[发明专利]铌酸锂材料激光无尘打标装置及其打标方法

权利要求书

1.铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：沿光路依次设置有纳秒紫外激光器(10)、光斑整形模组(20)、功率实时反馈调节模组(30)、扫描振镜(50)以及聚焦镜(60)，所述光斑整形模组(20)包含依光路传输方向设置的扩束镜(21)、匀光组件(22)和光斑选择模组(23)，所述功率实时反馈调节模组(30)包含依光路传输方向设置的玻片(31)和分光镜(32)，电机与玻片(31)驱动连接，能带动玻片(31)转动，分光镜(32)的反射光路上布置有功率计(33)，分光镜(32)的透射光路上布置有反射单元，反射单元的反射光路上衔接扫描振镜(50)，聚焦镜(60)的输出端正对于加工平台(90)上的铌酸锂材料(80)。

2.根据权利要求1所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：所述纳秒紫外激光器(10)是功率15W～40K、脉宽＜20ns、频率30K～100K范围可调的纳秒紫外激光器。

3.根据权利要求2所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：所述纳秒紫外激光器(10)是功率15W、脉宽17ns、频率30K～100K范围可调的纳秒紫外激光器。

4.根据权利要求1所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：所述光斑选择模组(23)包含直线电机和厚度为0.3mm的钨钢片，直线电机与钨钢片驱动连接，用以带动钨钢片移动，钨钢片上开有直径为500mm、1000mm、1500mm的圆孔，能选择不同直径的光斑大小。

5.根据权利要求1所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：所述匀光组件(22)为光束匀化器，用以将准直高斯光束转换成准直平顶光束。

6.根据权利要求1所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：加工平台(80)上方设有用于加快打标区域空气流动的同轴吹气单元(71)，旁侧设有吸附粉尘颗粒的集尘单元(72)。

7.根据权利要求1所述的铌酸锂材料激光无尘打标装置，其特征在于：所述反射单元包含依光路传输方向设置的反射镜一(41)和反射镜二(42)。

8.利用权利要求1所述的装置实现铌酸锂材料激光无尘打标方法，其特征在于：纳秒紫外激光器(10)输出高斯光束，入射至光斑整形模组(20)，光斑整形模组(20)将高斯光束整形为平顶光束，通过不同聚焦光斑大小的切换，适应不同点径大小的加工，扩束镜(21)调节光斑能量密度；

入射至功率实时反馈调节模组(30)，功率实时反馈调节模组(30)的分光镜(32)将少部分光束反射至功率计(33)，实时监测激光功率波动，如果激光功率波动即将控制信号传输至电机，电机带动玻片(31)转动，实时调节激光功率；大部分光束透过分光镜(32)经由反射单元，将光束导入扫描振镜(50)，光束在聚焦镜(60)的作用下聚焦成加工所需要的光斑，在铌酸锂材料(90)上进行打标作业。

9.根据权利要求8所述的铌酸锂材料激光无尘打标方法，其特征在于：光斑选择模组(23)选择合适的光斑，通过调节扩束镜(21)和匀光组件(22)的配合，改变光斑的能量分布，获得符合加工需求的聚焦光斑；

加工20～50微米的点径时，采用激光单脉冲直接打点，如需增加加工深度，在同一位置多次打点；如遇到较小范围的点径调整，通过Z轴向移动，采用离焦的方式进行加工，过程中注意能量密度的调整和光斑的真圆度，如果打标点径的真圆度下降，则需要通过扩束镜(21)和光斑选择模组(23)的配合调整；

加工50～100微米的点径时，采用激光扫描同心圆的方式进行加工，同心圆之间的间距根据聚焦光斑大小决定，可设置为聚焦光斑大小的1/2。

10.根据权利要求8或9所述的铌酸锂材料激光无尘打标方法，其特征在于：光斑整形模组(20)提供多光斑选择和均匀能量密度分布，以获得合适的打标点径和深度；功率实时反馈调节模组(30)实时控制打标激光的能量稳定；采用脉冲打点方式和扫描划线方式相结合，点径从20～100微米可调，对于20～50微米的点径采用脉冲单点打标，对于50～100微米的点径采用振镜扫描同心圆的方式；扫描振镜工作前增加延时过滤能量不均匀的首个脉冲，获得稳定的激光能量，进而获得均匀点径和打标效果；选择合理工作距的扫描场镜，场镜工作距为175mm；同轴吹气单元(71)加快打标区域的空气流动，集尘单元(72)及时吸走粉尘颗粒，确保打标区域的洁净，实现无尘打标。