[实用新型]一种激光复合切割分离透明脆性材料的装置

说明书

本实用新型属于激光加工应用技术领域，公开了一种激光复合切割分离透明脆性材料的装置，该装置包括超短脉冲激光输出组件、连续激光输出组件、合束组件、贝塞尔激光合成组件及xy两维工作台；其中，合束组件用于将超短脉冲激光与连续激光进行同光轴合束成复合激光；贝塞尔激光合成组件则用于对复合激光进行处理，使其转变为贝塞尔合成激光束，以进一步被传输至xy两维工作台上，从而对待处理的透明脆性材料进行一次性切割分离。本实用新型通过对装置的各构成组件及它们的连接关系等进行改进，可一次高速完成切割分离透明脆性材料，无需后续施加分离力或温差进行分离工序，能够简化工艺流程，提高激光切割分离透明脆性材料的加工效率。

技术领域

本实用新型属于激光加工应用技术领域，更具体地，涉及一种激光复合切割分离透明脆性材料的装置。

背景技术

激光切割透明脆性材料有多种机理，主要机理可以分为以下几种：常规连续和纳秒脉冲激光熔化切割分离机理，激光隐形切割(或叫做内部改性切割)分离机理，激光热应力切割(或叫做热裂法切割、裂纹控制法切割)分离机理，超短脉冲(皮秒和飞秒)激光烧蚀切割分离机理。针对的透明脆性材料主要包括各种性能的玻璃，光学晶体材料和蓝宝石材料以及硅晶材料等。常规连续和纳秒脉冲激光熔化切割分离机理是通过熔化材料，并将其排除，达到切割分离。这种方法由于输入的能量较多，常会造成透明脆性材料切割分离面的崩边、重铸层和微裂纹等切割缺陷，切割分离精度和质量较差，必须进行二次打磨或抛光，从而增加了工艺流程和成本，降低了切割加工效率；激光隐形切割机理是将激光焦点聚焦到透明材料中间进行烧蚀，降低透明脆性材料切割分离面的烧蚀面，来提高切割分离精度和质量，但必须采用后续机械方法对激光隐形切割线进行机械掰片分离，不但增加了加工工序，导致切割分离效率下降，而且光路系统复杂，设备昂贵；激光热应力切割分离机理是通过对透明材料加热膨胀，当激光束离开后，加热膨胀部位通过外加冷却剂或自身传导迅速冷却收缩，诱导出大于材料抗拉强度的拉应力，形成穿透裂纹，将材料切割分离。这种方法由于没有激光熔化和烧蚀现象存在，故可以获得无缺陷的高精度和高质量的切割分离面，无需二次打磨或抛光，因而加工工序简单，但其缺点是切割分离速度慢，效率低，且由于难以控制裂纹沿曲线扩展，无法实现曲率较大的曲线图形切割分离；超短脉冲(皮秒和飞秒)激光烧蚀切割分离是目前对切割分离透明脆性材料效率较高，切割分离精度和质量较好的一种方法。

专利CN 104968620 A提出一种透明材料的高速激光加工方法，采用皮秒贝塞尔光束对层状透明材料：包括至少一个拉应力层、至少一个压应力层以及所述至少一个拉应力层与所述至少一个压应力层之间的至少一个界面区，具体应用之一为对钢化玻璃进行预切割。在激光预切割后，再施加一定的分离力或温差才能使材料沿预切割路径分离。专利CN201710287652.1公开了利用皮秒贝塞尔光束预切割蓝宝石后，移动平台至指定位置，然后再利用振镜扫描二氧化碳激光使蓝宝石沿预切割路径进行分离的方法。上述方法及对应装置均存在经过超短脉冲激光预切透明脆性材料后，必须经过后续施加一定的分离力或温差才能使材料分离，这显然增加了激光切割分离工序，降低了切割分离的效率。

实用新型内容

针对以上超短脉冲(皮秒和飞秒)激光烧蚀切割分离透明脆性材料加工过程中存在的改进需求，本实用新型的目的在于提供一种激光复合切割分离透明脆性材料的装置，通过对装置的各构成组件及它们的连接关系等进行改进，以超短脉冲激光和连续激光两者同时作为贝塞尔激光光源，利用复合激光将超快激光烧蚀改性机理和连续激光热应力切割分离机理同时同光轴作用于透明脆性材料，可一次高速完成切割分离透明脆性材料，无需后续施加分离力或温差进行分离工序，能够简化工艺流程，提高激光切割分离透明脆性材料的加工效率。

为实现上述目的，按照本实用新型，本实用新型提供了一种激光复合切割分离透明脆性材料的装置，其特征在于，包括超短脉冲激光输出组件、连续激光输出组件、合束组件、贝塞尔激光合成组件及xy两维工作台(18，43)；其中，

所述xy两维工作台(18，43)用于放置待处理的透明脆性材料，并能够带动该待处理的透明脆性材料在xy平面内运动；