本實(shí)用新型涉及高端激光制造裝備及先進(jìn)加工技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置。
背景技術(shù):
液晶顯示器(LCD)目前已成為平板顯示中的主流,作為一種綠色照明方式,LED背光源正逐漸成為液晶顯示器的標(biāo)準(zhǔn)配置,隨著向輕薄方向的發(fā)展,如何利用導(dǎo)光板將LED這種點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成表面的均勻出光以及快速高效的進(jìn)行導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)制作是十分重要的問題。
背光模組的亮度和均勻性等性能參數(shù)直接影響液晶顯示器(LCD)的顯像質(zhì)量。液晶顯示器在亮度、色度方面要求越來越苛刻,因此對(duì)背光模組的要求也越來越高。發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)冷光源,是繼白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度放電(LED)燈(如高壓鈉燈和金鹵燈)之后的第四代新光源,有效率高、光色純、功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠耐用和無污染等優(yōu)點(diǎn),目前LED作為背光源在市場(chǎng)中扮演著重要的角色。導(dǎo)光板的作用是引導(dǎo)光的散射方向,用來提高亮度和控制亮度的均勻性,因此,導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)與制造是背光模組的關(guān)鍵技術(shù)之一。導(dǎo)光板中散射網(wǎng)點(diǎn)的大小和密度決定著輸出光的亮度和均勻度。
目前,導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的制造方法有模具成型法、油墨印刷法和激光加工法等。激光加工是一種非接觸加工方式,具有能量高、方向性好、高相干性、熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)加工領(lǐng)域中備受青睞。傳統(tǒng)的激光加工主要利用單束激光聚焦后進(jìn)行材料加工,由于激光器出射的光束能量過大,常需要利用衰減器件對(duì)激光功率驚醒衰減,因此加工過程中能量利用率并不高?,F(xiàn)有的激光加工設(shè)備主要是將設(shè)計(jì)好的網(wǎng)點(diǎn)分布圖轉(zhuǎn)入導(dǎo)光板激光打點(diǎn)機(jī),按照分布圖控制激光照射位置或單位輸出能量,通過被照射位置的瞬間氣化在雕刻面雕刻出符合設(shè)計(jì)圖的網(wǎng)點(diǎn)分布,從而完成導(dǎo)光板的制作。這種方法能夠避免加工過程中與材料的接觸,有效減少加工過程對(duì)基板的影響,但是加工效率低,激光能量利用率不高,同時(shí)在單板的加工加工成本高,因此難以在批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
飛秒激光脈沖作用時(shí)間短,具有非常高的瞬時(shí)功率,能使不同形態(tài)的物質(zhì)瞬間變成等離子體,作用在物質(zhì)上會(huì)產(chǎn)生非常奇特的現(xiàn)象,而且其具有熱效應(yīng)小、加工精度高的優(yōu)點(diǎn)。飛秒激光微加工最大的缺點(diǎn)是加工效率低,為了提高飛秒微加工過程中的加工效率,采用多光束并行加工的方法,并行加工可以大大提高加工效率,因此被廣泛應(yīng)用在飛秒激光微加工領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置,引入一種并行加工的技術(shù)和方法,利用液晶空間光調(diào)制器(LCSLM)加載計(jì)算機(jī)全息圖(CGH)能夠單次實(shí)現(xiàn)多光束并行加工,本實(shí)用新型的飛秒激光全息并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置多光束并行加工方法,可以有效提高加工速度和加工效率,能夠?qū)⒓庸ば侍岣咭粋€(gè)數(shù)量級(jí)以上,顯著縮短加工時(shí)間,大大節(jié)省加工成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置,包括導(dǎo)光板、導(dǎo)光板傳輸定位裝置、導(dǎo)光板加工中心裝置、排熱除塵裝置、飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)和控制中心,所述的導(dǎo)光板傳輸定位裝置、導(dǎo)光板加工中心裝置、排熱除塵裝置和控制中心設(shè)于機(jī)架上;所述的導(dǎo)光板傳輸定位裝置包括導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)、吸附裝置和光柵定位傳感器,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)由傳送伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)上部設(shè)有導(dǎo)光板,所述的導(dǎo)光板的兩側(cè)設(shè)有吸附裝置,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)有光柵定位傳感器。
所述的機(jī)架的一側(cè)設(shè)有傳送支架,所述的傳送支架上設(shè)有傳送滾珠;所述的導(dǎo)光板加工中心裝置包括整機(jī)橋架、支撐板和X、Y兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置,所述的導(dǎo)光板傳輸?shù)姆较驗(yàn)閄方向,垂直于X方向?yàn)閅方向;所述的整機(jī)橋架設(shè)置于導(dǎo)光板傳輸定位裝置的兩側(cè),所述的整機(jī)橋架的兩端通過支撐板連接,所述的支撐板上設(shè)有滾珠絲杠進(jìn)給裝置;所述的排熱除塵裝置安裝于整機(jī)橋架的側(cè)面。
所述的飛秒激光并行加工系統(tǒng)是用于飛秒激光器射出激光束的分束和傳導(dǎo)器件,包括飛秒激光器、光路傳輸與控制設(shè)備、空間光調(diào)制器(SLM)和顯微鏡及監(jiān)控系統(tǒng);所述的飛秒激光器用于對(duì)導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行加工,所述的飛秒激光器安裝于X向滑塊或Y向滑塊上。空間光調(diào)制器(SLM)是一種能夠?qū)獠ǖ目臻g分布進(jìn)行調(diào)制的一類器件,在隨時(shí)間、空間變化的信號(hào)的控制下,可以改變光束的振幅、相位、偏振態(tài)等參數(shù),可將飛秒激光聚焦到多個(gè)焦點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多個(gè)焦點(diǎn)的同時(shí)加工。
進(jìn)一步的,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)包括主傳動(dòng)軸、從動(dòng)傳動(dòng)軸和傳送帶,所述的傳送帶的一端設(shè)有從動(dòng)傳動(dòng)軸,所述的傳送帶的另一端設(shè)有主傳動(dòng)軸,所述的主傳動(dòng)軸通過主傳動(dòng)聯(lián)軸器連接傳送伺服電機(jī),所述的傳送帶的兩側(cè)設(shè)有保護(hù)板,所述的保護(hù)板的底部設(shè)有傳輸定位裝置支撐,所述的光柵定位傳感器設(shè)于保護(hù)板的上側(cè)靠近主傳動(dòng)軸的位置;所述的傳送帶上間隔一定的距離設(shè)置擋板,當(dāng)擋板擋住光柵定位傳感器時(shí)說明導(dǎo)光板進(jìn)給到加工位置。
進(jìn)一步的,所述的吸附裝置包括設(shè)于導(dǎo)光板兩側(cè)的吸附定位窄條和設(shè)于導(dǎo)光板前端一角的前端定位窄條;所述的吸附定位窄條的一端設(shè)有用于定位導(dǎo)管板側(cè)面的臺(tái)階,所述的前端定位窄條的前端設(shè)有用于導(dǎo)光板前側(cè)定位的臺(tái)階;所述的吸附定位窄條和前端定位窄條的側(cè)面和上表面設(shè)有氣孔。
進(jìn)一步的,所述的X方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置包括X向絲杠、X向滑塊和X向伺服電機(jī),所述的支撐板的中間和兩側(cè)位置設(shè)有軸承座,所述的兩側(cè)軸承座上安裝導(dǎo)軌,所述的導(dǎo)軌上設(shè)有X向滑塊;所述的中間軸承座上安裝X向絲杠,所述的X向絲杠的一端通過X向聯(lián)軸器與X向伺服電機(jī)連接,所述的X向絲杠穿過X向滑塊,所述的X向絲杠與X向滑塊之間設(shè)有X向絲杠螺母。
進(jìn)一步的,所述的Y方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置設(shè)于X方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置的下側(cè),包括Y向傳動(dòng)滾柱絲杠、Y向滑塊和Y向伺服電機(jī),所述的Y向傳動(dòng)滾柱絲杠的一端通過軸承安裝于軸承座上,所述的Y向傳動(dòng)滾柱絲杠的另一端通過Y向聯(lián)軸器與Y向伺服電機(jī)連接。
進(jìn)一步的,所述的飛秒激光器包括光束傳輸空腔和激光頭,所述的激光頭的內(nèi)部設(shè)有聚焦物鏡,所述的聚光物鏡的后側(cè)安裝有保護(hù)鏡,所述的飛秒激光器的頂部設(shè)有透鏡;所述的激光頭的兩側(cè)還設(shè)有輔助氣體噴嘴。
進(jìn)一步的,所述光束傳輸與控制設(shè)備包括能量調(diào)節(jié)單元、光斑擴(kuò)束和光路控制設(shè)備,其中能量調(diào)節(jié)單元由半波片和格蘭泰勒棱鏡組成,通過兩者配合使用對(duì)飛秒激光的偏振方向和能量進(jìn)行調(diào)制;所述的光斑擴(kuò)束由一個(gè)可調(diào)節(jié)倍率的擴(kuò)束系統(tǒng)完成;所述的光路控制設(shè)備主要是指光閘快門,其集成激光安全互鎖功能,可跳過所有系統(tǒng)命令關(guān)閉快門。
進(jìn)一步的,所述空間光調(diào)制器的采用硅基液晶空間光調(diào)制器(LCOS);液晶空間光調(diào)制器(LCSLM)利用液晶對(duì)光的特定效應(yīng)能夠?qū)膺M(jìn)行調(diào)制,一般由獨(dú)立的像素單元組成矩陣陣列,矩陣的每個(gè)像素單元都可以獨(dú)立地接受電信號(hào)(或光信號(hào))的控制,并按此信號(hào)改變SLM介質(zhì)本身相應(yīng)的光電參數(shù)(透過率和折射率等),從而達(dá)到對(duì)入射到其單元上的光學(xué)參數(shù)(振幅、相位和偏振態(tài)等)進(jìn)行調(diào)制的目的,控制每個(gè)液晶單元的輸入電信號(hào),使液晶分子偏向不同角度,從而改變LCSLM的折射率,進(jìn)而可以模擬相位型衍射光學(xué)元件。本實(shí)用新型采用硅基液晶空間光調(diào)制器(LCOS),對(duì)于光信號(hào)調(diào)制能力來說,在純相位調(diào)制模式下,LCOS對(duì)光調(diào)制后的光能利用率最高,所以一般采用純相位的調(diào)制模式,通過算法實(shí)現(xiàn)計(jì)算全息圖(CGH)設(shè)計(jì),加載到LCOS面板上,形成衍射光學(xué)元件調(diào)制入射光光場(chǎng)分布;為了更多的利用入射光形成加工圖案,采用小角度斜入射照射SLM的方式。
激光光束的數(shù)量和位置可以利用計(jì)算機(jī)全息圖(CGH)進(jìn)行靈活控制,實(shí)現(xiàn)靈活高效的精密加工。多光束的獲取關(guān)鍵是產(chǎn)生計(jì)算機(jī)全息圖(CGH)。目前生成CGH的算法主要有g(shù)ratings and lens(GL)和gerchberg and sexton(GS)。GS算法是一種利用迭代最優(yōu)的算法,通過不斷地迭代運(yùn)算,使得所得相位的輸出的圖像逐漸接近期望圖形。利用此算法可以得到期望的多光束數(shù)量和位置,并能夠?qū)Χ喙馐芰烤鶆蛐赃M(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化得到相應(yīng)的CGH。
所述顯微鏡及監(jiān)控系統(tǒng),其中顯微鏡系統(tǒng)用于飛秒激光對(duì)光敏材料進(jìn)行加工,激光光束通過光路傳輸控制和硅基液晶空間光調(diào)制器調(diào)制后進(jìn)入顯微鏡系統(tǒng),通過聚焦物鏡將激光束聚焦到樣品中,實(shí)現(xiàn)材料在激光焦點(diǎn)處的雙光子激發(fā);利用鹵素?zé)艉碗姾神詈掀鞯冉M成的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)加工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
進(jìn)一步的,所述的整機(jī)橋架的側(cè)面設(shè)有除塵散熱風(fēng)口,所述的除塵散熱風(fēng)口位置安裝多個(gè)散熱除塵風(fēng)機(jī)組成排熱除塵裝置。
一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的方法,包括以下步驟:
步驟1將導(dǎo)光板放置于傳送帶的吸附裝置上,由吸附裝置實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板在傳送帶上的準(zhǔn)確定位;
步驟2導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)通過傳送帶將導(dǎo)光板輸送到光柵定位傳感器位置處,傳動(dòng)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);
步驟3導(dǎo)光板加工中心裝置開始工作,由飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)對(duì)激光頭進(jìn)行光束的分束和聚焦的過程;然后將光斑作用于導(dǎo)光板上,由X、Y兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置實(shí)現(xiàn)激光頭的進(jìn)給,從而完成對(duì)導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的加工;
步驟4加工過程中,排熱除塵裝置同時(shí)工作,排去產(chǎn)生的熱量和粉塵;當(dāng)整個(gè)導(dǎo)光板加工完成后,傳送伺服電機(jī)運(yùn)行,吸附裝置釋放,將加工完成的導(dǎo)光板通過傳送滾珠傳送至另一個(gè)裝置即下一個(gè)工序的位置,同時(shí)導(dǎo)光板加工中心裝置恢復(fù)到初始位置,為下一塊導(dǎo)光板的加工做好準(zhǔn)備;
步驟5每一塊導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的加工均需重復(fù)步驟1-步驟4。
本實(shí)用新型的有益效果:
1、本實(shí)用新型飛秒激光全息并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置可以提高導(dǎo)光板加工效率,提高能量利用率;
2、本實(shí)用新型的導(dǎo)光板傳輸定位裝置,不需要人工在傳送帶上對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行整齊排列,利用光柵傳感裝置,實(shí)現(xiàn)精確定位減少加工誤差,提高自動(dòng)化程度和加工效率,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板加工的流水線作業(yè);同時(shí)可以減少人工成本;
3、本實(shí)用新型的排熱除塵裝置可以抽取出由激光加工產(chǎn)生的粉塵,同時(shí)散去激光加工產(chǎn)生的熱量,可以保證加工環(huán)境的光潔度和光束傳輸?shù)某掷m(xù)穩(wěn)定;利用多級(jí)冷卻裝置,保證飛秒激光光源的穩(wěn)定性,對(duì)激光能量嚴(yán)格控制,提高導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)加工的精度以及加工的質(zhì)量;
4、本實(shí)用新型的飛秒激光具有極窄的脈沖寬度,較低的脈沖能量,可以達(dá)到非常高的峰值功率密度;并且可以控制激光脈沖時(shí)間,從而控制導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的大小和密度;
5、各個(gè)步驟之間由控制中心協(xié)調(diào)控制,每一部分裝置有序運(yùn)行,節(jié)省時(shí)間、提高效率、自動(dòng)化水平高。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的飛秒激光全息并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置圖;
圖2為本實(shí)用新型的導(dǎo)光板傳輸定位裝置的部件圖;
圖3為本實(shí)用新型的散熱除塵風(fēng)機(jī)部件圖;
圖4為本實(shí)用新型的并行加工聚焦物鏡加工激光頭部件圖;
圖5為本實(shí)用新型的飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)圖;
圖6為本實(shí)用新型的空間光調(diào)制器產(chǎn)生多光束示意圖;
圖7為本實(shí)用新型的飛秒激光全息并行加工導(dǎo)光板裝置和方法的實(shí)施流程圖;
其中,1-電腦控制中心,2-裝置機(jī)架,3-除塵散熱風(fēng)口,4-支撐板,5-軸承座,6-導(dǎo)軌,7-整機(jī)橋架,8-X向滾珠絲杠,9-Y向傳動(dòng)滾柱絲杠,10-Y向滑塊,11-X向滑塊,12-X向絲杠螺母,13-X向聯(lián)軸器,14-X向伺服電機(jī),15-傳送支架,16-Y向伺服電機(jī),17-傳送滾柱,18-從動(dòng)傳動(dòng)軸,19-導(dǎo)光板傳輸帶,20-傳輸保護(hù)板,21-擋板,22-吸附定位窄條,23-光柵定位傳感器,24-導(dǎo)光板,25-前端定位窄條,26-傳輸定位裝置支撐,27-主傳動(dòng)軸,28-主傳動(dòng)聯(lián)軸器,29-傳送伺服電機(jī),30-散熱除塵風(fēng)機(jī),31-透鏡,32-光束傳輸空腔,33-輔助氣體噴嘴,34-保護(hù)鏡,35-聚焦物鏡,36-激光頭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
實(shí)施例1:
如圖1-圖7所示,一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的裝置,包括導(dǎo)光板、導(dǎo)光板傳輸定位裝置、導(dǎo)光板加工中心裝置、排熱除塵裝置、飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)和控制中心,所述的導(dǎo)光板傳輸定位裝置、導(dǎo)光板加工中心裝置、排熱除塵裝置和控制中心設(shè)于機(jī)架2上;所述的導(dǎo)光板傳輸定位裝置包括導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)、吸附裝置和光柵定位傳感器23,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)用于傳送導(dǎo)光板以便進(jìn)行散射網(wǎng)點(diǎn)加工,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)由傳送伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)29,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)上部設(shè)有導(dǎo)光板,所述的導(dǎo)光板的兩側(cè)設(shè)有吸附裝置,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)有光柵定位傳感器23,用于對(duì)被加工的導(dǎo)光板位置進(jìn)行定位,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)光板位置,通過反饋調(diào)節(jié)傳動(dòng)伺服電機(jī)29的啟停。
所述的機(jī)架2的一側(cè)設(shè)有傳送支架15,所述的傳送支架15上設(shè)有傳送滾柱17;所述的導(dǎo)光板加工中心裝置用于對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行加工以及對(duì)激光頭進(jìn)行進(jìn)給和定位,是指激光頭36的進(jìn)給中心,由于導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)是呈線性排列的,所以只需要激光頭36可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的直線進(jìn)給,采用XY兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)給,滾珠絲杠具有精度高、高速進(jìn)給、微進(jìn)給、無側(cè)隙、高剛性、省動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn);利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)利用脈沖來和控制機(jī)構(gòu)的精確進(jìn)給。所述的導(dǎo)光板加工中心裝置包括整機(jī)橋架7、支撐板4和X、Y兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置,所述的導(dǎo)光板傳輸?shù)姆较驗(yàn)閄方向,垂直于X方向?yàn)閅方向;所述的整機(jī)橋架7設(shè)置于導(dǎo)光板傳輸定位裝置的兩側(cè),所述的整機(jī)橋架7的兩端通過支撐板4連接,所述的支撐板4上設(shè)有滾珠絲杠進(jìn)給裝置;所述的排熱除塵裝置安裝于整機(jī)橋架7的側(cè)面。
所述的飛秒激光并行加工系統(tǒng)是用于飛秒激光器射出激光束的分束和傳導(dǎo)器件,包括飛秒激光器、光路傳輸與控制設(shè)備、空間光調(diào)制器(SLM)和顯微鏡及監(jiān)控系統(tǒng);所述的飛秒激光器用于對(duì)導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行加工,所述的飛秒激光器安裝于X向滑塊11或Y向滑塊10上。空間光調(diào)制器(SLM)是一種能夠?qū)獠ǖ目臻g分布進(jìn)行調(diào)制的一類器件,在隨時(shí)間、空間變化的信號(hào)的控制下,可以改變光束的振幅、相位、偏振態(tài)等參數(shù),可將飛秒激光聚焦到多個(gè)焦點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多個(gè)焦點(diǎn)的同時(shí)加工。
進(jìn)一步的,所述的導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)包括主傳動(dòng)軸27、從動(dòng)傳動(dòng)軸18和傳送帶19,所述的傳送帶19的一端設(shè)有從動(dòng)傳動(dòng)軸18,所述的傳送帶19的另一端設(shè)有主傳動(dòng)軸27,所述的主傳動(dòng)軸27通過主傳動(dòng)聯(lián)軸器28連接傳送伺服電機(jī)29,所述的傳送帶19的兩側(cè)設(shè)有保護(hù)板20,所述的保護(hù)板20的底部設(shè)有傳輸定位裝置支撐26,所述的光柵定位傳感器23設(shè)于保護(hù)板20的上側(cè)靠近主傳動(dòng)軸27的位置;所述的傳送帶19上間隔一定的距離設(shè)置擋板21,當(dāng)擋板21擋住光柵定位傳感器23時(shí)說明導(dǎo)光板進(jìn)給到加工位置;擋板21有一定的高度限制,不能防止傳送帶19的循環(huán)運(yùn)行,當(dāng)擋板21擋住光柵定位傳感器23時(shí)反饋導(dǎo)光板傳送到加工位置的信息,此時(shí)傳送伺服電機(jī)29停止,激光頭才開始進(jìn)給打點(diǎn)工作。
進(jìn)一步的,所述的吸附裝置用于對(duì)被加工導(dǎo)光板在傳送帶19上的位置進(jìn)行側(cè)面準(zhǔn)確定位,包括設(shè)于導(dǎo)光板兩側(cè)的吸附定位窄條22和設(shè)于導(dǎo)光板前端一角的前端定位窄條25;所述的吸附定位窄條22的一端設(shè)有用于定位導(dǎo)管板側(cè)面的臺(tái)階,所述的前端定位窄條25的前端設(shè)有用于導(dǎo)光板前側(cè)定位的臺(tái)階;所述的吸附定位窄條22和前端定位窄條25的側(cè)面和上表面設(shè)有氣孔,用氣孔來控制氣體的吸收或者排放,上表面的氣孔用類實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板下表面的吸附定位,從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板在傳送帶上的準(zhǔn)確定位。
進(jìn)一步的,所述的X方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置包括X向絲杠8、X向滑塊11和X向伺服電機(jī)14,所述的支撐板4的中間和兩側(cè)位置設(shè)有軸承座5,所述的兩側(cè)軸承座5上安裝導(dǎo)軌6,導(dǎo)軌6可以實(shí)現(xiàn)將絲杠回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。所述的導(dǎo)軌6上設(shè)有X向滑塊11;所述的中間軸承座5上安裝X向絲杠8,所述的X向絲杠8的一端通過X向聯(lián)軸器13與X向伺服電機(jī)14連接,所述的X向絲杠8穿過X向滑塊11,所述的X向絲杠8與X向滑塊11之間設(shè)有X向絲杠螺母12。
進(jìn)一步的,所述的Y方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置設(shè)于X方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置的下側(cè),包括Y向傳動(dòng)滾柱絲杠9、Y向滑塊10和Y向伺服電機(jī)16,所述的Y向傳動(dòng)滾柱絲杠9的一端通過軸承安裝于軸承座5上,所述的Y向傳動(dòng)滾柱絲杠9的另一端通過Y向聯(lián)軸器與Y向伺服電機(jī)16連接。
進(jìn)一步的,所述的飛秒激光器為脈沖飛秒激光器,其發(fā)出的飛秒激光具有極窄的脈沖寬度,較低的脈沖能量,可以達(dá)到非常高的峰值功率密度;包括光束傳輸空腔和激光頭,所述的激光頭的內(nèi)部設(shè)有聚焦物鏡35,所述的聚焦物鏡35為激光頭并行加工聚焦物鏡,用于把分束后得到的多個(gè)光束進(jìn)行聚焦,使光斑作用于導(dǎo)光板相應(yīng)位置上,其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是激光頭出射部分,有三個(gè)聚焦物鏡,分別把光束聚焦,形成三個(gè)焦點(diǎn)作用于導(dǎo)光板上,激光頭在一個(gè)位置同時(shí)打出多個(gè)網(wǎng)點(diǎn),在加工導(dǎo)光板時(shí),激光頭縱向進(jìn)給一次,可以同時(shí)加工三排導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn),甚至可以設(shè)計(jì)出更多的聚焦物鏡,實(shí)現(xiàn)并行加工,大大提高了加工效率;還可以通過控制三個(gè)焦點(diǎn)間的距離,利用錯(cuò)排加工的方法,避免光束之間的干涉對(duì)加工熱影響區(qū)的影響,提高加工質(zhì)量;所述的聚光物鏡的后側(cè)安裝有保護(hù)鏡,所述的飛秒激光器的頂部設(shè)有透鏡;所述的激光頭的兩側(cè)還設(shè)有輔助氣體噴嘴。在飛秒激光器的正前方安裝激光調(diào)節(jié)裝置,作用是根據(jù)需要調(diào)節(jié)激光器輸出的激光脈沖寬度和脈沖能量。
進(jìn)一步的,所述光束傳輸與控制設(shè)備包括能量調(diào)節(jié)單元、光斑擴(kuò)束和光路控制設(shè)備,其中能量調(diào)節(jié)單元由半波片和格蘭泰勒棱鏡組成,通過兩者配合使用對(duì)飛秒激光的偏振方向和能量進(jìn)行調(diào)制;所述的光斑擴(kuò)束由一個(gè)可調(diào)節(jié)倍率的擴(kuò)束系統(tǒng)完成;所述的光路控制設(shè)備主要是指光閘快門,其作用是在快門正常運(yùn)行時(shí),快門處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)有脈沖控制信號(hào)是快門打開;其集成激光安全互鎖功能,可跳過所有系統(tǒng)命令關(guān)閉快門。
進(jìn)一步的,所述空間光調(diào)制器的采用硅基液晶空間光調(diào)制器(LCOS);液晶空間光調(diào)制器(LCSLM)利用液晶對(duì)光的特定效應(yīng)能夠?qū)膺M(jìn)行調(diào)制,一般由獨(dú)立的像素單元組成矩陣陣列,矩陣的每個(gè)像素單元都可以獨(dú)立地接受電信號(hào)(或光信號(hào))的控制,并按此信號(hào)改變SLM介質(zhì)本身相應(yīng)的光電參數(shù)(透過率和折射率等),從而達(dá)到對(duì)入射到其單元上的光學(xué)參數(shù)(振幅、相位和偏振態(tài)等)進(jìn)行調(diào)制的目的,控制每個(gè)液晶單元的輸入電信號(hào),使液晶分子偏向不同角度,從而改變LCSLM的折射率,進(jìn)而可以模擬相位型衍射光學(xué)元件。本實(shí)用新型采用硅基液晶空間光調(diào)制器(LCOS),對(duì)于光信號(hào)調(diào)制能力來說,在純相位調(diào)制模式下,LCOS對(duì)光調(diào)制后的光能利用率最高,所以一般采用純相位的調(diào)制模式,通過算法實(shí)現(xiàn)計(jì)算全息圖(CGH)設(shè)計(jì),加載到LCOS面板上,形成衍射光學(xué)元件調(diào)制入射光光場(chǎng)分布;為了更多的利用入射光形成加工圖案,采用小角度斜入射照射SLM的方式。
激光光束的數(shù)量和位置可以利用計(jì)算機(jī)全息圖(CGH)進(jìn)行靈活控制,實(shí)現(xiàn)靈活高效的精密加工。多光束的獲取關(guān)鍵是產(chǎn)生計(jì)算機(jī)全息圖(CGH)。目前生成CGH的算法主要有g(shù)ratings and lens(GL)和gerchberg and sexton(GS)。GS算法是一種利用迭代最優(yōu)的算法,通過不斷地迭代運(yùn)算,使得所得相位的輸出的圖像逐漸接近期望圖形。利用此算法可以得到期望的多光束數(shù)量和位置,并能夠?qū)Χ喙馐芰烤鶆蛐赃M(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化得到相應(yīng)的CGH。
所述顯微鏡及監(jiān)控系統(tǒng),其中顯微鏡系統(tǒng)用于飛秒激光對(duì)光敏材料進(jìn)行加工,激光光束通過光路傳輸控制和硅基液晶空間光調(diào)制器調(diào)制后進(jìn)入顯微鏡系統(tǒng),通過聚焦物鏡將激光束聚焦到樣品中,實(shí)現(xiàn)材料在激光焦點(diǎn)處的雙光子激發(fā);利用鹵素?zé)艉碗姾神詈掀鞯冉M成的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)加工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。除此之外,通過借助實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以輔助激光對(duì)焦;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的存在可使實(shí)驗(yàn)人員第一時(shí)間內(nèi)了解系統(tǒng)的工作情況和加工狀態(tài),判斷當(dāng)前加工條件是否合適,這可有效地提高導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的加工質(zhì)量和效率。
進(jìn)一步的,所述的整機(jī)橋架的側(cè)面設(shè)有除塵散熱風(fēng)口,所述的除塵散熱風(fēng)口位置安裝多個(gè)散熱除塵風(fēng)機(jī)30組成排熱除塵裝置,排熱除塵裝置用于對(duì)激光加工后去除的粉塵廢料進(jìn)行清除,同時(shí)散去激光加工產(chǎn)生的熱量,以保證加工環(huán)境的光潔度和光束傳輸?shù)某掷m(xù)穩(wěn)定;所述的排熱除塵裝置還包括冷卻裝置,保證飛秒激光器具有恒定的溫度,冷卻裝置是利用冷卻水進(jìn)行冷卻的裝置,通過冷卻水的循環(huán)流動(dòng)帶走熱量,將激光源的溫度變化幅度控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi),保證激光源的溫度穩(wěn)定。
進(jìn)一步的,控制中心是對(duì)飛秒激光器、飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)、聚焦物鏡、導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)、光柵定位傳感器、吸附裝置、排熱去塵裝置和導(dǎo)光板加工中心裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的工作核心,所述的控制中心為電腦控制中心。
本實(shí)用新型的整個(gè)飛秒激光全息并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),考慮整體所占空間的大小,以及為了方便設(shè)備操作人員使用的進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)。只需一個(gè)操作人員就可以完成一整套的加工流程,并且只用完成簡(jiǎn)單的輔助工序,將導(dǎo)光板放置到傳送帶上待加工的工位上,剩余的工作均由控制中心自動(dòng)完成,大大節(jié)省了人力和物力;在整機(jī)的裝配上,在傳動(dòng)帶和電腦控制中心的一側(cè),為操作人員設(shè)計(jì)足夠的操作空間,操作人員可以更方便的對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié);在結(jié)構(gòu)上增添設(shè)計(jì)除塵裝置,及時(shí)排除粉塵,使操作人員工作環(huán)境更加清潔舒適,還可以起到保護(hù)操作人員身體健康的作用;對(duì)于裝置的加工中心重點(diǎn)設(shè)計(jì),其進(jìn)給系統(tǒng)采用滾珠絲杠進(jìn)給方式,與氣動(dòng)液動(dòng)等進(jìn)給方式相比,具有更高的精度,并且將激光頭進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)在導(dǎo)光板的上方,與導(dǎo)光板的傳輸裝置分離,可以把加工完成的導(dǎo)光板直接傳送到下一個(gè)工序,自動(dòng)化程度更高,可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)加工的流水化加工。
實(shí)施例2:
一種飛秒激光并行加工導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的方法,包括以下步驟:
步驟1將導(dǎo)光板放置于傳送帶的吸附裝置上,由吸附裝置實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板在傳送帶上的準(zhǔn)確定位;
步驟2導(dǎo)光板傳輸機(jī)構(gòu)通過傳送帶將導(dǎo)光板輸送到光柵定位傳感器位置處,傳動(dòng)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);
步驟3導(dǎo)光板加工中心裝置開始工作,由飛秒激光全息并行加工系統(tǒng)對(duì)激光頭進(jìn)行光束的分束和聚焦的過程;然后將光斑作用于導(dǎo)光板上,由X、Y兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)給裝置實(shí)現(xiàn)激光頭的進(jìn)給,從而完成對(duì)導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的加工;
步驟4加工過程中,排熱除塵裝置同時(shí)工作,排去產(chǎn)生的熱量和粉塵;當(dāng)整個(gè)導(dǎo)光板加工完成后,傳送伺服電機(jī)運(yùn)行,吸附裝置釋放,將加工完成的導(dǎo)光板通過傳送滾珠傳送至另一個(gè)裝置即下一個(gè)工序的位置,同時(shí)導(dǎo)光板加工中心裝置恢復(fù)到初始位置,為下一塊導(dǎo)光板的加工做好準(zhǔn)備;
步驟5每一塊導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)的加工均需重復(fù)步驟1-步驟4。
其中,步驟3中導(dǎo)光板散射網(wǎng)點(diǎn)加工的具體步驟為:脈沖飛秒激光源發(fā)射出脈沖激光光束,進(jìn)入飛秒激光并行加工系統(tǒng)進(jìn)行分束再聚焦,經(jīng)過能量控制單元對(duì)能量大小及光束偏振方向調(diào)整,再將光束擴(kuò)束到滿足空間光調(diào)制器孔徑尺寸,光閘開關(guān)控制光是否能夠通過,擴(kuò)束后的光通過算法實(shí)現(xiàn)計(jì)算全息圖(CGH)設(shè)計(jì),加載到LCOS面板上,通過SLM純相位調(diào)制后,通過透鏡透鏡1和透鏡2組成的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后,利用顯微鏡系統(tǒng)的二色鏡反射后,由激光頭并行加工聚焦物鏡,是用于把分束后得到的多個(gè)光束進(jìn)行聚焦,使光斑作用于導(dǎo)光板相應(yīng)位置上。
上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述,但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白,在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。