專利名稱：玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，具體地說(shuō)，是利用超短脈沖激光對(duì)玻璃內(nèi)部形成的三維彩色內(nèi)雕進(jìn)行選擇性擦除和修飾的方法。
背景技術(shù)：
在“透明物體內(nèi)部著色和立體彩色圖案的形成方法”(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0127613.1)中，我們采用超短脈沖激光，利用激光誘導(dǎo)的離子價(jià)態(tài)變化、色心形成和納米顆粒的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了將彩色的立體圖案雕刻到玻璃內(nèi)部，提高了玻璃內(nèi)雕工藝品的藝術(shù)價(jià)值。但上述發(fā)明專利只涉及玻璃內(nèi)部的著色過(guò)程，并未提及所著顏色的去除過(guò)程。如果能在玻璃內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)所著顏色的擦除和對(duì)所雕刻的立體圖案進(jìn)行修飾，必將大大提高這一技術(shù)的使用價(jià)值。至今為止，尚未有這方面的發(fā)明和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法。
本發(fā)明主要是利用經(jīng)顯微物鏡會(huì)聚后的超短脈沖激光，例如飛秒激光和皮秒激光的超強(qiáng)光強(qiáng)的特性以及在空間上的高度會(huì)聚的特性，通過(guò)采用不同放大倍數(shù)(或數(shù)值孔徑)的顯微物鏡和不同激光照射條件(峰值功率、掃描速度)在所需的控制尺度(亞微米到幾十微米)范圍內(nèi)，激光誘導(dǎo)光化學(xué)反應(yīng)和局域溫度場(chǎng)導(dǎo)致的貴金屬納米顆粒的擴(kuò)散和消融，實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)著色的區(qū)域內(nèi)的某些選定位置的原有顏色進(jìn)行徹底擦除和修飾。
本發(fā)明具體的技術(shù)解決方案如下一種玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會(huì)聚在玻璃樣品內(nèi)的選定位置，選用適當(dāng)?shù)娘@微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光束會(huì)聚點(diǎn)的光斑尺寸；②通過(guò)電腦控制，按照預(yù)先設(shè)定的路徑來(lái)移動(dòng)放置玻璃樣品的平臺(tái)，并配合電子快門(mén)來(lái)控制激光的通斷，達(dá)到使激光焦點(diǎn)在玻璃樣品內(nèi)部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；
③然后將經(jīng)過(guò)激光照射的玻璃樣品在一定溫度下進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)激光會(huì)聚點(diǎn)照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
所述的玻璃樣品經(jīng)會(huì)聚的激光照射并在褪色溫度下進(jìn)行熱處理后，激光照射過(guò)的區(qū)域皆呈無(wú)色透明狀。
摻金玻璃或摻銀玻璃的褪色熱處理溫度為280-320℃。
所述的玻璃樣品經(jīng)會(huì)聚的激光照射并在著色溫度下進(jìn)行熱處理，則激光照射過(guò)的區(qū)域(所形成的形狀或圖案)呈現(xiàn)出特定的顏色，所形成的顏色，直到下一次進(jìn)行激光照射和熱處理操作為止。
所述的著色熱處理溫度，摻金玻璃為520℃-600℃，摻銀玻璃為450℃-480℃。
通過(guò)調(diào)整激光的強(qiáng)度，可以達(dá)到控制玻璃顏色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深淺程度的同種顏色。
所述的激光照射的形狀或圖案可為點(diǎn)陣、直線、曲線、塊體、或其它立體圖案。
本發(fā)明能進(jìn)一步擴(kuò)大我們先前提出的專利的應(yīng)用范圍。與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了玻璃內(nèi)三維彩色內(nèi)雕的重復(fù)的雕刻與擦除。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明的具體操作方法如下采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會(huì)聚于玻璃樣品內(nèi)的選定位置，選用適當(dāng)?shù)娘@微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光會(huì)聚點(diǎn)的光斑尺寸。通過(guò)電腦控制按照預(yù)先設(shè)定的路徑來(lái)移動(dòng)放置玻璃樣品的平臺(tái)，并配合電子快門(mén)來(lái)控制激光的通斷，達(dá)到使激光焦點(diǎn)在玻璃樣品內(nèi)部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案(例如點(diǎn)陣、直線、曲線、塊體、立體圖案等)。然后將經(jīng)過(guò)激光照射的玻璃樣品在處理溫度下進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)激光會(huì)聚點(diǎn)照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色(或再度顯色)。玻璃樣品的褪色與顯色(或再度顯色)的變化僅僅局限于被超短脈沖激光的焦點(diǎn)所照射過(guò)的地方，而未經(jīng)激光照射的其它地方的玻璃保持原有的顏色不變。對(duì)于褪色與顯色的特征表現(xiàn)如下不管激光照射前玻璃樣品是否呈現(xiàn)顏色，玻璃樣品經(jīng)會(huì)聚的激光照射并在較低溫度下熱處理后，激光照射過(guò)的區(qū)域(形狀或圖案)皆呈無(wú)色透明狀；如果玻璃樣品繼續(xù)在更高的溫度下進(jìn)行熱處理，則激光照射過(guò)的區(qū)域，所形成的形狀或圖案呈現(xiàn)出特定的顏色，對(duì)于摻金玻璃為暗紅色，所形成的顏色是永久的，直到下一次進(jìn)行激光照射和熱處理操作為止。
因此，利用前面提到的利用超短脈沖激光的照射并配合熱處理，可以很容易地在原來(lái)呈無(wú)色透明的摻有特定離子的玻璃內(nèi)部實(shí)現(xiàn)所選定的區(qū)域的顯色與褪色以及此過(guò)程的再現(xiàn)。另外，也可以利用此方法很容易在原來(lái)有顏色的摻有特定離子的玻璃內(nèi)部，有選擇地的控制形成無(wú)色通道或圖案。當(dāng)然，當(dāng)所得到的無(wú)色玻璃內(nèi)部的有色圖案或有色玻璃內(nèi)部的無(wú)色圖案不符合要求時(shí)，我們還可以利用此方法的顯色與褪色循環(huán)操作的原理，進(jìn)行局部修飾或重新雕刻圖案。另外，研究中還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整激光的強(qiáng)度，可以達(dá)到控制玻璃顏色的去除程度(部分去除或全部去除)，從而形成不同深淺程度的同種顏色。
實(shí)施例1采用此例的方法，可以對(duì)原先呈暗紅色的摻金玻璃實(shí)現(xiàn)顏色的整體擦除和有選擇性的部分擦除或在玻璃內(nèi)部形成無(wú)色圖案。其步驟如下首先將無(wú)色透明的組成為70SiO220Na2O 10CaO 0.01Au2O(mol％)的摻金玻璃在550℃下熱處理30分鐘，使之整體變色，呈暗紅色，基本不透光；再用120fs的激光(波長(zhǎng)800nm，脈沖重復(fù)頻率1000Hz，平均功率50mW)經(jīng)10倍透鏡會(huì)聚于玻璃樣品內(nèi)部，并掃描某一選定的區(qū)域；最后將經(jīng)過(guò)上述飛秒激光掃描的玻璃樣品在300℃下熱處理30分鐘，則被飛秒激光掃描的區(qū)域呈無(wú)色透明狀。無(wú)色透明的范圍對(duì)應(yīng)于先前激光照射或掃描的范圍。
實(shí)施例2采用此例的方法，可以在原先呈無(wú)色透明的玻璃樣品內(nèi)部的選定位置實(shí)現(xiàn)紅顏色的顯現(xiàn)與擦除及其循環(huán)變化。
1、首先用飛秒激光(參數(shù)如實(shí)施例1)經(jīng)5倍的透鏡會(huì)聚于組成如實(shí)施例1的無(wú)色透明的玻璃樣品內(nèi)，并掃描某一選定的區(qū)域；2、再將經(jīng)飛秒激光掃描的玻璃樣品在520℃下熱處理30分鐘，則被飛秒激光掃描的區(qū)域，玻璃樣品顯出紅色；3、然后再用飛秒激光掃描呈紅色的區(qū)域，再在300℃下熱處理30分鐘，紅色消失，呈無(wú)色透明狀；4、繼續(xù)在500℃下熱處理30分鐘后，紅色又顯現(xiàn)出來(lái)；
5、重復(fù)執(zhí)行第3和第4步，可實(shí)現(xiàn)紅色的顯現(xiàn)與擦除的循環(huán)變化。
實(shí)施例3采用此例的方法，可以實(shí)現(xiàn)玻璃內(nèi)部黃顏色的顯現(xiàn)與擦除。
將玻璃的組成為70SiO220Na2O 10CaO 0.01Ag2O(mol％)的摻銀玻璃，并采用與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同的方法，同樣可以實(shí)現(xiàn)另外一種顏色(黃色)的顯現(xiàn)與擦除的操作。實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象除了以下說(shuō)明的兩點(diǎn)，其它和實(shí)施例1和實(shí)施例2分別相同。第一，對(duì)應(yīng)于前兩例的紅色，本例為黃色；第二，例2中的著色熱處理溫度為520℃，對(duì)于本例的著色熱處理溫度為450℃。
權(quán)利要求
1.一種玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會(huì)聚在玻璃樣品內(nèi)的選定位置，選用適當(dāng)?shù)娘@微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光會(huì)聚點(diǎn)的光斑尺寸；②通過(guò)電腦控制，按照預(yù)先設(shè)定的路徑來(lái)移動(dòng)放置玻璃樣品的平臺(tái)，并配合電子快門(mén)來(lái)控制激光的通斷，達(dá)到使激光焦點(diǎn)在玻璃樣品內(nèi)部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；③然后將經(jīng)過(guò)激光照射的玻璃樣品在處理溫度下進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理的溫度實(shí)現(xiàn)經(jīng)激光會(huì)聚點(diǎn)照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于玻璃樣品經(jīng)會(huì)聚的激光照射并在褪色溫度下進(jìn)行熱處理后，激光照射過(guò)的區(qū)域皆呈無(wú)色透明狀。
3根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于對(duì)于摻金玻璃或摻銀玻璃的褪色熱處理溫度為280-320℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于所述的玻璃樣品經(jīng)會(huì)聚的激光照射并在較高的著色溫度下進(jìn)行熱處理，則激光照射過(guò)的區(qū)域呈現(xiàn)出特定的顏色，所形成的顏色，直到下一次進(jìn)行激光照射和熱處理操作為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于對(duì)于摻金玻璃的著色熱處理溫度為500℃-550℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于對(duì)摻銀玻璃，其著色熱處理溫度為450℃-480℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于通過(guò)調(diào)整激光的強(qiáng)度，可以達(dá)到控制玻璃顏色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深淺程度的同種顏色。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于所述的形狀或圖案可為點(diǎn)陣、直線、曲線、塊體、或其它立體圖案。
全文摘要
一種玻璃內(nèi)部三維彩色內(nèi)雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會(huì)聚在玻璃樣品內(nèi)的選定位置，選用適當(dāng)?shù)娘@微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光束會(huì)聚點(diǎn)的光斑尺寸；②通過(guò)電腦控制，按照預(yù)先設(shè)定的路徑來(lái)移動(dòng)放置玻璃樣品的平臺(tái)，并配合電子快門(mén)來(lái)控制激光的通斷，達(dá)到使激光焦點(diǎn)在玻璃樣品內(nèi)部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；③然后將經(jīng)過(guò)激光照射的玻璃樣品在一定溫度下進(jìn)行熱處理，通過(guò)控制熱處理的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)激光會(huì)聚點(diǎn)照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
文檔編號(hào)B44C5/00GK1526674SQ03151089
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者姜雄偉, 邱建榮, 朱從善, 曾惠丹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所