專利名稱：水晶激光內(nèi)雕機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光雕刻機(jī)，特別是一種能在水晶、玻璃等透明物質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行圖形雕刻的激光雕刻機(jī)。
背景技術(shù)：
參見第ZL 00218951.8號(hào)及第ZL 00232488.1號(hào)中國專利，現(xiàn)有的激光內(nèi)雕機(jī)普遍為多頭內(nèi)雕機(jī)，原理如下采用脈沖燈泵浦Nd:YAG電光調(diào)Q式倍頻激光器，經(jīng)過大倍率擴(kuò)束鏡擴(kuò)成較大的光斑，利用分光鏡分成幾束光，然后將每束光用45°反射鏡將光束轉(zhuǎn)九十度后再用單透鏡聚焦到三軸工作臺(tái)上，此三軸工作臺(tái)可以在軟件的控制下運(yùn)動(dòng)，從而在水晶或玻璃等物質(zhì)內(nèi)部聚焦形成一個(gè)個(gè)的炸裂點(diǎn)，由這些炸裂點(diǎn)組成所需圖形。此種工作方式由于電光調(diào)Q頻率低而存在著雕刻速度慢，工作臺(tái)振動(dòng)較大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種雕刻速度快，雕刻質(zhì)量好的水晶激光內(nèi)雕機(jī)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該水晶激光內(nèi)雕機(jī)包括半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、工控計(jì)算機(jī)、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行二維掃描的掃描振鏡及有聚焦作用的F-Thelta鏡頭、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行單維運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)、能夠控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和給激光器供電的主控箱，其中，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用平面諧振腔，包括532nm綠光輸出鏡、KTP二倍頻晶體、半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器、聲光調(diào)Q裝置及1064nm紅外全反鏡，1064nm紅外全反鏡及532nm綠光輸出鏡均為平面鏡，且532nm綠光輸出鏡靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器，此時(shí)束腰在平面鏡上，半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器固定在KTP二倍頻晶體與聲光調(diào)Q裝置中間。
本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)是該水晶激光內(nèi)雕機(jī)的半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用平面諧振腔使得激光模式好，且發(fā)散度小，鏡片及綠激光輸出鏡均為平面鏡，且綠光輸出鏡靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器，此時(shí)束腰在平面鏡上，通過KTP二倍頻晶體的倍頻后得到波長(zhǎng)為532nm近基模的激光脈沖。
半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用KTP二倍頻晶體進(jìn)行腔內(nèi)倍頻，因?yàn)樗写蟮姆蔷€性系數(shù)、高損傷閾值、大的接受角和大的溫度接受范圍，且其倍頻效率高，適用于中小功率固體激光器的倍頻。
半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔可以在較低頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用聲光調(diào)Q裝置，在1KHZ的調(diào)Q頻率下工作時(shí)最大激光平均功率為2瓦，脈沖寬度達(dá)30ns，滿足了激光在水晶內(nèi)部形成炸裂點(diǎn)的要求。
本實(shí)用新型水晶激光內(nèi)雕機(jī)的顯著優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定、雕刻速度快，用聲光調(diào)Q、YAG倍頻激光器實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率為1000HZ的調(diào)Q激光脈沖，每一個(gè)激光脈沖即可在水晶或玻璃內(nèi)部形成一個(gè)炸裂點(diǎn)，在高速掃描振鏡和工作臺(tái)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)方式下實(shí)現(xiàn)高速內(nèi)雕，平均每分鐘可在水晶或玻璃內(nèi)部雕刻50000個(gè)點(diǎn)左右。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型水晶激光內(nèi)雕機(jī)的光路示意圖。
圖2為本實(shí)用新型水晶激光內(nèi)雕機(jī)的半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型水晶激光內(nèi)雕機(jī)包括半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、工控計(jì)算機(jī)、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行快速二維掃描的掃描振鏡及有聚焦作用的F-Thelta鏡頭、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行單維運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)、能夠控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和給激光器供電的主控箱。
請(qǐng)參閱
圖1，由半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4輸出的綠激光光束經(jīng)擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡3擴(kuò)束后，再射到掃描振鏡(22和23)，掃描振鏡(22和23)在工控計(jì)算機(jī)控制下高速擺動(dòng)，使激光束在平面X、Y兩維方向上進(jìn)行掃描形成平面圖像，而三維圖像是靠掃描振鏡(22和23)及工作臺(tái)1的聯(lián)合動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的。通過F-Thelta鏡頭21將激光束聚焦在加工物體的表面或內(nèi)部形成一個(gè)個(gè)微細(xì)的、高能量密度的光斑，每一個(gè)高能量的激光脈沖瞬間就在物體表面燒蝕形成雕刻。工控計(jì)算機(jī)內(nèi)部裝有打標(biāo)軟件，經(jīng)過工控計(jì)算機(jī)控制連續(xù)不斷的重復(fù)這一過程，預(yù)先設(shè)計(jì)好的字符、圖形等內(nèi)容就永久地蝕刻在物體表面或內(nèi)部。
如圖2所示，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4的諧振腔采用平面諧振腔，包括532nm綠光輸出鏡12、KTP二倍頻晶體13、半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器14、聲光調(diào)Q裝置15及1064nm紅外全反鏡16，其中紅外全反鏡16及綠光輸出鏡12均為平面鏡，且綠光輸出鏡12靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4，此時(shí)束腰在平面鏡上。
半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4的諧振腔采用平面諧振腔使得激光模式好，且發(fā)散度小紅外全反鏡16及綠光輸出鏡12均為平面鏡，且綠光輸出鏡12靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4，此時(shí)束腰在平面鏡上，通過KTP二倍頻晶體13的倍頻后得到波長(zhǎng)為532nm近基模的激光脈沖。如圖2所示，半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器14固定在KTP二倍頻晶體13與聲光調(diào)Q裝置15中間。
半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4的諧振腔采用KTP二倍頻晶體13進(jìn)行腔內(nèi)倍頻，因?yàn)樗写蟮姆蔷€性系數(shù)、高損傷閾值、大的接受角和大的溫度接受范圍，且其倍頻效率高，適用于中小功率固體激光器的倍頻。
而激光要能在水晶或玻璃內(nèi)部雕刻，就需要將能量聚焦到水晶或玻璃的內(nèi)部，它的能量密度必須大于使水晶及玻璃破壞的某一臨界值，或稱閾值，而激光在某處的能量密度與它在該點(diǎn)光斑的大小有關(guān)，同一束激光，光斑越小的地方產(chǎn)生的能量密度越大。這樣，通過適當(dāng)聚焦，可以使激光的能量密度在進(jìn)入工件及到達(dá)加工區(qū)域之前低于工件的破壞閾值，而在希望加工的區(qū)域則超過這一臨界值，激光在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨脈沖，其能量能夠在瞬間使水晶受熱破裂，從而產(chǎn)生極小的白點(diǎn)，在玻璃內(nèi)部雕出預(yù)定的形狀，而玻璃或水晶的表面則保持原樣完好無損。
半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4的諧振腔可以在較低頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器4的諧振腔采用聲光調(diào)Q裝置，在1KHZ的調(diào)Q頻率下工作時(shí)最大激光平均功率為2瓦，脈沖寬度達(dá)30ns，滿足了激光在水晶內(nèi)部形成炸裂點(diǎn)的要求。
本實(shí)用新型水晶激光內(nèi)雕機(jī)的顯著優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定、雕刻速度快，用聲光調(diào)Q、YAG倍頻激光器實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率為1000HZ的調(diào)Q激光脈沖，每一個(gè)激光脈沖即可在水晶或玻璃內(nèi)部形成一個(gè)炸裂點(diǎn)，在高速掃描振鏡和工作臺(tái)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)方式下實(shí)現(xiàn)高速內(nèi)雕，平均每分鐘可在水晶或玻璃內(nèi)部雕刻50000個(gè)點(diǎn)左右。
權(quán)利要求1.一種水晶激光內(nèi)雕機(jī)，其特征在于包括半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、工控計(jì)算機(jī)、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行二維掃描的掃描振鏡及有聚焦作用的F-Thelta鏡頭、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行單維運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)、能夠控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和給激光器供電的主控箱，其中，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用平面諧振腔，包括532nm綠光輸出鏡、KTP二倍頻晶體、半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器、聲光調(diào)Q裝置及1064nm紅外全反鏡，1064nm紅外全反鏡及532nm綠光輸出鏡均為平面鏡，且532nm綠光輸出鏡靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器，此時(shí)束腰在平面鏡上，半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器固定在KTP二倍頻晶體與聲光調(diào)Q裝置中間。
專利摘要一種水晶激光內(nèi)雕機(jī)，包括半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、工控計(jì)算機(jī)、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行二維掃描的掃描振鏡及有聚焦作用的F－Thelta鏡頭、能夠在工控計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行單維運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)、能夠控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和給激光器供電的主控箱，其中，半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器的諧振腔采用平面諧振腔，包括532nm綠光輸出鏡、KTP二倍頻晶體、半導(dǎo)體泵浦固體YAG激光器、聲光調(diào)Q裝置及1064nm紅外全反鏡，1064nm紅外全反鏡及532nm綠光輸出鏡均為平面鏡，且532nm綠光輸出鏡靠近半導(dǎo)體泵浦YAG聲光調(diào)Q倍頻激光器，此時(shí)束腰在平面鏡上。
文檔編號(hào)B44B1/00GK2902760SQ200520061518
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者高云峰, 周朝明, 劉慶學(xué) 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司