本發(fā)明涉及一種化學(xué)鹽膜輔助激光正面刻蝕石英玻璃的加工方法，屬于特種加工的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
：

石英玻璃由于硬度高、熱性能好、耐酸堿、高絕緣性、對(duì)各波段的光透射率高和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等一系列優(yōu)異的物理化學(xué)性能成為光電子、微電子、光學(xué)以及光纖行業(yè)的重要材料，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，石英玻璃的加工精度和表面質(zhì)量都有非常高的要求，但是由于石英玻璃屬于硬脆材料，脆性高，韌性低，所以該材料的加工較困難，用傳統(tǒng)的加工方法如化學(xué)腐蝕法、等離子刻蝕法、機(jī)械切割法、機(jī)械研磨和拋光、熱氣流切割法、超聲落料、磨料噴射法等都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是普遍存在精確控制性查、去蝕率相對(duì)較低等缺點(diǎn)。

激光刻蝕技術(shù)是一種無(wú)接觸、無(wú)切削力、熱影響小的加工方法，它具有加工質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高、加工范圍廣、清潔、經(jīng)濟(jì)效益好、易于實(shí)施自動(dòng)化控制、能實(shí)現(xiàn)柔性加工和智能加工等特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)加工工藝無(wú)法解決的難題，然而激光刻蝕也存在一些問題，固體激光器采用等離子體背部濕刻石英玻璃雖然精度較高，但是其刻蝕深度較淺，刻蝕速率低；而采用等離子體背部干刻石英玻璃，刻蝕深度較大，但由于是從石英玻璃的背面進(jìn)行刻蝕的，故無(wú)法通過輔助氣體或者輔助液體及時(shí)去除刻蝕過程中產(chǎn)生的熔渣，故刻蝕表面殘留較多的熔渣，且存在嚴(yán)重的崩邊現(xiàn)象，這將直接影響石英玻璃的表面加工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

為了克服激光刻蝕過程中存在的問題，本發(fā)明通過在石英玻璃表面覆蓋一層化學(xué)鹽膜，實(shí)現(xiàn)大部分固體激光束能量能夠在石英玻璃的上表面被吸收，從而實(shí)現(xiàn)在石英玻璃上表面直接刻蝕。

本發(fā)明所述一種化學(xué)鹽膜輔助激光正面刻蝕石英玻璃的加工方法，該方法包括：

(1)在石英玻璃表面制作一層化學(xué)鹽膜；

(2)在激光器工作臺(tái)上裝夾好石英玻璃，并確定激光刻蝕石英玻璃的激光系統(tǒng)工藝參數(shù)；

(3)確定激光掃描路徑和掃描速度；

(4)激光按照掃描路徑在石英玻璃的帶有化學(xué)鹽膜的上表面進(jìn)行刻蝕。

在本發(fā)明中，石英玻璃激光單次掃描后的微觀形貌為“U”形槽。

在本發(fā)明中，激光脈沖寬度為0.6～1.7ms，激光的電流強(qiáng)度為150～250A，距離石英玻璃上表面的離焦量為1mm～2mm,脈沖重復(fù)頻率在30～60HZ，激光掃描速度為0.4～1.0mm/s。

在本發(fā)明中，激光掃描路徑為圓弧型。

在本發(fā)明中，激光開始加工的過程中，要通輔助氣體空氣，主要是為了及時(shí)吹除刻蝕過程中產(chǎn)生的熔渣，從而避免影響加工效果。

工作原理：

(1)去除熔渣的機(jī)理：通過在石英玻璃上制作一層化學(xué)鹽膜吸收激光束絕大部分的能量，避免了激光束透過石英玻璃，實(shí)現(xiàn)激光束在石英玻璃的上表面進(jìn)行刻蝕。

本發(fā)明具有的有益效果：

(1)在石英玻璃表面制作一層化學(xué)鹽膜可以大大提高激光束能量在石英玻璃上表面的吸收率，實(shí)現(xiàn)了激光束在石英玻璃上表面進(jìn)行直接刻蝕，避免了激光束在透過石英玻璃進(jìn)行背面刻蝕過程中的能量損失；

(2)實(shí)現(xiàn)激光從上表面進(jìn)行直接刻蝕，方便了通過氣體及時(shí)吹除刻蝕過程中產(chǎn)生的熔渣，使得刻蝕表面更加清潔；

(3)激光的高能量能夠?qū)崿F(xiàn)快速刻蝕材料，得到所需的凹槽。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明加工方法所需的裝置結(jié)構(gòu)圖。

【附圖符號(hào)說(shuō)明】1、激光加工平臺(tái)；2、石英玻璃試樣3、化學(xué)鹽膜4、輔助氣體空氣；5、聚焦鏡；6、激光束；7、反射鏡；8、激光頭；

圖2為本發(fā)明實(shí)施一種化學(xué)鹽膜輔助激光正面刻蝕石英玻璃的加工方法流程圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施的激光掃描路徑為環(huán)型路徑。

【附圖符號(hào)說(shuō)明】1、掃描路徑開始點(diǎn)；2、掃描路徑結(jié)束點(diǎn)

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案能夠更加清晰地表示出來(lái)，下面結(jié)合附圖，選擇合理的激光系統(tǒng)工藝參數(shù)，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖2，一種化學(xué)鹽膜輔助激光正面刻蝕石英玻璃的加工方法，包括：

(1)在石英玻璃表面制作一層化學(xué)鹽膜：

石英玻璃片尺寸為50x50x3mm，把石英玻璃固定在支架上，通過電阻絲對(duì)石英玻璃進(jìn)行加熱，并在石英玻璃上表面逐漸添加飽和硫酸銅溶液，石英玻璃表面的溶液中會(huì)析出硫酸銅晶體，直至石英玻璃上表面形成一層均勻的化學(xué)鹽膜；

(2)在激光器工作臺(tái)上裝夾好石英玻璃，并確定激光刻蝕石英玻璃的激光系統(tǒng)工藝參數(shù)：

將石英玻璃固定在工作臺(tái)的夾具上，使得激光加工部位在石英玻璃的中心位 置，正常啟動(dòng)空氣開關(guān)和激光器開光，激光器為500W的Nd3+：YAG激光器，把激光脈沖寬度調(diào)為0.6～1.7ms，激光的電流強(qiáng)度為150～250A，距離石英玻璃底面的離焦量為1mm～2mm,脈沖重復(fù)頻率在30～60HZ，激光掃描速度為0.4～1.0mm/s；

(3)確定激光掃描路徑和掃描速度：

選擇激光刻蝕的掃描速度為0.5mm/s，掃描路徑為圓弧，如圖3所示圓弧型路徑具體為：激光從外向內(nèi)掃描，外圍圓弧掃描結(jié)束則關(guān)閉激光，再橫向進(jìn)給一個(gè)行間距，然后開啟激光重新進(jìn)行掃描加工，如此重復(fù)進(jìn)行，直至掃描結(jié)束；加工過程結(jié)束。

通過上述步驟可以方便的實(shí)現(xiàn)在石英玻璃上表面刻蝕凹槽，在石英玻璃上表面覆蓋一層化學(xué)鹽膜輔助吸收激光束能量，提高了刻蝕的速率以及石英玻璃的刻蝕表面加工質(zhì)量。

以上所述僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其表述比較詳細(xì)，但是不可以理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，需要說(shuō)明的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以作任何形式的修改，因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。