本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種激光切割裝置及其切割方法。

背景技術(shù)：

雙層組合玻璃，是指由兩個(gè)單層玻璃通過(guò)光學(xué)膠粘結(jié)在一起的雙層玻璃，其已廣泛應(yīng)用在平板顯示、液晶面板、車載顯示和智能穿戴等領(lǐng)域。由于雙層組合玻璃較厚，如整體厚度大于2mm，因此，現(xiàn)有技術(shù)中只能采用刀輪切割的方式對(duì)其進(jìn)行切割。

但是，由于刀輪切割的方式具有切割道較寬、浪費(fèi)材料，切割后的產(chǎn)品表面崩邊大，不能切割異形產(chǎn)品以及刀輪損耗大等問(wèn)題，因此，不利于雙層組合玻璃的切割和應(yīng)用。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了一種采用激光器出射的激光切割產(chǎn)品的方法，且該方法具有切割道窄、切割后的產(chǎn)品表面崩邊小和可切割異形產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，但是，由于激光器出射的激光為高斯光束，因此，在高斯光束焦深短的限制下，上述激光切割方法并不能對(duì)厚度較厚的雙層組合玻璃進(jìn)行有效切割。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種激光切割裝置及其切割方法，以解決現(xiàn)有的中激光器出射的高斯光束焦深短，不能對(duì)厚度較厚的產(chǎn)品進(jìn)行有效切割的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種激光切割裝置，包括激光器、光束整形系統(tǒng)和第一聚光鏡，所述激光器為皮秒激光器；

所述激光器用于出射激光，所述激光為高斯光束；

所述光束整形系統(tǒng)用于將所述高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；

所述第一聚光鏡用于將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域，以使所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割。

優(yōu)選地，所述光束整形系統(tǒng)包括依次設(shè)置在所述激光器出光光路上的軸錐棱鏡、擴(kuò)束鏡和第二聚光鏡；

所述軸錐棱鏡用于將所述高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；

所述擴(kuò)束鏡用于對(duì)所述貝塞爾光束進(jìn)行擴(kuò)束；

所述第二聚光鏡用于對(duì)所述擴(kuò)束后的貝塞爾光束進(jìn)行聚焦。

優(yōu)選地，還包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；

所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)用于支撐所述待切割樣品，并帶動(dòng)所述待切割樣品沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，以使所述貝塞爾光束在所述待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線。

優(yōu)選地，還包括第一控制器；

所述第一控制器用于控制所述激光器照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述待切割樣品在所述相鄰的兩條預(yù)切割線之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以使任意兩條相鄰的預(yù)切割線之間的距離相等。

優(yōu)選地，還包括掃描振鏡和平場(chǎng)鏡；

所述掃描振鏡用于對(duì)所述激光器出射的高斯光束進(jìn)行反射；

所述平場(chǎng)鏡用于對(duì)所述掃描振鏡出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使所述高斯光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割，以切斷分離所述待切割樣品。

優(yōu)選地，還包括第一反射鏡和第二反射鏡；

所述光束整形系統(tǒng)和所述第一聚光鏡依次設(shè)置在第一光路上；

所述掃描振鏡和所述平場(chǎng)鏡依次設(shè)置在第二光路上；

所述第一反射鏡用于將所述激光器出射的激光反射至所述第一光路；

所述第二反射鏡用于將所述激光器出射的激光反射至所述第二光路。

優(yōu)選地，還包括檢測(cè)校正系統(tǒng)；

所述檢測(cè)校正系統(tǒng)用于檢測(cè)校正所述掃描振鏡中心與所述第一聚光鏡中心之間的距離，以使所述高斯光束沿著所述貝塞爾光束的切割軌跡對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割。

一種激光切割方法，應(yīng)用于如上任一項(xiàng)所述的激光切割裝置，包括：

激光器出射激光，所述激光為高斯光束；

光束整形系統(tǒng)將所述高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；

第一聚光鏡將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域，以使所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割。

優(yōu)選地，所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割的過(guò)程包括：

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述待切割樣品沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，以使所述貝塞爾光束在所述待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線。

優(yōu)選地，所述貝塞爾光束在所述待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線包括：

第一控制器控制所述激光器照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述待切割樣品在所述相鄰的兩條預(yù)切割線之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以使任意兩條相鄰的預(yù)切割線之間的距離相等。

優(yōu)選地，第一聚光鏡將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域之后，還包括：

所述激光器出射激光，所述激光為高斯光束；

掃描振鏡對(duì)所述激光器出射的高斯光束進(jìn)行反射；

平場(chǎng)鏡對(duì)所述掃描振鏡出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使所述高斯光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割，以切斷分離所述待切割樣品。

優(yōu)選地，所述待切割樣品包括沿厚度方向依次排列的多個(gè)待切割區(qū)域，所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割，包括：

調(diào)整所述第一聚光鏡的焦距，以使所述貝塞爾光束對(duì)所述多個(gè)待切割區(qū)域依次進(jìn)行預(yù)切割。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所提供的激光切割裝置及其切割方法，激光器出射高斯光束后，光束整形系統(tǒng)將高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束，第一聚光鏡將貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域，以使貝塞爾光束對(duì)待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割。由于聚焦后的貝塞爾光束為焦深較長(zhǎng)的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，能夠?qū)穸容^厚的待切割樣品進(jìn)行有效切割，從而擴(kuò)大了激光切割裝置的應(yīng)用范圍。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的光束整形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a至圖3c為本發(fā)明實(shí)施例提供的切割依次排列的多個(gè)待切割區(qū)域的效果示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的具有多條預(yù)切割線的待切割樣品的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的具有多條預(yù)切割線的待切割樣品的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6a為現(xiàn)有的固定頻率的激光器形成的多條預(yù)切割線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6b為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光器形成的等間距的多條預(yù)切割線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種激光切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光切割方法的預(yù)切割流程圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光切割方法的二次切割流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光切割裝置，如圖1所示，該激光切割裝置包括激光器10、光束整形系統(tǒng)11和第一聚光鏡12。

其中，激光器10用于出射激光，該激光為高斯光束；

光束整形系統(tǒng)11用于將激光器10出射的高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；

第一聚光鏡12用于將光束整形系統(tǒng)11出射的貝塞爾光束聚焦到待切割樣品a的待切割區(qū)域，以使貝塞爾光束對(duì)待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割，并形成預(yù)設(shè)切割線。

由于聚焦后的貝塞爾光束為焦深較長(zhǎng)的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，能夠?qū)穸容^厚的待切割樣品進(jìn)行有效切割，從而擴(kuò)大了激光切割裝置的應(yīng)用范圍。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的待切割樣品a可以是雙層組合玻璃，也可以是厚度較厚的單層玻璃、藍(lán)寶石和陶瓷等透明材料，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。此外，本實(shí)施例中待切割樣品a的待切割區(qū)域可以是待切割樣品a的表面、內(nèi)部或底面等，本發(fā)明并不對(duì)此進(jìn)行限定。

本實(shí)施例中，激光器10為皮秒激光器，優(yōu)選為固體皮秒激光器。其中，皮秒激光器是一種脈寬為皮秒的激光器，由于皮秒激光器具有皮秒級(jí)超短脈寬、重復(fù)頻率可調(diào)、脈沖能量高等特點(diǎn)，因此，可以通過(guò)使待切割樣品a的材料改質(zhì)或氣化，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)待切割樣品a的切割。

本實(shí)施例中，如圖2所示，光束整形系統(tǒng)11包括依次設(shè)置在激光器10出光光路上的軸錐棱鏡110、擴(kuò)束鏡111和第二聚光鏡112。其中，軸錐棱鏡110用于將激光器10出射的高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；擴(kuò)束鏡111用于對(duì)軸錐棱鏡110出射的貝塞爾光束進(jìn)行擴(kuò)束；第二聚光鏡112用于對(duì)擴(kuò)束鏡111出射的貝塞爾光束進(jìn)行聚焦。

可選地，本實(shí)施例中的擴(kuò)束鏡111包括依次設(shè)置在激光器10出光光路上的第一透鏡m1、第二透鏡m2和第三透鏡m3，其中，第一透鏡m1為平凸透鏡，第二透鏡m2為平凸透鏡，第三透鏡m3為平凹透鏡。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，擴(kuò)束鏡111還可以包括一個(gè)平凸透鏡和一個(gè)平凹透鏡，在此不再贅述。

本實(shí)施例中，采用擴(kuò)束鏡111對(duì)貝塞爾光束進(jìn)行擴(kuò)束以及采用第二聚光鏡112對(duì)貝塞爾光束進(jìn)行聚焦，可以調(diào)節(jié)貝塞爾光束聚焦光斑的直徑大小，為貝塞爾光束進(jìn)入第一聚光鏡12進(jìn)行聚焦提供有利條件?？蛇x地，本實(shí)施例中的第一聚光鏡12位于第二聚光鏡112的焦平面上，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。

本實(shí)施例中，第一聚光鏡12為凸透鏡?？蛇x的，該第一聚光鏡12為物鏡，該物鏡由多個(gè)凸透鏡組成。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。

具體地，激光器10出射高斯光束后，光束整形系統(tǒng)11將高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束，此時(shí)光束的光斑由原來(lái)的實(shí)心圓形光斑變成圓環(huán)形光斑，之后，第一聚光鏡12將貝塞爾光束聚焦成一束直徑較小、焦深較長(zhǎng)的高能量密度細(xì)絲光束，并將該高能量密度細(xì)絲光束照射在待切割樣品a的待切割區(qū)域。其中，高能量密度細(xì)絲光束的直徑在2μm～3μm范圍內(nèi)、焦深長(zhǎng)度在0.8mm～1mm范圍內(nèi)，包括端點(diǎn)值。

如圖1所示，當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的焦深長(zhǎng)度大于或等于待切割樣品a的厚度d時(shí)，在待切割樣品a的厚度方向上會(huì)產(chǎn)生直徑在2μm～3μm范圍內(nèi)、長(zhǎng)度等于待切割樣品a厚度d的作用細(xì)柱，該作用細(xì)柱內(nèi)的材料因吸收了激光的能量而發(fā)生了改質(zhì)，如由單晶轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Щ蚍蔷?，或者，該作用?xì)柱內(nèi)的材料因吸收了激光的能量而發(fā)生了氣化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)待切割樣品a的預(yù)切割，進(jìn)而在待切割樣品a上形成了預(yù)切割線a1。

當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的焦深長(zhǎng)度小于待切割樣品a的厚度d時(shí)，待切割樣品a包括在厚度方向上依次排列的多個(gè)待切割區(qū)域，貝塞爾光束在對(duì)待切割樣品a進(jìn)行預(yù)切割時(shí)，通過(guò)調(diào)整第一聚光鏡12的焦距，對(duì)多個(gè)待切割區(qū)域依次進(jìn)行預(yù)切割。

以多個(gè)待切割區(qū)域包括沿厚度方向依次排列的第一待切割區(qū)域b1、第二待切割區(qū)域b2和第三待切割區(qū)域b3為例進(jìn)行說(shuō)明。如圖3a所示，先將貝塞爾光束聚焦到第一待切割區(qū)域b1，使貝塞爾光束對(duì)第一待切割區(qū)域b1進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第一預(yù)切割線a01；然后，調(diào)整第一聚光鏡12的焦距，如沿著z軸向上移動(dòng)第一聚光鏡12，以使貝塞爾光束聚焦到第二待切割區(qū)域b2，并使貝塞爾光束對(duì)第二待切割區(qū)域b2進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第二預(yù)切割線a02，如圖3b所示；之后，繼續(xù)調(diào)整第一聚光鏡12的焦距，如沿著z軸向上繼續(xù)移動(dòng)第一聚光鏡12，以使貝塞爾光束聚焦到第三待切割區(qū)域b3，并使貝塞爾光束對(duì)第三待切割區(qū)域b3進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第三預(yù)切割線a03，如圖3c所示。

需要說(shuō)明的是，第一預(yù)切割線a01、第二預(yù)切割線a02和第三預(yù)切割線a03在厚度方向上形成一條直線，即形成預(yù)切割線a1，以便待切割樣品a沿著預(yù)切割線a1進(jìn)行分離。并且，在進(jìn)行待切割區(qū)域的劃分時(shí)，需保證每個(gè)待切割區(qū)域在待切割樣品a厚度方向上的長(zhǎng)度小于或等于貝塞爾光束的焦深長(zhǎng)度，以便貝塞爾光束能夠一次切割一個(gè)待切割區(qū)域。

也就是說(shuō)，當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的焦深長(zhǎng)度小于待切割樣品a的厚度d時(shí)，首先讓貝塞爾光束聚焦在待切割樣品的底部，然后沿z軸從下往上多次移動(dòng)，讓貝塞爾光束累計(jì)的焦深長(zhǎng)度之和大于待切割樣品a的厚度，即高能量密度細(xì)絲光束產(chǎn)生的作用細(xì)柱疊加的后能穿透待切割樣品a即可完成切割。

其中，激光器10的脈沖寬度、單脈沖能量和聚焦光斑直徑是對(duì)待切割樣品a進(jìn)行改質(zhì)或氣化的重要參數(shù)?？蛇x地，激光器10的脈沖寬度小于15ps，單脈沖能量大于120uj，聚焦光斑直徑小于5μm。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，參考圖7，激光切割裝置還包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13，該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13用于支撐待切割樣品a，并帶動(dòng)待切割樣品a沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，以使貝塞爾光束在待切割樣品a的待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線?？蛇x地，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿圖1所示的x軸、y軸或z軸方向移動(dòng)。

如圖4所示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿箭頭所示的預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以在待切割樣品a的待切割區(qū)域形成平行排列的多條預(yù)切割線a10～a1n，其中，n為大于2的整數(shù)。如圖5所示，這些預(yù)切割線a10～a1n構(gòu)成待切割樣品a的分離線，即可沿著分離線將分離線包圍的材料與周邊的材料分離開(kāi)來(lái)。其中，預(yù)設(shè)軌跡即分離線可以是直線可以是曲線，本發(fā)明并不僅限于此。

其中，多條預(yù)切割線不能太密或太疏，若太疏，則待切割樣品a不易分裂開(kāi)或不能按照分離線分離開(kāi)，若太密，則待切割樣品a的邊緣容易崩邊或相鄰的高能量密度細(xì)絲光束不能在材料內(nèi)部形成改質(zhì)或氣化?？蛇x地，任意兩條相鄰的預(yù)切割線之間的距離l1在3μm～15μm的范圍內(nèi)，包括端點(diǎn)值。也就是說(shuō)，高能量密度細(xì)絲光束照射在待切割樣品a上的光斑間距在3μm～15μm的范圍內(nèi)，包括端點(diǎn)值，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，光斑間距可以在5μm～15μm的范圍內(nèi)，包括端點(diǎn)值。

進(jìn)一步地，當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的長(zhǎng)度小于待切割樣品a的厚度d時(shí)，以多個(gè)待切割區(qū)域包括沿厚度方向依次排列的第一待切割區(qū)域b1、第二待切割區(qū)域b2和第三待切割區(qū)域b3為例進(jìn)行說(shuō)明，將貝塞爾光束聚焦到第一待切割區(qū)域b1，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，并在第一待切割區(qū)域b1形成多條第一預(yù)切割線；然后將貝塞爾光束聚焦到第二待切割區(qū)域b2，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，并在第二待切割區(qū)域b2形成多條第二預(yù)切割線；之后，將貝塞爾光束聚焦到第三待切割區(qū)域b3，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，并在第三待切割區(qū)域b3形成多條第三預(yù)切割線。其中，每個(gè)第一預(yù)切割線與一個(gè)第二預(yù)切割線和一個(gè)第三預(yù)切割線構(gòu)成一條在厚度方向上貫穿待切割樣品a的預(yù)切割線。

此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，參考圖7，激光切割裝置還包括第一控制器14，該第一控制器14用于控制激光器10照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a在相鄰的兩條預(yù)切割線之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以使任意兩條相鄰的預(yù)切割線之間的距離相等。其中，激光器10照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于激光器10出射的相鄰的兩個(gè)激光脈沖的間隔時(shí)間。

也就是說(shuō)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a運(yùn)動(dòng)，在t1時(shí)刻，使得待切割樣品a的第一條預(yù)切割線a10的預(yù)設(shè)位置到達(dá)切割位置，即使得第一條預(yù)切割線a10的預(yù)設(shè)位置到達(dá)激光切割裝置切割頭的位置，同時(shí)，激光器10出射第一個(gè)激光脈沖，使得第一個(gè)激光脈沖形成的細(xì)絲光束在待切割樣品a上形成第一條預(yù)切割線a10；

之后，保持切割位置不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13繼續(xù)帶動(dòng)待切割樣品a運(yùn)動(dòng)，在t2時(shí)刻，使得待切割樣品a的第二條預(yù)切割線a11的預(yù)設(shè)位置到達(dá)切割位置，同時(shí)，激光器10出射第二個(gè)激光脈沖，使得第二個(gè)激光脈沖形成的細(xì)絲光束在待切割樣品a上形成第二條預(yù)切割線a11，以此類推。

若激光器10發(fā)出的激光脈沖數(shù)量固定，且激光脈沖之間的間隔時(shí)間固定，如圖6a所示，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿直線勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成的多條預(yù)切割線a10～a1i是均勻等間距的，但是，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13帶動(dòng)待切割樣品a沿弧線勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)于相同的距離l2而言，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13走弧線所用的時(shí)間比走直線所用的時(shí)間長(zhǎng)，這就造成走弧線形成的多條預(yù)切割線a1j～a1k不是均勻等間距的，即走弧線形成的多條預(yù)切割線a1j～a1k的密度大于走直線形成的多條預(yù)切割線a10～a1i的密度，從而導(dǎo)致走弧線切割形成的待切割樣品a容易出現(xiàn)崩邊、不易改質(zhì)或氣化的問(wèn)題。其中，i為大于1的整數(shù)，j為大于i的整數(shù)，k為大于j的整數(shù)。

基于此，本實(shí)施例中的第一控制器14通過(guò)采用位置同步輸出控制技術(shù)(positionsynchronizationoutput，pso)，控制激光器10發(fā)出的激光脈沖的間隔時(shí)間隨運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13在相鄰的兩條預(yù)切割線之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變化而變化，以做到均勻等距離出光即形成如圖6b所示的均勻等間距的多條預(yù)切割線a10～a1n。

另外，由于貝塞爾光束的聚焦光斑直徑較小，約為2μm～3μm，因此，形成的預(yù)切割線的寬度較窄，約為2μm～3μm，從而使得一次切割后的待切割樣品a不易分離。

基于此，如圖7所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，激光切割裝置還包括掃描振鏡15和平場(chǎng)鏡16。掃描振鏡15用于對(duì)激光器10出射的高斯光束進(jìn)行反射；平場(chǎng)鏡16用于對(duì)掃描振鏡15出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使高斯光束沿著預(yù)切割線的切割引線即圖5所示的引線b1～b4對(duì)待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割，以切斷分離待切割樣品a。

此外，本實(shí)施例中的激光切割裝置還包括第一反射鏡17和第二反射鏡18。其中，光束整形系統(tǒng)11和第一聚光鏡12依次設(shè)置在第一光路上；掃描振鏡15和平場(chǎng)鏡16依次設(shè)置在第二光路上；第一反射鏡17設(shè)置在激光器10和光束整形系統(tǒng)11之間，用于將激光器10出射的激光反射至第一光路；第二反射鏡18在激光器10和掃描振鏡15之間，用于將激光器10出射的激光反射至第二光路。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，還可以通過(guò)其他反射鏡來(lái)改變激光器10出射的激光的光路。

在實(shí)際應(yīng)用中，第一反射鏡17先將激光器10出射的激光反射至第一光路，光束整形系統(tǒng)11將高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束，第一聚光鏡12將貝塞爾光束聚焦到待切割樣品a的待切割區(qū)域，貝塞爾光束完成對(duì)待切割樣品a待切割區(qū)域的預(yù)切割后，將第一反射鏡17移開(kāi)，第二反射鏡18將激光器10出射的激光反射至第二光路，掃描振鏡15對(duì)激光器10出射的高斯光束進(jìn)行反射，平場(chǎng)鏡16用于對(duì)掃描振鏡15出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使高斯光束照射在待切割樣品a上，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的掃描振鏡15使得高斯光束沿著預(yù)切割線的切割引線b1～b4多次重復(fù)掃描，從而實(shí)現(xiàn)待切割樣品a的切斷分離。

本實(shí)施例中，激光器10出射的高斯光束沿著或鄰近切割引線b1～b4照射時(shí)，激光傳導(dǎo)的熱量從切割引線b1～b4不斷傳遞到預(yù)設(shè)切割線a10～a1n構(gòu)成的分離線區(qū)域，使該區(qū)域的材料充分受熱釋放應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)待切割樣品a的成品與邊框廢料的分離。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，激光器10在待切割樣品a的待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線后，可通過(guò)機(jī)械外力代替激光器10加熱裂片來(lái)分離待切割樣品a。

此外，如圖7所示，本實(shí)施例中的激光切割裝置還包括檢測(cè)校正系統(tǒng)19。該檢測(cè)校正系統(tǒng)19用于檢測(cè)校正掃描振鏡15的中心與第一聚光鏡12的中心之間的距離，以使高斯光束沿著預(yù)設(shè)切割線的切割引線b1～b4對(duì)待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的檢測(cè)校正系統(tǒng)19為ccd(charge-coupleddevice，圖像傳感器)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。此外，本實(shí)施例中的第一控制器14不僅可以控制激光器10的參數(shù)，還可以控制檢測(cè)校正系統(tǒng)19的校正參數(shù)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)13的運(yùn)動(dòng)以及掃描振鏡15的掃描速率等，在此不再贅述。

本實(shí)施例中，激光器10的工藝參數(shù)對(duì)待切割樣品a的二次切割非常重要，可選地，二次切割時(shí)，激光器10的脈沖寬度小于15ps，單脈沖能量大于80uj，光斑之間在30μm～100μm的范圍內(nèi)，包括端點(diǎn)值，掃描振鏡15的掃描速度大于1000mm/s。

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光切割裝置，由于聚焦后的貝塞爾光束為焦深較長(zhǎng)的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，能夠?qū)穸容^厚的待切割樣品進(jìn)行有效切割，從而擴(kuò)大了激光切割裝置的應(yīng)用范圍。并且，本發(fā)明實(shí)施例激光切割裝置，只需對(duì)待切割樣品進(jìn)行兩次切割即可分離成品和廢料，切割效率較高。此外，本發(fā)明實(shí)施例激光切割裝置具有切割道窄、切割后的產(chǎn)品表面崩邊小、錐度小、靜壓強(qiáng)度高和可切割異形產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光切割方法，應(yīng)用于上述實(shí)施例提供的激光切割裝置，該激光切割裝置包括激光器、光束整形系統(tǒng)和第一聚光鏡，如圖8所示，該激光切割方法包括：

s801：激光器發(fā)射激光，所述激光為高斯光束；

s802：光束整形系統(tǒng)將所述高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束；

s803：第一聚光鏡將所述貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域，以使所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割。

具體地，激光器出射高斯光束后，光束整形系統(tǒng)將高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束，之后，第一聚光鏡將貝塞爾光束聚焦成一束直徑較小、焦深較長(zhǎng)的高能量密度細(xì)絲光束，并將該高能量密度細(xì)絲光束照射在待切割樣品的待切割區(qū)域。

當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的長(zhǎng)度大于或等于待切割樣品的厚度時(shí)，在待切割樣品的厚度方向上會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度等于待切割樣品厚度的作用細(xì)柱，該作用細(xì)柱內(nèi)的材料因吸收了激光的能量而發(fā)生了改質(zhì)即由單晶轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Щ蚍蔷В蛘?，該作用?xì)柱內(nèi)的材料因吸收了激光的能量而發(fā)生了氣化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)待切割樣品的預(yù)切割，進(jìn)而在待切割樣品上形成了預(yù)切割線。

當(dāng)高能量密度細(xì)絲光束的長(zhǎng)度小于待切割樣品的厚度時(shí)，待切割樣品包括在厚度方向上依次排列的多個(gè)待切割區(qū)域，貝塞爾光束在對(duì)待切割樣品進(jìn)行預(yù)切割時(shí)，通過(guò)調(diào)整第一聚光鏡的焦距，對(duì)多個(gè)待切割區(qū)域依次進(jìn)行預(yù)切割。

以多個(gè)待切割區(qū)域包括沿厚度方向依次排列的第一待切割區(qū)域b1、第二待切割區(qū)域b2和第三待切割區(qū)域b3為例進(jìn)行說(shuō)明。如圖3a所示，先將貝塞爾光束聚焦到第一待切割區(qū)域b1，使貝塞爾光束對(duì)第一待切割區(qū)域b1進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第一預(yù)切割線a01；然后，調(diào)整第一聚光鏡12的焦距，如沿著z軸向上移動(dòng)第一聚光鏡12，以使貝塞爾光束聚焦到第二待切割區(qū)域b2，并使貝塞爾光束對(duì)第二待切割區(qū)域b2進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第二預(yù)切割線a02，如圖3b所示；之后，繼續(xù)調(diào)整第一聚光鏡12的焦距，如沿著z軸向上繼續(xù)移動(dòng)第一聚光鏡12，以使貝塞爾光束聚焦到第三待切割區(qū)域b3，并使貝塞爾光束對(duì)第三待切割區(qū)域b3進(jìn)行氣化或改質(zhì)，形成第三預(yù)切割線a03，如圖3c所示。

也就是說(shuō)，當(dāng)待切割樣品包括沿厚度方向依次排列的多個(gè)待切割區(qū)域時(shí)，所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割，包括：

調(diào)整所述第一聚光鏡的焦距，以使所述貝塞爾光束對(duì)所述多個(gè)待切割區(qū)域依次進(jìn)行預(yù)切割。

在一個(gè)實(shí)施例中，激光切割裝置還包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割的過(guò)程包括：

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述待切割樣品沿預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)動(dòng)，以使所述貝塞爾光束在所述待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線。

如圖4所示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)待切割樣品沿預(yù)設(shè)軌跡時(shí)，可以在待切割樣品的待切割區(qū)域形成平行排列的多條預(yù)切割線a10～a1n，其中，n為大于2的整數(shù)。如圖5所示，這些預(yù)切割線a10～a1n構(gòu)成待切割樣品的分離線，該預(yù)設(shè)軌跡即分離線可以是直線可以是曲線，本發(fā)明并不僅限于此。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述貝塞爾光束在所述待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線包括：

第一控制器控制所述激光器照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)所述待切割樣品在所述相鄰的兩條預(yù)切割線之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以使任意兩條相鄰的預(yù)切割線之間的距離相等。

其中，激光器照射在相鄰的兩條預(yù)切割線的光束的間隔時(shí)間等于激光器出射的相鄰的兩個(gè)激光脈沖的間隔時(shí)間。

具體地，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)待切割樣品運(yùn)動(dòng)，在t1時(shí)刻，使得待切割樣品的第一條預(yù)切割線的預(yù)設(shè)位置到達(dá)切割位置，即使得第一條預(yù)切割線的預(yù)設(shè)位置到達(dá)激光切割裝置切割頭的位置，同時(shí)，激光器出射第一個(gè)激光脈沖，使得第一個(gè)激光脈沖形成的細(xì)絲光束在待切割樣品上形成第一條預(yù)切割線；

之后，保持切割位置不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)繼續(xù)帶動(dòng)待切割樣品運(yùn)動(dòng)，在t2時(shí)刻，使得待切割樣品的第二條預(yù)切割線的預(yù)設(shè)位置到達(dá)切割位置，同時(shí)，激光器出射第二個(gè)激光脈沖，使得第二個(gè)激光脈沖形成的細(xì)絲光束在待切割樣品上形成第二條預(yù)切割線，以此類推。

在另一實(shí)施例中，如圖9所示，所述貝塞爾光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行預(yù)切割之后，還包括：

s804：激光器出射激光，所述激光為高斯光束；

s805：掃描振鏡對(duì)所述激光器出射的高斯光束進(jìn)行反射；

s806：平場(chǎng)鏡對(duì)所述掃描振鏡出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使所述高斯光束對(duì)所述待切割區(qū)域進(jìn)行二次切割，以切斷分離所述待切割樣品。

具體地，第一反射鏡先將激光器出射的激光反射至第一光路，光束整形系統(tǒng)將高斯光束轉(zhuǎn)換為貝塞爾光束，第一聚光鏡將貝塞爾光束聚焦到待切割樣品的待切割區(qū)域，貝塞爾光束完成對(duì)待切割樣品待切割區(qū)域的預(yù)切割后，將第一反射鏡移開(kāi)，第二反射鏡將激光器出射的激光反射至第二光路，掃描振鏡對(duì)激光器出射的高斯光束進(jìn)行反射，平場(chǎng)鏡用于對(duì)掃描振鏡出射的高斯光束進(jìn)行聚焦，以使高斯光束照射在待切割樣品上，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的掃描振鏡使得高斯光束沿著預(yù)切割線的切割引線即圖5所示的引線b1～b4多次重復(fù)掃描，從而實(shí)現(xiàn)待切割樣品的切斷分離。

本實(shí)施例中，激光器出射的高斯光束沿著或鄰近切割引線b1～b4照射時(shí)，激光傳導(dǎo)的熱量從切割引線b1～b4不斷傳遞到預(yù)設(shè)切割線a10～a1n構(gòu)成的分離線區(qū)域，使該區(qū)域的材料充分受熱釋放應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)待切割樣品的成品與邊框廢料的分離。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，激光器在待切割樣品的待切割區(qū)域形成多條預(yù)切割線后，可通過(guò)機(jī)械外力代替激光器加熱裂片來(lái)分離待切割樣品。

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光切割方法，由于聚焦后的貝塞爾光束為焦深較長(zhǎng)的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，能夠?qū)穸容^厚的待切割樣品進(jìn)行有效切割，從而擴(kuò)大了激光切割裝置的應(yīng)用范圍。并且，本發(fā)明實(shí)施例激光切割方法，只需對(duì)待切割樣品進(jìn)行兩次切割即可分離成品和廢料，切割效率較高。此外，本發(fā)明實(shí)施例激光切割方法具有切割道窄、切割后的產(chǎn)品表面崩邊小、錐度小、靜壓強(qiáng)度高和可切割異形產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。