專利名稱：一種透明體精細內雕機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光器，尤其涉及一種加工玻璃等透明體的精細內雕機。
(2)背景技術現有的內雕機存在的主要問題有兩個方面其一加工頭只有2-4個，效率很低，隨著市場的不斷擴大，這樣的加工效率已遠遠不能滿足相關領域的需要；其二是激光器不夠穩定，由于該機通常24小時工作，且工作環境極其惡劣，現有機型均是通過移動光路來達到三維成像的目的。這樣就造成長期使用過程中光路因振動而穩定性差，調試難度高。本申請人在1997年6月27日申請的一“加工玻璃表面和玻璃體內的激光雕刻機”(專利號ZL97234928.6)中，采用了一種氟化鋰(LiF)晶體或鉻(Cr+4)晶體的調Q器件，但這兩種晶體調Q在高重復頻率(30Hz以上)情況下容易漂白(特性失效)的缺點。由于這兩種晶體透過率僅為10％～20％，從而激光器的閾值比較高(即晶體上所承受的能量較高)。1997年所生產的機器重復頻率為20Hz左右，其工作特性不會失效。現在市場要求機器快，因此LiF晶體，Cr+4晶體不適應。
(3)發明內容本實用新型的目的在于，提供一種高效率且穩定工作的透明體精細內雕機，采用陣列分光法，使其生產效率大幅提高，產量成倍增長。
本實用新型的另一個目的在于，采用獨立的三維移動工作臺，工作臺與激光器分別安裝，以避免其將工作時的振動傳遞到激光器上，而激光器的獨立性使其光路簡單，調試方便，工作穩定。
本實用新型的又一目的在于，調Q器件采用磷酸二氘鉀(KD*P)，解決了傳統器件在高重復頻率(30Hz以上)情況下容易漂白(特性失效)的問題，使得激光器輸出特點更適應高重復頻率工作，并且獲得一個比較穩定的脈寬(10ns左右)。
為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案，一種透明體精細內雕機，包括放置工件的工作臺、位于所述工作臺上方的激光器，通過屏蔽線與激光器電源和平臺驅動器相連的一計算機，所述平臺驅動器與所述工作臺電氣連接，其特征在于，還包括m個縱向分光鏡，縱向均勻設置在所述激光器輸出鏡的光路上；陣列分光組件，由m×n個橫向分光鏡組成陣列結構，均勻排布在所述各縱向分光鏡的光路上。
(4)
下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本實用新型的詳細描述中，本實用新型的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。
圖1是一種透明體精細內雕機的主視結構示意圖；圖2是本實用新型一較佳實施例中凹凸型虛共焦非穩腔激光器的結構示意圖；圖3是本實用新型另一較佳實施例中半共心腔型激光器的結構示意圖。
(5)具體實施方式
請參見圖1，本實用新型的透明體精細內雕機主體結構包括兩部分，一部分是由工作臺101、102、103組成的三維工作臺，工件104放在該三維臺上，激光器107布置在三維工作臺之上正對工件104的位置，冷卻水箱109放置在該三維臺一側，與激光器107相連接。另一部分包括一計算機105、與平臺驅動器106相連控制其動作，平臺驅動器106與工作臺101、102、103電氣連接，激光器電源108與激光器107電氣連接，為該激光器107提供電能。為節省空間，計算機105的顯示屏安放在激光器電源108和平臺驅動器106的上方，如圖所示。
本實用新型的工作原理大致如下，由計算機105根據設計圖案的要求給出三維運動指令，平臺驅動器106接受指令輸出給電機轉動信號，三維工作臺的三只電機接受驅動器給出信號進行相應的移動。工件104在工作臺101、工作臺102、工作臺103的帶動下進行三維移動。每次定位完成后計算機105發出一個控制信號給激光電源108，激光電源108為激光器107提供能量，激光器107輸出一次激光，從而在工件104上形成一個立體圖案。
圖2給出激光器107一較佳實施例的結構示意圖，它包括二大部分其一，主光路。它由YAG晶體1、腔鏡2、腔鏡3、輸出鏡4、電光調Q器件5、偏振片6、氙燈7組成一個凹凸型虛共焦非穩腔激光器，激光電源108、冷卻水箱109配合其工作。工作原理由激光電源108輸出給氙燈7一個放電脈沖，由YAG晶體1、腔鏡2、腔鏡3及中間帶小孔的輸出鏡4形成振蕩，輸出一束脈沖激光。同時，激光電源108退掉或加上給磷酸二氘鉀(KD*P)為材料的電光調Q器件5一個2KV～5KV的高電壓，使磷酸二氘鉀(KD*P)為材料的電光調Q器件5和偏振片6以一定的相位將這束激光的脈寬控制在10ns左右。這樣的光束特性既可以得到細小的損傷點，又能工作在高重復頻率下。冷卻水箱109對YAG晶體1和氙燈7組成的激光腔體工作時產生的大量熱量進行冷卻散熱。
其二，陣列分光組件。它包括設置在輸出鏡4光路上的11、12、13等三個縱向分光鏡，在這些分光鏡光路上依次設置的擴束鏡61、62、63，橫向分光鏡20、21...29與縱向分光鏡20、30、40等組成了一個10×3分光鏡陣列。
該激光器107的工作過程如下，激光器輸出鏡輸出的激光通過縱向分光鏡11、12、13按一定百分比反射90度后均勻分配給擴束鏡61、62、63，由擴束鏡放大后輸出給10×3陣列組成的橫向分光鏡20、21...29，30、31...39，40、41...49，這些橫向分光鏡按一定百分比分配給聚焦鏡加工頭，使每個加工頭都獲得一個比較均勻的能量。這種陣列分光既提高了生產效率又使每個分光鏡都獲得比較均勻能量。同時這種分別擴束的方法又使每組加工頭都能得到較高的光束質量。
以上陣列分光方法同時適用于532nm波長的激光。工作原理在縱向分光鏡11、12、13與擴束鏡61、62、63之間分別插入三組倍頻器件51、52、53，在其KTP，BBO，LBO等之后都改用532nm波長的擴束鏡、分光鏡和聚焦鏡，這樣即可在激光器107的輸出端獲得532nm波長的激光，使加工點更細微。這種方法的優點是由于倍頻器件是分別插入縱向分光鏡11、12、13之后，因此每個倍頻器件51、52、53所承受的能量值要比先技術將該器件插入在輸出鏡4，YAG晶體1之間或YAG晶體1與輸出鏡4之間小得多。(如果將倍頻器件插入輸出鏡4，YAG晶體1之間或YAG晶體1與輸出鏡4之間，在輸出鏡4處也能得到532nm激光，但倍頻晶體要承受100％能量；而本實用新型是先分光再倍頻，這樣倍頻器件所承受的能量是原來的100/n。)這樣倍頻器件的損壞率大大下降，系統更加穩定。
上述實施例中的激光器107還可以采用平凸型非穩腔激光器的結構，工作原理類似。
圖3給出另一個較佳實施例，采用半共心腔型激光器的結構，它由YAG晶體1、腔鏡2、輸出鏡3、中間帶小孔的45度反射鏡4、及磷酸二氘鉀(KD*P)為材料的電光調Q器件5、偏振片6和氙燈7組成。陣列分光組件與上一較佳實施例中的結構相同。其工作原理由氙燈7泵浦YAG晶體1能量，經腔鏡2與有一定反射量的平面輸出鏡3振蕩由輸出鏡3透射出脈沖光束，再由帶小孔的呈45度的反射鏡4反射得到一個環形光斑。這種腔型輸出效率低于本人先技術描述的兩種腔型，(效率稍低但不影響實際應用)。陣列分光工作原理與上述其二相同。
以上諸實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇應由各權利要求限定。
權利要求1.一種透明體精細內雕機，包括放置工件的工作臺、位于所述工作臺上方的激光器，通過屏蔽線與激光器電源和平臺驅動器相連的一計算機，所述平臺驅動器與所述工作臺電氣連接，其特征在于，還包括m個縱向分光鏡，縱向均勻設置在所述激光器輸出鏡的光路上；陣列分光組件，由m×n個橫向分光鏡組成陣列結構，均勻排布在所述各縱向分光鏡的光路上。
2.根據權利要求1所述的透明體精細內雕機，其特征在于，還包括m個擴束鏡，橫向設置在各縱向分光鏡之后、m×n個橫向分光鏡之前的光路上。
3.根據權利要求1或2所述的透明體精細內雕機，其特征在于，還包括m個倍頻器件，分別插入各縱向分光鏡之后、各擴束鏡之前的光路上。
4.根據權利要求3所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述激光器為半共心腔結構。
5.根據權利要求3所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述激光器為凹凸型虛共焦非穩腔激光器。
6.根據權利要求3所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述激光器為平凸型非穩腔激光器。
7.根據權利要求4或5或6所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述工作臺為三維工作臺，分別與平臺驅動器電氣連接。
8.根據權利要求7所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述調Q器件為磷酸二氘鉀材料。
9.根據權利要求8所述的透明體精細內雕機，其特征在于，所述n、m＞＝1。
專利摘要本實用新型公開了一種透明體精細內雕機，包括放置工件的工作臺、位于工作臺上方的激光器，通過屏蔽線與激光器電源和平臺驅動器相連的一計算機，平臺驅動器與工作臺電氣連接，還包括m個縱向分光鏡，縱向均勻設置在激光器輸出鏡的光路上；陣列分光組件，由m×n個橫向分光鏡組成陣列結構，均勻排布在各縱向分光鏡的光路上。本實用新型提供一種高效率且穩定工作的透明體精細內雕機，采用陣列分光法，使其生產效率大幅提高，產量成倍增長。此外采用獨立的三維移動工作臺，工作臺與激光器分別安裝，以避免其將工作時的振動傳遞到激光器上，而激光器的獨立性使其光路簡單，調試方便，工作穩定。
文檔編號H01S3/00GK2585770SQ02283429
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月20日 優先權日2002年12月20日
發明者陳亭 申請人:陳亭