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瑞豐恒532nm綠光激光器：玻璃雕刻原理及分析激光玻璃內(nèi)雕
發(fā)布時(shí)間：2019/10/21
激光是20世紀(jì)以來繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。原子受激輻射的光，故名“激光”。光是原子中的電子吸收能量后，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，再?gòu)母吣芗?jí)回落到低能級(jí)，回落的時(shí)候釋放的能量以光子的形式放出。而激光，就是被引誘（激發(fā)）出來的光子隊(duì)列，這光子隊(duì)列中的光子們，光學(xué)特性一樣，步調(diào)極其一致。打個(gè)比方就是，普通光源，比如電燈泡發(fā)出來的光子各不同，而且會(huì)各個(gè)方向亂跑，很不團(tuán)結(jié)，但是激光中的光子們則是心往一處想，勁往一處使，這導(dǎo)致它們所向披靡，威力很大。
現(xiàn)今常用的激光內(nèi)雕機(jī)使用的都是532nm綠激光。
玻璃激光內(nèi)雕技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的白色激光內(nèi)雕和現(xiàn)代的著色激光內(nèi)雕兩個(gè)階段。傳統(tǒng)的白色激光內(nèi)雕是通過在激光聚焦點(diǎn)的光強(qiáng)超過玻璃的損傷閾值而產(chǎn)生炸裂形成微裂紋，利用微裂紋對(duì)光的散射實(shí)現(xiàn)三維白色內(nèi)雕。
激光內(nèi)雕指的是對(duì)水晶等玻璃制品表面及體內(nèi)文字、圖形、圖像的雕刻。其制作的各類水晶玻璃工藝品具有晶瑩剔透、冰清玉潔超凡脫俗的視覺形象，浸透出高貴典雅的藝術(shù)魅力。作為一代新型的工藝技術(shù)，其經(jīng)歷了如下發(fā)展階段第一階段：內(nèi)雕機(jī)是燈泵式白光機(jī)，內(nèi)雕行業(yè)所謂的白光就是肉眼見不到的1064nm的紅外光，這個(gè)波長(zhǎng)的光能夠用于內(nèi)雕，但點(diǎn)子過于粗大使內(nèi)雕的效果比較粗糙，因此圖案的分辨率不高。第二階段：后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，1064nm的倍頻光532nm在雕刻效果方而優(yōu)于白光機(jī)，而且532nm的綠光在可見光范圍內(nèi)易于調(diào)節(jié)，只是多一個(gè)倍頻晶體而已。因此，在很短的時(shí)間內(nèi)綠光機(jī)取代了白光機(jī)，進(jìn)入了內(nèi)雕加工工業(yè)。第三階段：隨著半導(dǎo)體激光器的發(fā)展和應(yīng)用，燈泵機(jī)與半導(dǎo)體泵浦激光內(nèi)雕機(jī)相比，半導(dǎo)體泵浦激光器的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，具體體現(xiàn)如下：(1)燈泵機(jī)耗材多，調(diào)節(jié)麻煩。（2)燈泵機(jī)速度慢。普通的燈泵機(jī)能量低，頻率只能達(dá)到200Hz左右，理論最高速度12000/min要達(dá)到較高頻率，只能增加燈功率，但會(huì)導(dǎo)致散熱不足。而半導(dǎo)體激光器的光光轉(zhuǎn)換效率高，能量高，頻率能夠達(dá)到幾千赫茲?，F(xiàn)階段：應(yīng)用在激光內(nèi)雕行業(yè)的半導(dǎo)體激光器主要分2類:電光調(diào)Q激光器和聲光調(diào)Q激光器。a.電光調(diào)Q方式：由于脈寬窄，峰值功率高，每個(gè)脈沖都會(huì)達(dá)到水品的爆炸點(diǎn)，因此一般的玻璃(鋼化玻璃除外)都能打進(jìn)去，主要應(yīng)用于水晶內(nèi)雕行業(yè)。但在高頻條件下電光調(diào)Q不夠穩(wěn)定，其頻率一般不超過1000Hz。b.聲光調(diào)Q方式：峰值功率不高，水晶有雜質(zhì)部分就可能因?yàn)榉逯倒β蔬_(dá)不到爆炸點(diǎn)而漏點(diǎn)，而且，就算對(duì)于純度非常高的水晶，激光器的出光功率也不可能是百分之百穩(wěn)定，必然有波動(dòng)，功率較低的時(shí)候也可能打不出點(diǎn)，但卻能在高頻下穩(wěn)定工作，通常3000Hz以上的內(nèi)雕機(jī)都是用聲光調(diào)Q激光器。
傳統(tǒng)的白色激光內(nèi)雕的原理主要是利用納秒脈沖激光器(通常是銘鋁石榴石激光的基頻，倍頻或3倍頻)，把激光聚焦在玻璃內(nèi)部，通過掃描實(shí)現(xiàn)三維(3D)內(nèi)雕。要實(shí)現(xiàn)激光雕刻，在玻璃中激光聚焦點(diǎn)的激光能量密度必須大于使玻璃破壞的臨界值，稱為損傷閾值。而激光在該處的能量密度與它在該點(diǎn)光斑的大小有關(guān)。對(duì)于同一束激光來說，光斑越小所產(chǎn)生的能量密度越大。通過聚焦，可以使激光的能量密度在到達(dá)要加工區(qū)之前低于玻璃的破壞閾值，而在希望加工的區(qū)域則超過這一臨界值。脈沖激光的能量可以在瞬間使玻璃受熱炸裂，從而產(chǎn)生微米至毫米數(shù)量級(jí)的微裂紋，由于微裂紋對(duì)光的散射而呈白色。通過己經(jīng)設(shè)定好的計(jì)算機(jī)程序控制在玻璃內(nèi)部雕刻出特定的形狀，玻璃的其余部分則保持原樣。
關(guān)鍵詞： 瑞豐恒532nm綠光激光器,激光玻璃內(nèi)雕
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