固定好玻璃工件，调整激光光路，使加工物镜透射出来的激光垂直作用于玻璃工件表面；

S2，通过运动系统调整喷嘴的位置，使喷嘴作用的位置与激光加工的位置对应；

S3，设置激光加工过程中的运动参数；

S4，打开辅助系统和激光器，激光器发出的激光从玻璃工件下表面开始加工，从下往上对玻璃工件进行打孔；辅助系统从玻璃工件下表面去除激光加工过程中产生的粉尘；

步骤S4中，所述辅助系统在激光打孔过程中分两阶段进行除尘；

第一阶段，当激光光斑对玻璃工件下半部进行加工时，通过水流对玻璃工件底部进行清洗，去除孔内残留的粉尘；

第二阶段，当激光光斑对玻璃工件上半部进行加工时，通过气流对玻璃工件底部进行清洗，去除孔内残留的粉尘。

7.根据权利要求6所述的一种用于玻璃无锥度精密深孔阵列的加工方法，其特征在于，步骤S3中，设置激光加工过程中的运动参数包括：光斑运动的起点、终点和运动速度；辅助系统的加工起点、终点和加工速度。