新型激光內雕系統(tǒng)的研究.pdf

1、激光內雕技術是近年來新興的將激光應用于玻璃和水晶等透明材料的加工技術。人們選擇內雕機主要從內雕出工藝品的質量，雕刻所用的時間以及設備的價格幾方面來考慮。而雕刻質量主要取決于爆破點的尺寸，點云的密度，以及點云的層數(shù)。
　　現(xiàn)有的激光內雕機可以分為單頭和多頭內雕機兩種，單頭內雕機采用振鏡式掃描結構，此種機型雖然雕刻速度較快（最快可以達到3000點/秒），但缺點是雕刻幅面較?。ㄗ畲笾荒苓_到100mm×100mm）；多頭內雕機可以雕刻較大

2、的幅面（例如300mm×200mm），但雕刻速度卻最多只能達到50點/秒。本文提出一種高速，大幅面，低成本的內雕系統(tǒng)的研究，本系統(tǒng)采用一種新型的機械掃描結構使得雕刻幅面可以達到500mm×800mm，而雕刻速度最大能夠達到7500點/秒。
　　本文主要進行了如下工作：
　　本文首先分析激光內雕的原理，并建立一個激光內雕時，被雕刻材料內部發(fā)生變化的模型。激光內雕要求材料“透明”，可供選擇的材料主要有玻璃、高分子材料及一些晶體，

3、本文采用玻璃作為加工工件。當入射脈沖td=3ns時，某些玻璃的閾值能量密度達到20-40J/cm2，要內雕就要求激光能量比它們的閾值高。
　　而現(xiàn)有的內雕系統(tǒng)做不到大幅面和高速度，所以本文重點對整個內雕系統(tǒng)的這兩方面進行了局部的設計，主要包括高速內雕倍頻激光器、擴束系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)及能夠實現(xiàn)高速度高精度雕刻的三維平臺。要實現(xiàn)激光內雕，激光束必須具有納秒級的窄脈寬，高峰值功率，同時要有發(fā)散度較小的激光光束，因此激光器的設計就顯得尤為重