透明材料激光加工方法及加工系统与流程

本发明属于透明材料加工，具体涉及一种透明材料激光加工方法及加工系统。

背景技术：

1、透明材料在工业及生活中的应用发展，导致透明材料的加工需求增加。对于高硬度材料的切片一直存在切片难，损耗大等问题，例如对于钻石、碳化硅的切片时，对于切割刀具，锯片或金刚线都存在锯片或金刚线的消耗，同时切缝宽度较大也使材料损耗较高。为解决此问题，可采用激光内切的方式，通过将激光聚焦于材料内部，通过激光焦点在材料内部进行烧蚀，进而实现材料切片的方法。

2、但是由于透明材料具有较高的折射率n，例如金刚石折射率约为2.4，碳化硅折射率约为2.6，这使得激光焦点在材料内部会被拉长，焦深变为在空气中的n倍。在激光内切的过程中，会存在损伤层较厚的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种透明材料激光加工方法及加工系统，以解决现有技术中采用激光加工透明材料时损耗层过大的技术问题。

2、本申请提供一种透明材料激光加工方法。该透明材料激光加工方法包括：

3、获取待加工材料的透射光谱曲线，选择等效于100微米厚的材料透光率大于40％所对应波长的激光作为加工激光；

4、将加工激光的光束分为至少两束子光束；

5、将各束子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点至少部分重合以形成焦点重合区；

6、通过焦点重合部加工待加工部位；其中

7、单束子光束的焦点处能量小于待加工部位的损伤阈值，且多束子光束形成的焦点重合区的能量大于待加工部位的损伤阈值。

8、在本申请的一实施例中，所述将各束子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点至少部分重合以形成焦点重合区的方法包括：

9、所述将各束子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点中心区域重合以形成焦点重合区

10、在本申请的一实施例中，所述子光束在待加工材料表面的入射角为5°～80°。

11、在本申请的一实施例中，所述通过焦点重合部加工待加工部位的方法包括：

12、当切割厚度为d，待加工材料的折射率为n时，将焦点重合部从待加工材料的表面向待加工材料的内部移动距离h，且h＝d/n。

13、相应地，本申请提供一种透明材料激光加工系统，其特征在于，包括：

14、激光器，用于产生加工激光；

15、分光组件，用于将加工激光分为至少两束子光束；

16、多个聚光组件，与子光束的数量一一对应，分别用于将相应子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点至少部分重合以形成焦点重合区；

17、通过焦点重合部加工待加工部位；其中

18、单束子光束的焦点处能量小于待加工部位的损伤阈值，且多束子光束形成的焦点重合区的能量大于待加工部位的损伤阈值。

19、在本申请的一实施例中，所述聚光组件输出的子光束在待加工材料表面的入射角为5°～80°。

20、在本申请的一实施例中，所述的透明材料激光加工系统还包括：

21、扩束镜，设置于激光器与分光组件之间，用于对加工激光进行扩束；

22、若干反射镜，用于将子光束反射至相应聚光组件。

23、在本申请的一实施例中，所述分光组件包括至少一个半透半反镜。

24、在本申请的一实施例中，所述的透明材料激光加工系统还包括：

25、三坐标移动平台，用于承载待加工材料；

26、控制模块，用于控制激光器和三坐标移动平台。

27、在本申请的一实施例中，当切割厚度为d，待加工材料的折射率为n时，所述控制模块控制三坐标移动平台带动待加工材料移动，以将焦点重合部从待加工材料的表面向待加工材料的内部移动距离h，且h＝d/n。

28、本发明的有益效果是：

29、区别于现有技术，本申请提供一种透明材料激光加工方法及加工系统。该透明材料激光加工方法及加工系统通过将加工激光的光束分为至少两束子光束，各束子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点至少部分重合以形成焦点重合区，通过焦点重合部加工待加工部位，其中单束子光束的焦点处的能量小于待加工部位的损伤阈值，且多束子光束形成的焦点重合区的能量大于待加工部位的损伤阈值。从而使得单束子光束的焦点不足以损坏材料，而仅在多束子光束的焦点形成的焦点重合区造成材料损伤，可以有效地降低材料的损伤层厚度。

30、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

31、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种透明材料激光加工方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的透明材料激光加工方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的透明材料激光加工方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的透明材料激光加工方法，其特征在于，

5.一种透明材料激光加工系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的透明材料激光加工系统，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的透明材料激光加工系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求5所述的透明材料激光加工系统，其特征在于，

9.根据权利要求5所述的透明材料激光加工系统，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的透明材料激光加工系统，其特征在于，

技术总结
本发明属于透明材料加工技术领域，具体涉及一种透明材料激光加工方法及加工系统。该透明材料激光加工方法及加工系统通过将加工激光的光束分为至少两束子光束，各束子光束照射至待加工材料的待加工部位，多束子光束的焦点至少部分重合以形成焦点重合区，通过焦点重合部加工待加工部位，其中所述子光束的焦点处的能量小于待加工部位的损伤阈值，且焦点重合区的能量大于待加工部位的损伤阈值。从而使得单束子光束的焦点不足以损坏材料，而仅在多束子光束的焦点形成的焦点重合区造成材料损伤，可以有效地降低材料的损伤层厚度。

技术研发人员：袁淦,赵晓杰,雷志辉
受保护的技术使用者：英诺激光科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21