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佛山激光打标机光束整形开创新一代超快激光加工应用
发表人:373929435 时间:2017-2-20 浏览量: 514
多年来,光束整形不仅使用户制造出了更好的产品,同时还帮助他们有效控制一些具有挑战性的应用。随着工业激光器和加工用光学元件的最新进展,光束整形技术也随之向前迈进,使得用户能以一种非常灵活的方式,通过调整光束形状来满足特定应用的需求。作为优化材料加工的最佳前提条件,在过去的几年里,通快已经完全掌握了在工件上形成任意光束的技术,从而改进材料加工。 
  光束整形技术基于优化的波动光学设计和对熔融石英透射元件制造方法的改进。光束整形技术不但适用于超快(也就是超短)脉冲激光器,也适用于多千瓦级连续(CW)激光器。光束整形技术在带来高效率和功率处理能力的同时,还能为各种不同的应用提供灵活的光束整形方法,从基模到多模、从超快到连续发射,且能覆盖较宽的光谱范围。 
  能够在x、y、z轴三个方向调整光束强度分布,将为应用带来最大的灵活性。除了能够调整光束强度外,还可以产生多个光斑。这种方法具有一定的成本优势,因为该技术能使用标准的激光产品,这意味着可以使用标准的激光源(如连续激光器)和标准的传导光纤,无需进行任何特定的调整或改造。 
  利用这种光束整形技术,通快公司已经开发出了一些优化的新加工方式。最近新开发的两项应用分别是:用超短脉冲激光器切割玻璃和人造蓝宝石;以及提高汽车应用中热镀锌钢材的钎焊能力。这两项新发展,使生产流程更加有效灵活,打开了进入新市场的大门。此外,它们既能应用于单模激光源,也能用于多模激光源,这充分显示了光束整形技术的潜力。 
  切割人造蓝宝石和玻璃 
  由于玻璃对可见光和近红外光是透明的,因此用波长位于这些透射波段的激光器来加工玻璃,好似并不合乎逻辑。但是,当使用脉宽在皮秒或飞秒范围的超快脉冲激光加工玻璃时,光并不是简单地穿过被加工材料。相反,脉冲中光子的巨大空间和时间密度,有利于一个生成自由电子的非线性、多光子吸收过程。随后,这些电子吸收更多的光子。这种透明材料中改良的吸收机制,使得利用激光加工人造蓝宝石和玻璃成为可能。 
  这种加工的成功,主要取决于材料的改性。不同于使用逐个脉冲直接穿过材料(即消融),超快脉冲激光束被聚焦于玻璃的内部,在玻璃内部,超快脉冲激光束能够沿着想要的切割线,改性一个狭窄的区域。随后,玻璃会沿着这个由激光产生的特定狭窄改性区而断裂。无论是直线切割还是曲线切割,这种方法都能获得光滑的切割表面,切割精度可达到0.01mm。 
  这项技术是专门为切割坚硬的薄玻璃而开发的,例如智能手机显示屏的盖板玻璃。切割智能手机显示屏玻璃盖板时,利用通快的Top Cleave光束整形镜组,可以获得高达1m/s的切割速度。激光强度沿着光束的传输方向z轴均匀分布,因此,焦点被拉长,光斑变成了一条长宽比大于1000:1的聚焦线。激光脉冲不再一层层地将玻璃消融,取而代之的是一次性改性完整的内部分割表面(见图1)。 

  图1:利用通快的Top Cleave光束整形镜组切割坚硬的薄玻璃(a)。激光强度沿着光束的传输方向z轴均匀分布,形成一条长宽比大于1000:1的聚焦线(b)。激光脉冲一次性改性完整的内部分割表面。 
  根据脉冲能量和材料的不同,可切割的玻璃厚度可厚达2mm。如果用配备Top Cleave光束整形镜组的TruMicro激光器切割2mm厚的玻璃,切割速度可达1m/s,该速度是不配备Top Cleave的100倍。即使是切割世界上第二坚硬的透明材料蓝宝石,也是如此。例如,TruMicro 5080激光器(重复率高达1000kHz、脉冲能量高达500μJ、平均功率大于150W)配备Top Cleave光束整形镜组,可以形成一条激光聚焦线,能切割厚度超过1mm的玻璃。
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