[发明专利]用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺

说明书

本发明提供一种用于高斯光束整形的光学机构，包括：第一透镜和准直结构，所述第一透镜用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，所述准直结构用于对所述线性光束进行准直，使其光束截面为线性光斑，且所述线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；所述第一透镜包括第一入射面和第一出射面，所述第一入射面的曲率半径为正，圆锥系数为负，所述第一出射面为平面。由于采用新型的CO Laser（一氧化碳激光器），搭配线性光束的光学机构，大大提升了超薄玻璃的切割品质及切割强度，为超薄玻璃高强度要求的应用场景提供激光切割的工艺解决方案，并且，光学机构结构简单，大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及超薄玻璃切割加工技术领域，具体而言，涉及一种用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺。

背景技术

本文提到的超薄玻璃，指厚度在0.1mm以下的玻璃，在其切割领域，目前基本上是使用激光切割或叠片刀轮切割的方式来完成；激光切割一般使用红外（飞秒或皮秒）激光整形为贝塞尔光束，采用该种切割方案的话，在切割后，正面切割品质较差，存在一定程度的崩边，断面粗糙，大大降低了超薄玻璃产品的强度。在一些如折叠屏的应用场合，以上工艺方案并不能满足产品需求。

发明内容

本发明旨在提供一种用于高斯光束整形的光学机构、激光切割系统及工艺，用以改善切割品质，提升超薄玻璃产品强度。

本发明提供的一种用于高斯光束整形的光学机构，包括：第一透镜和准直结构，所述第一透镜用于将高斯光束整形为扇形发散的线性光束，所述准直结构用于对所述线性光束进行准直，使其光束截面为线性光斑，且所述线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；

所述第一透镜包括第一入射面和第一出射面，所述第一入射面的曲率半径为正，圆锥系数为负，所述第一出射面为平面。

作为优选的技术方案，所述准直结构包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的轴线与水平方向平行，所述第三透镜的轴线与竖直方向平行。

作为优选的技术方案，所述线性光束的长度为l，所述l受所述第一出射面到第二透镜的第二入射面的距离L、第一透镜的厚度H以及扇形发散角Ѳ的约束，约束公式为：

。

作为优选的技术方案，所述扇形发散角为15°～30°；

所述第一入射面的曲率半径为0.4～0.8，圆锥系数为-3.2～-10。

作为优选的技术方案，射入所述第一透镜的高斯光束的直径为0.78±0.02mm。

作为优选的技术方案，所述线性光束长度为16mm，宽度为0.3mm。

还提供一种超薄玻璃激光切割系统，包括激光源、反向激光扩束镜；所述激光源用于输出高斯光束，所述反向激光扩束镜用于将所述高斯光束的直径调整为预设值；

所述激光切割系统还包括如上所述的用于高斯光束整形的光学机构。

作为优选的技术方案，所述激光源为一氧化碳激光器。

作为优选的技术方案，所述激光切割系统还包括用于改变所述高斯光束的传播方向的反射镜。

还一种超薄玻璃的激光切割工艺，包括：

方向调整步骤，将高斯光束射入反射镜表面，反射后的高斯光束与超薄玻璃加工面垂直；

光束整形步骤，用第一透镜对射入的高斯光束进行整形，然后射出扇形发散的线性光束，再依次经过第二透镜和第三透镜进行准直，使其光束截面为线性光斑，且线性光斑在沿着其长度方向上，能量均匀分布；

位置校准步骤，调整超薄玻璃或线性光束的位置，使线性光束的位置与超薄玻璃上的切割线平行。

作为优选的技术方案，所述位置校准步骤包括：