专利名称：水导激光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够减少激光在水中吸收损失的水导激光装置。
背景技术：
水导激光是采用将激光进行聚焦后导入微水柱中，利用微水柱与空气界面的全反 射的原理，激光将沿着水柱传导。在水柱维持稳定的范围内，对待加工的产品进行加工，使 得激光能量累积和传导产生的热量被水带走，可以避免激光对产品切割道周围的热损伤及 灼烧，从而使得切割道清洁。随着人们对激光切割的质量的要求的不断提高，水导激光因其具有高精度和高清 洁的特点，在半导体、医疗器材、电子及航天等产业得到广泛的应用。水导激光的应用请 参见文献:High precision and high speed cutting of 4th generation OLED masks with LaserMicro Jet Mai,T. A. ；Richer zhagen,B. ；Lasers and Electro-Optics,2007. CLE02007. Conference on6_ll May 2007 Page(s) :1_10在现有技术中，水导激光装置包括容器、激光源及聚光透镜。容器具有一透光顶壁 及与顶壁相对的底壁，底壁开设有喷水口，容器内容置有水。激光源设置于透光顶壁一侧， 聚光透镜设置于容器的顶壁与激光源之间。激光源出射的激光束，经过聚光透镜会聚，通 过顶壁射入容器，并从底壁的喷水口在水的引导下出射。在上述的水导激光装置中，激光 束在水中传导的距离与容器顶壁与底壁的间距相等。当激光束在水中传导过程中，根据朗 伯_比尔定律，有大量的激光能量被水吸收，使得到达工件的激光束的能量降低，从而降低 了激光源发出激光束的利用效率。因此，有必要提供一种水导激光装置，能够减少激光束在水中的传导距离，从而减 少被水吸收的激光束的能量，提高激光束到达加工件的能量，提高激光束能量的利用效率。
发明内容
下面将以多个实施例说明一种水导激光装置。—种水导激光装置，其包括容器和激光源。所述激光源设置于容器一侧，用于出射 激光束。所述容器用于收容水，其远离激光源的另一侧设置有喷水口，用于喷出水柱，以传 导激光束。所述水导激光装置还包括导光管，所述导光管收容于所述容器内并位于激光源 与喷水口之间，用于使得激光束先在导光管内传导再在喷水口喷出的水柱内传导。本技术方案的水导激光装置，在容器内设置有导光管，使得激光束在导光管内传 导，可以减少激光束在水中传导的距离，减少水对激光束能量的吸收，从而，可以提高激光 束能量的利用效率，提高水导激光作用于加工元件的能量。
图1是本技术方案第一实施例的水导激光装置的示意图。图2是图1沿II-II线的剖视图。
图3是本技术方案第二实施例的水导激光装置的示意图。
具体实施例方式下面将结合附图及多个实施例，对本技术方案的水导激光装置作进一步的详细说 明。请一并参见图1及图2，本技术方案第一实施例提供的一种水导激光装置100包括 容器110、喷嘴118、导光管120、激光源130及聚光透镜140。容器110可以采用金属或合金制成。容器110可以为长方体形壳体、圆筒状壳体、 圆台形壳体或其他形状的壳体。本实施例中，容器110为圆筒状，其具有顶壁111、与顶壁 111相对的底壁112及连接于顶壁111和底壁112之间的侧壁113。顶壁111、底壁112及 侧壁113围成一个收容腔117，收容腔117用于收容水，以产生高压强水柱。在顶壁111的 中心位置，开设有圆形的安装口 116，用于安装导光管120。在底壁112上，开设有配合孔 114，配合孔114与安装口 116相对应。本实施例中，配合孔114开设于底壁111的中心，配 合孔114为圆形。喷嘴118配合收容于配合孔114，并与配合孔114的内壁紧密接触。喷嘴 118具有喷水口 119，用于将收容腔117内的水喷出，以形成与喷水口 119的孔径相等的水 柱。本实施例中，喷水口 119的直径为30微米至2毫米之间。为了使得喷嘴118具有较好 的机械强度同时具有较长的使用寿命，喷嘴118可以采用金刚石等具有较大硬度的材料制 成。本实施例中，在侧壁113形成有入水口 115，入水口 115用于与水源如水泵等相连，在使 用时，水以一定速度通过入水口 115注入到容器110的收容腔117内并充满收容腔117，使 得收容腔117内的水与容器110的内壁之间具有较大的压强，以使得收容腔117内的水以 较大压强喷出。入水口 115的直径可以根据实际的需要进行设定。入水口 115也可以开设 于顶壁111或底壁112。导光管120为圆形管，其外径与安装口 116的直径相等。120设置于顶壁111与底 壁112之间，自顶壁111沿着容器110的中心轴线向112延伸，其长度略小于容器110的顶 壁111与底壁112的间距。为了防止导光管120由于入水口 115进水时对导光管120的冲 击造成导光管120倾斜或者变形，导光管120由对激光具有较少吸收并且具有较大强度的 材料制成如聚甲基丙烯酸甲酯等。本实施例中，导光管120为空心管，其具有导光腔124。导光腔124与外界相连通， 导光腔124内收容空气，使得激光束在导光管内传导时即相当于在空气中传导，如此相对 于激光束在水中传导时，可减少激光束在传导过程中损失的能量。为了激光束的全部光线 能够在导光腔124内传导，导光腔124的直径应等于或略大于激光束的直径。导光管120 具有相对的第一端部121和第二端部122。第一端部121安装于安装口 116，并与顶壁111 紧密接触。第二端部122靠近配合孔114，且不与底壁112接触。第二端部122设置有透 光元件123，透光元件123可以为平面的玻璃。透光元件123设置于导光管120的第二端 部122，使得导光腔124与收容空间117相互隔离，即使得收容腔117的水不能进入导光腔 124内。当然，导光管120也可以为实心管。如此则不需于122设置123。由于导光管120设置于顶壁111和底壁112之间，且其长度略小于顶壁111与底 壁112的间距，使得透光元件123靠近喷嘴118的喷水口 119，使得透光元件123与喷水口 119的间距在1毫米至1厘米之间。透光元件123与喷嘴118的间距可以根据实际喷嘴118的喷水口 119水的流动情况进行设定。激光源130设置于容器110的上方，与顶面111相对。激光源130可以根据实际 加工的元件选定具有合适波长的激光。激光源130出射的激光束，垂直于顶壁111，并且激 光束的中心轴线与导光管120的中心轴线重合，使得激光束在导光管120内传导。优选地， 激光束的直径小于或者等于导光管120的内径。本实施例中，聚光透镜140设置于激光源130与容器110的顶面111之间。聚光透 镜140可以为凸透镜，其光轴与激光束的中心轴线重合。激光束通过聚光透镜140后，激光 束产生会聚，会聚的光线在导光管120内传导。优选地，通过选择合适焦距的聚光透镜140 以使得会聚的激光束喷水口的焦点位于待加工的元件的表面，从而提高激光单位面积上激 光的能量并且使得激光切割具有更窄的切割道。在本实施例中，聚光透镜140也可以设置于导光管120内第一端部121与第二端 部122之间的任何位置，保证聚光透镜140能够使得激光束会聚的焦点位于待加工的元件 的表面即可。请参阅图3，本技术方案第二实施例提供的一种水导激光装置200，其结构与本技 术方案第一实施例提供的水导激光装置100的结构相近，不同之处在于，容器210的底壁 212的向远离容器210的方向形成有喷出部213，喷出部213具有第一连接壁214及第二连 接壁215，第二连接壁215与底壁212平行，第一连接壁214连接于第二连接壁215与底壁 212之间，第一连接壁214与第二连接壁215围合形成一个圆台形的收容空间216。收容空 间216与容器210的收容腔217相连通，也用于收容水。喷水口 218开设于第二连接壁215 的中央部位，与导光管220的导光腔223相对应，用于喷出高压强水柱。聚光透镜240设置 于水导激光装置200的导光管220的第二端部222，用于会聚集光源230发出的激光束，并 用于隔离导光管220的导光腔223与容器210的收容腔中的水。在本实施例中，聚焦透镜 240的焦距应该和聚焦透镜240与待加工元件的间距相等。激光源230发出的激光束直接射入至导光管220中，经过导光管220第二端部222 的聚焦透镜240后，激光束产生会聚，并经过喷水口 218后与水柱一起到达待加工元件的表本技术方案的水导激光装置，在容器内设置有导光管，使得激光束在导光管内传 导，可以减少激光束在水中传导的距离，减少水对激光束能量的吸收，从而，可以提高激光 束能量的利用效率，提高水导激光作用于加工元件的能量。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种水导激光装置，其包括容器和激光源，所述激光源设置于容器一侧，用于出射激光束，所述容器用于收容水，其远离激光源的另一侧设置有喷水口，用于喷出水柱，以传导激光束，其特征在于，所述水导激光装置还包括导光管，所述导光管收容于所述容器内并位于激光源与喷水口之间，用于使得激光束先在导光管内传导再在喷水口喷出的水柱内传导。
2.如权利要求1所述的水导激光装置，其特征在于，所述容器包括相对的顶壁和底壁， 所述喷水口设置于所述底壁，所述激光源设置于顶壁远离底壁的一侧，且与所述喷水口相 对应，所述顶壁具有一个安装口，所述导光管一端安装于所述安装口，另一端靠近所述喷水
3.如权利要求2所述的水导激光装置，其特征在于，所述导光管的中心轴线垂直于所 述顶壁和底壁，且与所述喷水口的中心轴线重合。
4.如权利要求2所述的水导激光装置，其特征在于，所述水导激光装置还包括聚光透 镜，所述聚光透镜设置于激光源与顶壁之间，用于会聚激光源出射的激光束。
5.如权利要求4所述的水导激光装置，其特征在于，所述聚光透镜的光轴与导光管的 中心轴线重合。
6.如权利要求2所述的水导激光装置，其特征在于，所述导光管具有导光腔，所述导光 腔靠近安装口的一端与外界连通，靠近喷水口的一端封装有透光元件，所述透光元件用于 隔离导光腔与容器内的水。
7.如权利要求6所述的水导激光装置，其特征在于，所述透光元件与所述喷水口的间 距在1毫米至1厘米之间。
8.如权利要求6所述的水导激光装置，其特征在于，所述水导激光装置还包括聚光透 镜，所述聚光透镜设置于所述导光腔，用于会聚激光源出射的激光束。
9.如权利要求2所述的水导激光装置，其特征在于，所述水导激光装置还包括聚光透 镜，所述聚光透镜设置于导光管靠近喷水口的一端，用于会聚激光源出射的激光束。
10.如权利要求2所述的水导激光装置，其特征在于，所述底壁的向远离容器的方向形 成有喷出部，所述喷出部具有第一连接壁及第二连接壁，第二连接壁与容器的底壁平行，第 一连接壁连接于第二连接壁与底壁之间，所述第一连接壁及第二连接壁围合形成一个与容 器相连通的收容空间，所述喷水口开设于所述第一连接壁。
11.如权利要求1所述的水导激光装置，其特征在于，所述喷水口的直径为0.1毫米至 2毫米。
12.如权利要求1所述的水导激光装置，其特征在于，所述水导激光装置还包括喷嘴， 所述容器远离激光源的另一侧具有配合孔，所述喷嘴配合收容于配合孔内，所述喷水口开 设于所述喷嘴。
全文摘要
一种水导激光装置，其包括容器和激光源。所述激光源设置于容器一侧，用于出射激光束。所述容器用于收容水，其远离激光源的另一侧设置有喷水口，用于喷出水柱，以传导激光束。所述水导激光装置还包括导光管，所述导光管收容于所述容器内并位于激光源与喷水口之间，用于使得激光束先在导光管内传导再在喷水口喷出的水柱内传导。
文档编号G02B6/00GK101823183SQ200910300668
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者陈祥弘 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司