[发明专利]一种切割透明脆性材料的方法和装置

说明书

本发明涉及一种切割透明脆性材料的装置和方法，其包括如下步骤：S1、激光器产生并输出激光光束；S2、所述激光光束依次经扩束、反射后进行光束整形；以及S3、调整完成光束整形后的激光光束的反射角度，并对反射出的激光光束进行聚焦，使得激光光束聚焦于透明脆性材料内部，以实现对透明脆性材料的切割。其通过对激光光束的光束整形、反射角度调整和聚焦，可实现预定厚度透明脆性材料的扫描式切割，在大幅提高加工效率的同时降低对激光光源的性能要求和使用成本。

技术领域

本发明涉及光学材料加工领域，尤其涉及一种切割透明脆性材料的方法和装置。

背景技术

目前，对于透明脆性材料的加工可通过多种方式实现，例如通过直线电机配合激光切割头，按照预定图形要求进行切割。该种加工方式中，激光的出光信号需配合直线电机的运动速度才能得以实现高效的加工。但在高要求的切割中，激光出光通常为高频信号，为匹配其频率，对于直线电机的要求通常很高，例如，电机需要配合切割轨迹精准控制激光脉冲，对应的，电机的速度及精度也需匹配激光出光的频率，通常由于直线电机的硬件限制，且无法满足高精度的工艺切割要求，且切割效率不高；其次，直线电机通常体积较大，使用时需考虑结构布局和使用成本问题。

同时，现有技术中已经出现有通过振镜+扫描场镜形成激光扫描的二维运动，以实现材料切割的方案，如CN107030390A-一种太阳能电池片切割装置，其主要是利用扫描场镜聚焦激光能量，进行扫描式切割，但是这种激光切割方式为去除式切割，需要重复切割很多次，一层一层的去除才能实现预定厚度的切割，且其光斑能量密度低，切割线宽，焦深短，无法聚焦于材料内部，并不适用于玻璃等透明脆性材料的切割加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种切割透明脆性材料的方法和装置，其通过对激光光束的光束整形、反射角度调整和聚焦，可实现预定厚度透明脆性材料的扫描式切割，在大幅提高加工效率的同时降低对激光光源的性能要求和使用成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一方面，提供了一种切割透明脆性材料的方法，其包括如下步骤：

S1、激光器产生并输出激光光束；

S2、所述激光光束依次经扩束、反射后进行光束整形；

以及S3、调整完成光束整形后的激光光束的反射角度，并对反射出的激光光束进行聚焦，使得激光光束聚焦于透明脆性材料内部，以实现对透明脆性材料的切割。

优选的，所述透明脆性材料包括玻璃或蓝宝石。

优选的，所述步骤S3包括：

S31、当激光光斑在透明脆性材料上的前一位点完成加工后，激光器停止出光；

S32、控制反光镜偏转后，使激光器继续出光，以改变完成光束整形后的激光光束的反射角度，使得激光光斑移动至透明脆性材料上的下一位点，并在该位点上完成加工；

重复步骤S31、S32，以形成激光扫描的二维运动，并在透明脆性材料上形成切割轨迹，以实现对透明脆性材料的扫描式切割。

优选的，激光扫描速度为4-10m/s。

优选的，激光光束焦深为0.1-6mm。

还提供了一种用于实现上述切割透明脆性材料的方法的透明脆性材料切割装置，其包括：

激光器，其用于产生并输出激光光束；

扩束镜，其用于调整激光光斑尺寸及发散角；

反射镜组、光束整形系统，所述反射镜组用于将经扩束镜扩束后的激光光束反射至光束整形系统中，以通过光束整形系统将光束整形成需要的光束分布；