一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构论文和设计-梁崇智

全文摘要

本实用新型公开了一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，其通过锥透镜将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束，然后通过长焦会聚透镜和短焦非球面透镜进行对贝塞尔光束进行压缩，得到较小的光束直径，以实现较高的能量密度，其对玻璃等脆性材料产生一定深度的均匀作用，有利于提高切割效果和切割效率，有较好的断面。

主设计要求

1.一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，其特征在于包括有依次直线设置焦距为正用于将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束的锥透镜(1)、焦距为正用于将经所述锥透镜(1)后的贝塞尔光束进行会聚以输出直径压缩光束的长焦会聚透镜(2)、以及焦距为正用于将经所述长焦会聚透镜(2)后的光进行再次压缩以输出会聚光束的短焦非球面透镜(3)，所述锥透镜(1)背向所述长焦会聚透镜(2)的端面为平面和面向所述长焦会聚透镜(2)的端面为锥面，所述长焦会聚透镜(2)面向所述锥透镜(1)的端面为平面和背向所述锥透镜(1)的端面为凸面，所述短焦非球面透镜(3)面向所述长焦会聚透镜(2)的端面为非球面和背向所述长焦会聚透镜(2)的端面为平面，其中，所述锥透镜(1)的锥角为α，所述长焦会聚透镜(2)的焦距为f1，所述短焦非球面透镜(3)的焦距为f2，所述锥透镜(1)与长焦会聚透镜(2)之间的距离为L1，所述长焦会聚透镜(2)与所述短焦非球面透镜(3)之间的距离为L2，所述f1、f2、L1、L2的单位都为mm，有175°≤α≤179°，L2＝f1+f2，0.03≤L1\/L2≤0.5，4≤f2≤8，20≤f1\/f2≤35。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，其特征在于所述锥透镜(1)前端还设有起物理保护作用的保护透镜(5)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构。

背景技术

随着5G技术的发展，陶瓷、蓝宝石、玻璃等越来越多的脆性材料被用于手机面板或背板使用。蓝宝石是一种耐高温、耐磨、耐腐蚀的高硬度透明材料，被广泛应用在平板显示、智能手机屏幕和摄像头保护镜片等消费电子行业。玻璃由于造价低，透明性高，表面效果好，也多用于保护屏使用。因这些材料的脆性，致使传统加工造成的边缘崩边或裂痕相对较重，撞机后出现碎裂的机会很高，造成不佳的用户体验。

因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

实用新型内容

本实用新型克服了上述技术的不足，提供一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构。

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，其特征在于包括有依次直线设置焦距为正用于将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束的锥透镜1、焦距为正用于将经所述锥透镜1后的贝塞尔光束进行会聚以输出直径压缩光束的长焦会聚透镜2、以及焦距为正用于将经所述长焦会聚透镜2后的光进行再次压缩以输出会聚光束的短焦非球面透镜3，所述锥透镜1背向所述长焦会聚透镜2的端面为平面和面向所述长焦会聚透镜2的端面为锥面，所述长焦会聚透镜2面向所述锥透镜1的端面为平面和背向所述锥透镜1的端面为凸面，所述短焦非球面透镜3面向所述长焦会聚透镜2的端面为非球面和背向所述长焦会聚透镜2的端面为平面，其中，所述锥透镜1的锥角为α，所述长焦会聚透镜2的焦距为f1，所述短焦非球面透镜3的焦距为f2，所述锥透镜1与长焦会聚透镜2之间的距离为L1，所述长焦会聚透镜2与所述短焦非球面透镜3之间的距离为L2，所述f1、f2、L1、L2的单位都为mm，有175°≤α≤179°，L2＝f1+f2，0.03≤L1\/L2≤0.5，4≤f2≤8，20≤f1\/f2≤35。

如上所述的一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，所述锥透镜1前端还设有起物理保护作用的保护透镜5。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本案切割头镜片结构通过锥透镜将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束，然后通过长焦会聚透镜和短焦非球面透镜进行对贝塞尔光束进行压缩，得到较小的光束直径，以实现较高的能量密度，其对玻璃等脆性材料产生一定深度的均匀作用，有利于提高切割效果和切割效率，有较好的断面；另，所述锥透镜的锥角α限定在175°至179之间，有较大的光阑孔径，可用于宽激光光束的会聚，便于系统能量会聚损耗更小；另，所述长焦会聚透镜与所述短焦非球面透镜之间的距离L2＝f1+f2，形成缩束系统，将锥透镜产生的贝塞尔均匀光束做压缩，以提供更高的能量密度；而0.03≤L1\/L2≤0.5，即L1在0.03*L2至0.5*L2之间，用于适当控制锥透镜与长焦会聚透镜之间的距离，使整体系统长度控制的比较短，节省设备的使用空间；所述短焦非球面透镜的焦距f2控制d在4mm至8mm之间，既有相对高的通光孔径，又能提供充足的系统工作距离；而20≤f1\/f2≤35用于具体实施时两透镜之间焦距比范围的适当控制，否则若f1\/f2＜20，则输出能量密度集中不够，若f1\/f2＞35，则工作距离相对较短和口径也会比较小，通过光束宽度会被限制。

附图说明

图1是本案的结构示图。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，包括有依次直线设置焦距为正用于将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束的锥透镜1、焦距为正用于将经所述锥透镜1后的贝塞尔光束进行会聚以输出直径压缩光束的长焦会聚透镜2、以及焦距为正用于将经所述长焦会聚透镜2后的光进行再次压缩以输出会聚光束的短焦非球面透镜3，所述锥透镜1背向所述长焦会聚透镜2的端面为平面和面向所述长焦会聚透镜2的端面为锥面，所述长焦会聚透镜2面向所述锥透镜1的端面为平面和背向所述锥透镜1的端面为凸面，所述短焦非球面透镜3面向所述长焦会聚透镜2的端面为非球面和背向所述长焦会聚透镜2的端面为平面，其中，所述锥透镜1的锥角为α，所述长焦会聚透镜2的焦距为f1，所述短焦非球面透镜3的焦距为f2，所述锥透镜1与长焦会聚透镜2之间的距离为L1，所述长焦会聚透镜2与所述短焦非球面透镜3之间的距离为L2，所述f1、f2、L1、L2的单位都为mm，有175°≤α≤179°，L2＝f1+f2，0.03≤L1\/L2≤0.5，4≤f2≤8，20≤f1\/f2≤35。

如上所述，本案切割头镜片结构通过锥透镜1将准直输入的激光光束转化成能量分布均匀的贝塞尔光束，然后通过长焦会聚透镜2和短焦非球面透镜3进行对贝塞尔光束进行压缩，得到较小的光束直径，以实现较高的能量密度，其对玻璃等脆性材料产生一定深度的均匀作用，有利于提高切割效果和切割效率，有较好的断面；另，所述锥透镜1的锥角α限定在175°至179之间，有较大的光阑孔径，可用于宽激光光束的会聚，便于系统能量会聚损耗更小；另，所述长焦会聚透镜2与所述短焦非球面透镜3之间的距离L2＝f1+f2，形成缩束系统，将锥透镜产生的贝塞尔均匀光束做压缩，以提供更高的能量密度；而0.03≤L1\/L2≤0.5，即L1在0.03*L2至0.5*L2之间，用于适当控制锥透镜1与长焦会聚透镜2之间的距离，使整体系统长度控制的比较短，节省设备的使用空间；所述短焦非球面透镜3的焦距f2控制d在4mm至8mm之间，既有相对高的通光孔径，又能提供充足的系统工作距离；而20≤f1\/f2≤35用于具体实施时两透镜之间焦距比范围的适当控制，否则若f1\/f2＜20，则输出能量密度集中不够，若f1\/f2＞35，则工作距离相对较短和口径也会比较小，通过光束宽度会被限制。

如上所述，具体实施时，所述锥透镜1前端还设有起物理保护作用的保护透镜5。

如上所述，本案保护的是一种用于皮秒激光加工系统的切割头镜片结构，一切与本案结构相同或相近的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。

设计图

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