[发明专利]用于切割硬脆性产品的激光切割头以及激光切割装置

说明书

一种用于切割硬脆性产品(10)的激光切割头，激光切割头包括依次设置的偏振元件(1)、二元相位元件(2)以及聚焦元件(3)，经过偏振元件(1)的激光形成偏振激光，射向二元相位元件(2)，并在二元相位元件(2)处形成衍射激光，再射向聚焦元件(3)，且在聚焦元件(3)处形成用于切割硬脆性产品(10)的聚焦激光。还公开了一种激光切割装置。激光先后经过偏振元件、二元相位元件和聚焦元件，最终转换成为焦深长且能量峰值功率密度变化均匀的聚焦激光，能够保证贯穿硬脆性产品，达到对硬脆性产品切割的理想效果。

技术领域

本发明涉及激光切割领域，具体涉及用于切割硬脆性产品的激光切割头以及激光切割装置。

背景技术

随着电子行业的不断发展，用于电子产品的面板材料大部分为较透明脆性材料，例如玻璃、陶瓷等。不同产品的脆性材料部分有厚有薄，需要合适且可控的加工方法对其进行加工，给硬脆性材料切割加工行业带来挑战。

目前，玻璃等硬脆性材料的切割方式主要为刀轮切割和激光切割。对于刀轮切割方式而言，刀轮切割工艺效果、良率均较稳定，但这种机械加工方式的效率有待提高。对于激光切割方式而言，其表现出更大的潜力，激光器通过结合外部光学元件，最终实现目标光斑效果。但由于光学系统本身的光学性能，被加工材料的聚焦光斑区域处光斑大小、焦深范围等受衍射极限、光学像差的限制，对厚材料尤其是透明脆性材料的切割，普通的光路元件无法实现理想的切割效果。例如，轴棱镜是比较常见的产生贝塞尔光束的元件，但是，其加工精度和装配精度对光斑影响敏感度高，光束聚焦区域焦深内能量的峰值功率密度分布不均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供用于切割硬脆性产品的激光切割头以及激光切割装置，解决现有激光切割方式对硬脆性产品无法达到理想效果的问题。

为解决该技术问题，本发明提供一种用于切割硬脆性产品的激光切割头，所述激光切割头包括依次设置的偏振元件、二元相位元件以及聚焦元件，经过偏振元件的激光形成偏振激光，射向二元相位元件，并在二元相位元件处形成衍射激光，再射向聚焦元件，且在聚焦元件处形成用于切割硬脆性产品的聚焦激光。

其中，较佳方案是：所述二元相位元件包括基座以及多个设在基座上并由内而外依次设置的圆环结构，相邻圆环结构的相位差在0.5π至2π范围内。

其中，较佳方案是：相邻圆环结构的相位差为π。

其中，较佳方案是：所述圆环结构设有四个。

其中，较佳方案是：所述聚焦元件为聚焦物镜。

其中，较佳方案是：所述聚焦物镜的NA值在0.5至1.2范围内。

其中，较佳方案是：所述聚焦物镜的NA值为0.8。

其中，较佳方案是：所述偏振元件的偏振方向为径向。

本发明还提供一种激光切割装置，所述激光切割装置包括激光器以及如上所述的激光切割头，所述激光器朝向激光切割头发射激光。

其中，较佳方案是：所述激光切割装置还包括用于夹紧硬脆性产品的夹紧装置。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计用于切割硬脆性产品的激光切割头以及激光切割装置，激光先后经过偏振元件、二元相位元件和聚焦元件，最终转换为焦深长且能量峰值功率密度变化均匀的聚焦激光，能够保证贯穿硬脆性产品，达到对硬脆性产品切割的理想效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明激光切割头的示意图；

图2是本发明二元相位元件的示意图；

图3是本发明聚焦激光的光斑的效果图；