新型激光內(nèi)雕系統(tǒng)的研究.pdf

1、激光內(nèi)雕技術(shù)是近年來新興的將激光應(yīng)用于玻璃和水晶等透明材料的加工技術(shù)。人們選擇內(nèi)雕機(jī)主要從內(nèi)雕出工藝品的質(zhì)量，雕刻所用的時(shí)間以及設(shè)備的價(jià)格幾方面來考慮。而雕刻質(zhì)量主要取決于爆破點(diǎn)的尺寸，點(diǎn)云的密度，以及點(diǎn)云的層數(shù)。
　　現(xiàn)有的激光內(nèi)雕機(jī)可以分為單頭和多頭內(nèi)雕機(jī)兩種，單頭內(nèi)雕機(jī)采用振鏡式掃描結(jié)構(gòu)，此種機(jī)型雖然雕刻速度較快（最快可以達(dá)到3000點(diǎn)/秒），但缺點(diǎn)是雕刻幅面較?。ㄗ畲笾荒苓_(dá)到100mm×100mm）；多頭內(nèi)雕機(jī)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(dá)到50點(diǎn)/秒。本文提出一種高速，大幅面，低成本的內(nèi)雕系統(tǒng)的研究，本系統(tǒng)采用一種新型的機(jī)械掃描結(jié)構(gòu)使得雕刻幅面可以達(dá)到500mm×800mm，而雕刻速度最大能夠達(dá)到7500點(diǎn)/秒。
　　本文主要進(jìn)行了如下工作：
　　本文首先分析激光內(nèi)雕的原理，并建立一個(gè)激光內(nèi)雕時(shí)，被雕刻材料內(nèi)部發(fā)生變化的模型。激光內(nèi)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(dāng)入射脈沖td=3ns時(shí)，某些玻璃的閾值能量密度達(dá)到20-40J/cm2，要內(nèi)雕就要求激光能量比它們的閾值高。
　　而現(xiàn)有的內(nèi)雕系統(tǒng)做不到大幅面和高速度，所以本文重點(diǎn)對(duì)整個(gè)內(nèi)雕系統(tǒng)的這兩方面進(jìn)行了局部的設(shè)計(jì)，主要包括高速內(nèi)雕倍頻激光器、擴(kuò)束系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)及能夠?qū)崿F(xiàn)高速度高精度雕刻的三維平臺(tái)。要實(shí)現(xiàn)激光內(nèi)雕，激光束必須具有納秒級(jí)的窄脈寬，高峰值功率，同時(shí)要有發(fā)散度較小的激光光束，因此激光器的設(shè)計(jì)就顯得尤為重