[发明专利]一种玻璃切割方法

说明书

本发明公开了一种玻璃切割方法，提供一激光装置，所述激光装置的具有第一波长的信号光和第二波长的泵浦光，泵浦光在放大器中被吸收转换为信号光，其特征在于：出射激光束由信号光和未吸收的残留泵浦光构成，所述残留泵浦光的能量大于泵浦光总能量的15%，采用波长分光器件将出射激光束分成两束，被分离的残留泵浦光经过一扩束系统调节尺寸后再重新合束，聚焦在待加工玻璃上，由出射信号光束在玻璃中形成微裂纹，由调制后的残留泵浦光束使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，使聚焦后的激光光斑沿切割路径扫描待加工玻璃，实现对玻璃的切割。本发明只需要一个激光光源在一道工序中即能完成对玻璃的切割。

技术领域

本发明涉及一种激光加工方法，具体涉及一种利用激光对玻璃进行加工的方法。

背景技术

在消费电子、半导体、新能源、精密光学、航空航天等领域，玻璃材料因为其透光率高、强度好、耐磨损以及特殊的光电功能特性，得到广泛应用。随着高端应用对玻璃加工的效率、精度和成品率提出更高的要求，激光加工逐渐取代传统玻璃机械加工方法。

就激光玻璃切割工艺而言，常用的方法包括隐切法、成丝切割法等。这些方法通常分为两个工艺步骤，即首先采用激光在材料上形成微裂纹（激光切割步骤），然后让微裂纹受控制地扩展，从而分开待切割的玻璃材料（裂片步骤）。其中的裂片步骤，可以是机械裂片，或者采用另外一台CO₂激光加热裂片等。

例如，中国发明申请CN114985990A公开了一种双激光裂片的方法。其采用两个激光光源作为能量源，包括一个超短脉冲激光器和一个短脉冲或连续激光激光器。超短脉冲激光束首先在材料内部聚焦，由于非线性吸收，材料内部形成裂纹。在超短脉冲激光束之后，采用短脉冲或连续激光照射材料内部，由于热特性，裂纹扩散，从而达到切割裂片的效果。

这类加工方法中，由于具有切割和裂片两道加工工序，需要采用两个激光光源，或者对于裂片工序采用机械裂片、热裂片的方法进行加工，工艺步骤较多，设备结构相对复杂，降低了系统的自动化程度，工艺流程也较长。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种玻璃切割方法，采用一个激光光源，在一道工序中完成激光切割、裂片操作，以降低系统复杂度，提高激光切割效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种玻璃切割方法，提供一激光装置，所述激光装置的具有第一波长的信号光和第二波长的泵浦光，泵浦光在放大器中被吸收转换为信号光，出射激光束由信号光和未吸收的残留泵浦光构成，所述残留泵浦光的能量大于泵浦光总能量的15%，采用波长分光器件将出射激光束分成两束，分别为出射信号光束和残留泵浦光束，被分离的残留泵浦光经过一扩束系统调节尺寸后再重新与出射信号光束合束后，聚焦在待加工玻璃上，由出射信号光束在玻璃中形成微裂纹，由调制后的残留泵浦光束使玻璃中的微裂纹受控制地扩展，使聚焦后的激光光斑沿切割路径扫描待加工玻璃，实现对玻璃的切割。

上述技术方案中，所述第一波长为1020nm～1080nm，所述第二波长为910nm～980nm。

上述技术方案中，初始信号光由种子激光源提供，所述种子激光源为纳秒或皮秒量级的脉冲激光发生器。

优选的技术方案，所述种子激光源是由电调制半导体激光直接产生的脉冲，或者是经由色散元件展宽至数百皮秒脉宽的宽光谱的飞秒锁模激光脉冲。

上述技术方案中，所述种子激光源的输出平均功率小于2瓦。

本发明可以采用910纳米～980纳米的半导体激光器作为泵浦源，泵浦稀土镱离子掺杂的光纤，构成放大器，对种子激光光源的功率进行放大。

所述放大器，可以是单级放大器，也可以是由多个放大器级联而成的多级放大结构。在这些放大器中，910纳米～980纳米的泵浦激光并不能被完全吸收并转换为1020纳米～1080纳米的信号光。根据末级放大器的设计，其将会有大于15%的能量不能被吸收，而随着信号光共同在输出光纤中继续传输。