[发明专利]飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置

权利要求书

1.一种飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置，包括：固定在电控一维运动平台(1)上的全反射镜(2)，设置在高重频超快激光器(9)前端，按45°倾斜镜像对称分布的倾斜面的第一45°全反射镜和与全反射镜(2)对应的半透半反镜(3)所组的成八字“]”形光路全反射镜组，对应半透半反镜(3)背端上方的俯视全反射镜，固定在电控三维运动平台(8)上两叠合的待悍玻璃制品(7)，通过透镜(5)、物镜(6)在线监测待悍玻璃制品(7)的正向CCD电荷耦合元件(4)和横向CCD电荷耦合元件(4)，其特征在于：第一45°全反射镜的垂直光路通过半透半反镜(3)的45°斜面正对全反射镜(2)，通过半透半反镜(3)背端光路末端的第二45°全反射镜，与所述全反射镜(2)和俯视全反射镜形成十字交叉光路的焊接光路系统；高重频超快激光器(9)产生超短脉冲激光光束经过第一45°全反镜射入到半透半反镜(3)的45°斜面，半透半反镜(3)利用45°斜面分光镜将光束分为两束互为垂直的十字交叉束光，其中一路光束经过第二45°全反射镜合束，竖直向下进入物镜(6)，聚焦在待悍玻璃制品(7)的界面处，计算机利用两个CCD电荷耦合元件(4)的在线监测，按照预定的扫描路径分层扫描，控制电控一维运动平台(1)精确调控两束脉冲的延时时间，调控高重频超快激光器(9)产生超快激光脉冲的扫描速度，将飞秒激光单脉冲光束调制为汇聚于待悍玻璃制品(7)连接处同一个焦点的飞秒激光双脉冲光束脉冲，光束脉冲在约束层的作用下急剧膨胀形成冲击波，向待悍玻璃制品(7)材料深处方向传播，通过调节飞秒激光脉冲能量及扫描轨迹参数，在玻璃制品连接界面处表面形成熔化效应，获得不同尺寸的热影响区的吸收效应的熔池，从而将待焊叠合玻璃焊接在一起，冷却后形成致密的焊缝。

2.如权利要求1所述的飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置，其特征在于：电控三维运动平台带动待悍玻璃制品在三维空间内任意移动，对玻璃实施精确焊接，通过两CCD电荷耦合元件相机获得加工状态中待悍玻璃制品的主视图和俯视图，实现在线检测加工，利用高重频超快激光器产生超快激光脉冲，使用全反镜调整光束的位置，以45度斜射入分光镜，使其分为两束光，分别射向两个全反射镜，分光镜将光束分为两束后经过全反射镜后再合束，全反射镜使光束竖直射入物镜，通过两个CCD电荷耦合元件相机实现在线监测加工。

3.如权利要求1所述的飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置，其特征在于：计算机按照预定的扫描路径分层扫描，聚焦在待悍玻璃制品的交界面处，其中一个全反镜固定在一维运动平台上，经反射后又将两束光合并成一束，再次经过全反射镜进入物镜，将焦点聚焦于两玻璃的交界面处。

4.如权利要求1所述的飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置，其特征在于：超短脉冲激光射出的激光为近红外光，其波长为1030nm，脉冲宽度为2000fs，重复频率为615kHz，进入物镜的平均功率为3000mW。

5.如权利要求1所述的飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强系统装置，其特征在于：加工样品为两片石英玻璃，将两片玻璃自然叠放，不施加任何外力，此时为非光学贴合状态，用NA＝0.25的物镜进行聚焦，扫描速度为1000μm/s，扫描S型，线间距为50μm，扫描面积为1×1mm²，层间距为50μm，利用两个CCD电荷耦合元件进行侧面和顶部的在线监控，按照预定的扫描路径逐层扫描完成玻璃焊接操作。