玻璃和其他透明脆性材料的加工是激光器的重要應(yīng)用領(lǐng)域。玻璃的激光切割用于顯示器和移動(dòng)設(shè)備制造，電子產(chǎn)品包裝， 汽車玻璃和太陽能制造等領(lǐng)域。在這些行業(yè)中，需要處理各種厚度的玻璃。同時(shí)移動(dòng)設(shè)備中的玻璃向更薄的趨勢(shì)發(fā)展，這是因?yàn)槿藗円笤O(shè)備更輕， 柔韌并且可彎曲。
基于我們利用貝塞爾光束進(jìn)行玻璃加工的豐富經(jīng)驗(yàn)（應(yīng)用說明 ＃46；SPI 技術(shù)文獻(xiàn)），通過專門選擇的貝塞爾光束光學(xué)元件， Spectra－Physics IceFyre? 1064－50 工業(yè)皮秒激光器輸出產(chǎn)生較短貝塞爾區(qū)域 （圖 1），來加工薄玻璃和藍(lán)寶石。為完成這些測(cè)試而選擇的材料包括： ～300 μm Cornin Eagle X （堿性硼鋁硅酸鹽） 玻璃， ～100μm 厚 Corning Willow （無堿硼硅酸鹽） 玻璃以及～300 μm 厚藍(lán)寶石。由于通過高斯光束剖面 產(chǎn)生的貝塞爾光束在 z 軸上的強(qiáng)度可變（圖 2），最好使貝塞爾區(qū)域比材料厚度更長(zhǎng)，以便在該厚度上實(shí)現(xiàn)更均勻的強(qiáng)度。
由圖 1 中的原理圖描述的光學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的貝塞爾區(qū)域在空氣中的長(zhǎng)度約為 440 μm， 半徑為 1.1 μm。在應(yīng)用材料中， 貝塞爾區(qū)域和半徑都更大， 這由材料的折射率決定。對(duì)于我們所用的兩種玻璃， 產(chǎn)生長(zhǎng)度為 ～680 μm 和半徑為 ～1.7 μm 的貝塞爾區(qū)域。藍(lán)寶石較高的折射率導(dǎo)致長(zhǎng)度增加了 ～780 μm 以及 ～2 μm 半徑。 圖 1 中的光學(xué)系統(tǒng)類似于先前的貝塞爾切割工作中使用的光學(xué)系統(tǒng)， 但已通過減少入射光束直徑對(duì)較薄的材料進(jìn)行了調(diào)整。這樣產(chǎn)生更小的貝塞爾區(qū)域， 同時(shí)保持先前的測(cè)試中證明相同有效直徑。與先前的結(jié)果同樣類似的是， 使用了 2–4 個(gè)脈沖的TimeShift? ps 脈沖串來實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。 Corning Eagle XG 和 Corning Willow 玻璃都以 100 mm／s 的平移速度和 100 kHz 脈沖重復(fù)頻率 （PRF） 進(jìn)行加工， 在材料上產(chǎn)生極低間距的加工及上下表面形成連續(xù)均勻的修 改線。 在手動(dòng)裂開之后， 目視檢查發(fā)現(xiàn)完整均勻的邊緣表面修改（圖4）。表面紋理顯得輕微顆粒化， 300 μm Eagle XG 玻 璃和100 μm Willow 玻璃通過光學(xué)輪廓儀表征的表面粗糙度分別約為 0.2 μm 和 0.1 μm。 除了玻璃，貝塞爾工藝還可有效地切割薄藍(lán)寶石，該材料用于 LED， 可穿戴設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備。與經(jīng)測(cè)試的玻璃不同，最佳藍(lán)寶石切割結(jié)果是采用更高 PRF， 更高速度的工藝。 在 1000 mm／s 和 400 kHz PRF 時(shí)， 間距 （材料上入射的激光脈沖之間的距離）大于用于玻璃的間距； 然而切割線和邊緣表面， 如圖 5 中所示， 仍然連續(xù)且均勻， 與玻璃的結(jié)果非常相似。 我們用目視（圖 6）和光學(xué)輪廓儀對(duì)裂開的邊緣進(jìn)行了檢查。目視檢查發(fā)現(xiàn)顆粒度類似于玻璃， 但可以感覺到更粗糙。這種額外的粗糙度體現(xiàn)在 Ra 中， 測(cè)得為 ～0.3 μm，略高于玻璃的值， 這可能是因?yàn)樵摴に囁璧母蟮呢惾麪柊霃胶透蟮拈g距。 由于貝塞爾區(qū)域的狹窄， 材料加工所需的脈沖能量遠(yuǎn)低于指定重復(fù)頻率時(shí)可用的最大能量。根據(jù)下表 1， 這樣可以使用分束通過并行加工擴(kuò)大產(chǎn)量。通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件和工藝參數(shù)， 使用 IceFyre 1064－50 激光器的貝塞爾光束 切割能夠以極高的質(zhì)量快速加工各種薄透明材料 產(chǎn)品 IceFyre? 工業(yè)皮秒激光器 IceFyre 355－50 是市面上功能優(yōu)異的紫外皮秒激光器，在 1.25 MHz （＞40 μJ） 時(shí)提供 ＞50 W 的紫外輸出功率，脈沖串模式下的脈沖能量為 100 μJ， 脈沖寬度為 10 ps。IceFyre 355－50 設(shè)定了從單次激發(fā)到 10 MHz 的功率和重復(fù)率的新標(biāo)準(zhǔn)。IceFyre 355－30 提供 ＞30 W 的典型紫外輸出功率 ，脈沖能量 ＞60 μJ （脈沖串模式下脈沖能量更大）， 并提供 從單次激發(fā)到 3 MHz 的優(yōu)異性能。IceFyre 1064－50 在 400 kHz 單脈沖時(shí)提供 ＞50 W 的紅外輸出功率， 并提供從單脈沖到 10 MHz 的優(yōu)異性能。IceFyre 激光器獨(dú)特的 TimeShift? 設(shè)計(jì)利用光纖激光器的靈活性和 Spectra－Physics 獨(dú)有的功率放大器能力， 實(shí)現(xiàn)TimeShift? ps 可 編程脈沖串模式技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)優(yōu)異的多功能性和廣泛的應(yīng)用范圍。每臺(tái)激光器均配備一組標(biāo)準(zhǔn)波形；可選的TimeShift ps GUI 可用于創(chuàng)建自定義波形。該激光器的設(shè)計(jì)可為高掃描速度的優(yōu)質(zhì)加工 （例如使用多面掃描鏡） 實(shí)現(xiàn)同類激光器中時(shí)間抖動(dòng)極其低的按需脈沖 （POD） 和位置同步輸出 （PSO） 觸發(fā)功能。
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