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我们可以明显的观察到10倍扩束下

  当一束光射入玻璃时,会在表面反射一部分光,其余大部分则会直接透过去。紫外激光也是如此,当紫外激光在玻璃表面蚀刻时,需要极高的能量密度,但能量密度过高会出现裂纹甚至崩边现象,能量密度过低又会导致打出的点沉下去或者无法直接在表面蚀刻,故而加工难度较大。

  我们发现有时候高功率激光器的光没有在玻璃表面蚀刻,也会直接透过去。这是因为激光器峰值功率不够,或者是能量密度不够集中。峰值功率受激光器晶体,脉宽与频率影响着,脉宽越窄,频率越低,激光器的峰值功率则越高。能量密度受光斑大小、激光束的光束质量M2(衡量激光束的标准,指激光束接近高斯光束的值,高斯光束M2=1)所影响着。光斑大小可以通过使用高倍数的扩束镜来改变,M2只能由激光器本身的光束质量来决定,M2越小,扩束镜倍率越大则能量密度越是集中。

  另外,激光束接触玻璃表面的时间同样影响着玻璃表面的蚀刻效果,接触时间太长可能会导致玻璃表面打的太深,太短则会导致漏点。我们只需将振镜的扫描速度更改到合适的值即可得到较好的加工效果。但需要注意的是扫描速度还受到激光器本身的频率所影响,若频率过低也导致漏点现象 。

  因为曲力影响,最终聚焦光斑的焦深与振镜的扫描方式对加工效果的影响格外重要,即受激光器峰值功率、最终聚焦光斑、振镜扫描速度、振镜扫描方式、光斑焦深和场镜范围等所影响。在能量密度达标时,我们会发现在玻璃表面越往边缘的效果越差,甚至无法在表面起加工作用,其原因就是因为焦深太浅所导致。焦深受激光束M2因子,扩束镜光斑大小,及场镜范围所影响。扩束镜的倍数与场镜的范围都影响着焦距,焦距越短,则能量密度越集中,焦深就越浅。下面我们看一下不同焦深所带来的影响。如下图所以示,是X10倍扩束,与X8倍扩束,X5倍扩束时在石英玻璃表面蚀刻时的效果:

  以上图片所示,我们可以明显的观察到10倍扩束下,能量密度较为集中,表面很细腻,但又因焦深较浅,所以两侧激光没有在表面起作用 。8倍扩束下,对于当前曲面的产品,焦深和能量较为合适,打标出来的效果较好。而6倍扩束焦深增加的同时也减小了能量密度,因此漏点很多,效果较差。

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