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本文將指導(dǎo)你理解和掌握紫外激光器在玻璃表面打標(biāo)的加工工藝。

一．玻璃打標(biāo)難度

當(dāng)一束光射入玻璃時(shí)，會(huì)在表面反射一部分光，其余大部分則會(huì)直接透過(guò)去。紫外激光也是如此，當(dāng)紫外激光在玻璃表面蝕刻時(shí)，需要極高的能量密度，但能量密度過(guò)高會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至崩邊現(xiàn)象，能量密度過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致打出的點(diǎn)沉下去或者無(wú)法直接在表面蝕刻，故而加工難度較大。

二．影響因素

1．平面玻璃

紫外激光在平面玻璃上打標(biāo)，和激光器的峰值功率、最終聚焦光斑尺寸、及振鏡速度都有直接關(guān)系。

我們發(fā)現(xiàn)有時(shí)候高功率激光器的光沒有在玻璃表面蝕刻，也會(huì)直接透過(guò)去。這是因?yàn)榧す馄鞣逯倒β什粔?，或者是能量密度不夠集中。峰值功率受激光器晶體，脈寬與頻率影響著，脈寬越窄，頻率越低，激光器的峰值功率則越高。能量密度受光斑大小、激光束的光束質(zhì)量M²（衡量激光束的標(biāo)準(zhǔn)，指激光束接近高斯光束的值，高斯光束M²＝1）所影響著。光斑大小可以通過(guò)使用高倍數(shù)的擴(kuò)束鏡來(lái)改變，M²只能由激光器本身的光束質(zhì)量來(lái)決定，M²越小，擴(kuò)束鏡倍率越大則能量密度越是集中。

有些雖能在玻璃表面蝕刻，但還是產(chǎn)生了漏點(diǎn)的現(xiàn)象，并且有些脈沖形成的點(diǎn)會(huì)下沉到玻璃里面形成內(nèi)雕，這種情況可以采用高峰值功率的激光器與大倍率擴(kuò)束來(lái)改善加工效果。

另外，激光束接觸玻璃表面的時(shí)間同樣影響著玻璃表面的蝕刻效果，接觸時(shí)間太長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致玻璃表面打的太深，太短則會(huì)導(dǎo)致漏點(diǎn)。我們只需將振鏡的掃描速度更改到合適的值即可得到較好的加工效果。但需要注意的是掃描速度還受到激光器本身的頻率所影響，若頻率過(guò)低也導(dǎo)致漏點(diǎn)現(xiàn)象 。

（貝林LP106－5w加工的平面玻璃）

2．曲面玻璃

因?yàn)榍τ绊?，最終聚焦光斑的焦深與振鏡的掃描方式對(duì)加工效果的影響格外重要，即受激光器峰值功率、最終聚焦光斑、振鏡掃描速度、振鏡掃描方式、光斑焦深和場(chǎng)鏡范圍等所影響。在能量密度達(dá)標(biāo)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在玻璃表面越往邊緣的效果越差，甚至無(wú)法在表面起加工作用，其原因就是因?yàn)榻股钐珳\所導(dǎo)致。焦深受激光束M²因子，擴(kuò)束鏡光斑大小，及場(chǎng)鏡范圍所影響。擴(kuò)束鏡的倍數(shù)與場(chǎng)鏡的范圍都影響著焦距，焦距越短，則能量密度越集中，焦深就越淺。下面我們看一下不同焦深所帶來(lái)的影響。如下圖所以示，用貝林5w激光器，SCAN－LAB高速掃描振鏡， F＝160的場(chǎng)鏡時(shí)，X10倍擴(kuò)束，與X8倍擴(kuò)束，X5倍擴(kuò)束時(shí)在石英玻璃表面蝕刻時(shí)的效果：

（X10倍擴(kuò)束）

（X8倍擴(kuò)束）

（X6倍擴(kuò)束正面）

（X6倍擴(kuò)束側(cè)面）

以上圖片所示，我們可以明顯的觀察到10倍擴(kuò)束下，能量密度較為集中，表面很細(xì)膩，但又因焦深較淺，所以兩側(cè)激光沒有在表面起作用 。8倍擴(kuò)束下，對(duì)于當(dāng)前曲面的產(chǎn)品，焦深和能量較為合適，打標(biāo)出來(lái)的效果較好。而6倍擴(kuò)束焦深增加的同時(shí)也減小了能量密度，因此漏點(diǎn)很多，效果較差。

因此我們得出結(jié)論，對(duì)于此類曲面幅度較大，硬度較高的玻璃材料要選用光束質(zhì)量較好，脈寬較窄的激光器，選用合適的擴(kuò)束鏡或采用3D可變焦振鏡來(lái)加工此類產(chǎn)品較為合適。

貝林激光為此類玻璃打標(biāo)推出新款5w～7w（LP106，SP355）水冷紫外激光器，此款激光器M²因子＜1．3 ，其接近高斯光束（M²＝1）的值，保證了光束質(zhì)量；頻率在30KHZ下脈寬能達(dá)到10ns，保證了峰值功率；水冷的冷卻方式更是保證了激光腔連續(xù)工作的穩(wěn)定性。由此可見該款激光器為玻璃加工打標(biāo)提供了穩(wěn)定的紫外光源。

（貝林LP106－5W水冷激光器）