玻璃的紫外激光打標(biāo)工藝

隨著時(shí)代的快速發(fā)展，人們的生活得到了普遍的提高，對(duì)物質(zhì)追求也有著明顯的提升，不再是過去僅僅實(shí)用就能打發(fā)了，“物美價(jià)廉、精準(zhǔn)美觀”已經(jīng)成為一種潮流。紫外激光器作為當(dāng)今主流的工業(yè)級(jí)激光器之一，通過它獨(dú)有的天然優(yōu)勢(shì)，在各種“微加工”中如魚得水，備受加工廠商的喜愛。那么紫外激光器在玻璃打標(biāo)可以嗎？能達(dá)到目前的工藝要求嗎？接下來一起來詳細(xì)了解下。玻璃是非晶無(wú)機(jī)非金屬材料，透明而光滑，它可以用來制作器物、也可以作為修飾、門窗等等工藝制作品。目前，玻璃已成為現(xiàn)代日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。同時(shí)，玻璃還有個(gè)缺點(diǎn)，它屬于易碎品，所謂一碰既碎，在加工時(shí)給了工藝師傅一道很大的難題。而紫外激光器應(yīng)市而起，在精細(xì)加工、玻璃加工，有著天然的優(yōu)勢(shì)。紫外激光器優(yōu)勢(shì)紫外激光的波長(zhǎng)短（355nm）、脈沖寬度窄、能量聚集集中、分辨率高、光速快、特別是具有"冷加工"的屬性，能直接破壞連接物質(zhì)的化學(xué)鍵，而不產(chǎn)生對(duì)外圍的加熱。因此，成為加工脆弱物質(zhì)的理想工具，并能對(duì)多種材料進(jìn)行打孔、切割、燒蝕等，也在玻璃領(lǐng)域打標(biāo)得到了廣泛應(yīng)用。RS232遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制

目前紫外激光器的使用，都是通過RS232遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制的，當(dāng)電腦安裝驅(qū)動(dòng)軟件時(shí)，可以直接在計(jì)算機(jī)操作，設(shè)計(jì)各種各樣自己需要的圖案，或者圖片直接加載，滿足不同用戶的需求。然后調(diào)整好對(duì)焦和對(duì)應(yīng)尺寸，就可生成打標(biāo)了，中間不需要損耗任何原料，而且打出來的圖案清晰、條紋整齊美觀，這點(diǎn)是傳統(tǒng)工藝無(wú)法達(dá)到的。

（X10倍擴(kuò)束）

紫外激光器通過蝕刻工藝，在玻璃打標(biāo)的時(shí)候，能較好地被材料吸收，且對(duì)玻璃原件破壞性小，利用高能量密度的激光對(duì)玻璃進(jìn)行局部照射，使表層材料氣化的光化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久的標(biāo)記的一種打標(biāo)方式。激光打標(biāo)打出的圖文，大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽具有特殊的意義。

剛打完標(biāo)后，可以直接觸摸下打標(biāo)的位置，你會(huì)發(fā)現(xiàn)熱度很低，幾乎可以不計(jì)，而且表面十分光滑平整，不會(huì)發(fā)生劃傷手類似的事情。玻璃器皿外觀也沒有任何的變化，不用擔(dān)心因?yàn)樽贤饧す馄髂芰繌?qiáng)，而導(dǎo)致圖文變形和字體發(fā)黑，造成工藝殘次品，資源浪費(fèi)等現(xiàn)象。打標(biāo)的難度當(dāng)一束光射入玻璃時(shí)，會(huì)在表面反射一部分光，其余大部分則會(huì)直接透過去。紫外激光也是如此，當(dāng)紫外激光在玻璃表面蝕刻時(shí)，需要極高的能量密度，但能量密度過高會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至崩邊現(xiàn)象，能量密度過低又會(huì)導(dǎo)致打出的點(diǎn)沉下去或者無(wú)法直接在表面蝕刻，故而加工難度較大。影響因素（1）平板玻璃紫外激光在平板玻璃上打標(biāo)，和激光器的峰值功率、最終聚焦光斑尺寸、及振鏡速度都有直接關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)有時(shí)候高功率激光器的光沒有在玻璃表面蝕刻，也會(huì)直接透過去。這是因?yàn)榧す馄鞣逯倒β什粔?，或者是能量密度不夠集中。峰值功率受激光器晶體，脈寬與頻率影響著，脈寬越窄，頻率越低，激光器的峰值功率則越高。能量密度受光斑大小、激光束的光束質(zhì)量M2（衡量激光束的標(biāo)準(zhǔn)，指激光束接近高斯光束的值，高斯光束M2＝1）所影響著。光斑大小可以通過使用高倍數(shù)的擴(kuò)束鏡來改變，M2只能由激光器本身的光束質(zhì)量來決定，M2越小，擴(kuò)束鏡倍率越大則能量密度越是集中。

有些雖能在玻璃表面蝕刻，但還是產(chǎn)生了漏點(diǎn)的現(xiàn)象，并且有些脈沖形成的點(diǎn)會(huì)下沉到玻璃里面形成內(nèi)雕，這種情況可以采用高峰值功率的激光器與大倍率擴(kuò)束來改善加工效果。

另外，激光束接觸玻璃表面的時(shí)間同樣影響著玻璃表面的蝕刻效果，接觸時(shí)間太長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致玻璃表面打的太深，太短則會(huì)導(dǎo)致漏點(diǎn)。我們只需將振鏡的掃描速度更改到合適的值即可得到較好的加工效果。但需要注意的是掃描速度還受到激光器本身的頻率所影響，若頻率過低也導(dǎo)致漏點(diǎn)現(xiàn)象。（2）曲面玻璃因?yàn)榍τ绊?，最終聚焦光斑的焦深與振鏡的掃描方式對(duì)加工效果的影響格外重要，即受激光器峰值功率、最終聚焦光斑、振鏡掃描速度、振鏡掃描方式、光斑焦深和場(chǎng)鏡范圍等所影響。在能量密度達(dá)標(biāo)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在玻璃表面越往邊緣的效果越差，甚至無(wú)法在表面起加工作用，其原因就是因?yàn)榻股钐珳\所導(dǎo)致。焦深受激光束M2因子，擴(kuò)束鏡光斑大小，及場(chǎng)鏡范圍所影響。擴(kuò)束鏡的倍數(shù)與場(chǎng)鏡的范圍都影響著焦距，焦距越短，則能量密度越集中，焦深就越淺?？梢缘贸鼋Y(jié)論，對(duì)于此類曲面幅度較大，硬度較高的玻璃材料要選用光束質(zhì)量較好，脈寬較窄的激光器，選用合適的擴(kuò)束鏡或采用3D可變焦振鏡來加工此類產(chǎn)品較為合適。

這幾年激光技術(shù)不斷的完善，紫外激光器已經(jīng)成為續(xù)光纖激光器主流激光之一，功率也在不斷地提高，從3W、5W、10W、1