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Applications 应用天地

率密度。在所谓的“成丝切 非强化玻璃和其他透明材料（如蓝宝
割”中（相干公司拥有专利 石），在成丝后还需要额外的分离步
的 SmartCleave 就是一个例 骤，这可以通过施加较小的机械力或
子），一束超快激光在玻璃基 温差力来实现，例如可以使用 CO 2 或
板上聚焦成一个非常小的点。 CO 激光器加热来实现。
在这个过程中，由于非线性克 SmartCleave 将罗芬公司的加工
尔光学效应，超高密度的激光 工艺与相干公司先进的工业超快激
光束会在玻璃内产生自聚焦现 光器相结合。相干公司的皮秒激光
象。这种自聚焦会进一步提高 器（ 如 HyperRapid NX）支持 burst

图 2：输出功率仅 9W的 CO 激光器以 140mm/s的加工速率， 功率密度，直到达到某一阈值 操作模式，可以提供一系列紧密间
在超薄玻璃（厚度 为50µm）上实现了平滑整齐的曲线切割 后，在材料中产生低密度等离 隔的脉冲，它们就像是一个总能量
（半径为 6mm的圆）。
子体。这种等离子体会降低材 >700µJ 的超级脉冲。这种 burst 模
另一种红外激光器。具体来说，就是 料在光束路径中间的折射率，并会引 式是成功实现成丝切割的关键。由
一氧化碳（CO）激光器，相干公司 发光束散焦。通过适当配置光束聚焦 此产生的工艺可以在厚度从 0.05mm
于 2015 年首次将 CO 激光器作为了 光学元件，可以让这种聚焦 / 散焦效 到几毫米的透明脆性材料中，高速
一种实用的工业工具。CO 激光器的 应达到平衡，从而实现周期性重复， 切割任意形状，包括曲线、任意形
输出波长范围为 5~6μm，玻璃对这个 并在玻璃中形成长达数毫米的、较为 状的切口和图案，并且切割无锥度。
波段的光的吸收率稍低，允许光进一 稳定的光丝。这种光丝的直径通常在 此外，SmartCleave 能提供光滑的切
步穿透到大部分材料中。因此，热量 0.5~1μm 之间。 割表面，R a 小于 1µm，边缘颗粒尺
能够直接传输到大部分玻璃中，而不 为了产生切口，玻璃基板需要 寸小于 5µm。与机械式工艺相比，
是依赖于从表面扩散。这种吸收差异 相对于激光束移动，以产生一系列密 使用 SmartCleave 切割的工件的弯曲
产生了一些好处。例如，相干公司的 集的光丝。根据材料厚度和需要切 强度更高，这也是为什么许多触摸
测试表明，CO 激光器产生的残余应 割的几何结构，切割速度可以达到 屏制造商使用该工艺的原因。
力甚至比 CO 2 激光切割更低，从而能 100mm/s~2m/s。
获得强度更高的切割件，同时也为制 对于化学强化玻璃或热强化玻 多层基板的飞秒切割
造商提供了更宽的工艺窗口。 璃，工件内部的内应力会导致自发分 飞秒脉冲激光器的使用，解决了
这种较低的吸收率使得圆形聚 离，从而无需额外的分离步骤。对于 皮秒激光器在玻璃成丝切割中的一个
焦光束可以直接使用，而且不会产生 潜在局限性。具体来说，市场对切割
部件
不利的热效应，因此可以实现曲线切 聚焦的超 光丝帘 含有一种以上材料的多层基板或层压
快激光束 运动
割。此外，CO 激光器能够更快地切 板的需求日益增长，典型的应用是切
割某些玻璃，并且能够成功地切割那 割带有聚酰亚胺或 PET 涂层的玻璃。
些 CO 2 激光器难以切割或是不可能切 在许多情况下，这需要使用皮秒激光
割的玻璃类型。特别值得一提的是， 器来切割玻璃，并使用另一种激光工
离子化
CO 激光器可以切割化学强化玻璃。 艺来切割其他材料。
自聚焦
过去，由于飞秒激光器的成本比
SmartCleave成丝切割 皮秒激光器高、而功率却比皮秒激光

另一种使用红外激光器进行大 器低，因此没有在成丝切割中得到应
玻璃基底
面积加热的激光玻璃切割方法，利 图3：包含超快激光束周期性自聚焦的光丝形成过 用。现在，切割多层基板的需求日益
用了聚焦的超快激光器（其脉冲宽 程。激光束和工件之间的相对运动，产生了这些光 增长，促使激光器制造商开发出更具
丝或光丝帘，光丝间的间距为3~7µm。这些光丝会
度在皮秒范围或更短）的极高的功 使材料变弱，并实现干净的切割。 成本效益的、能够提供更高平均功率

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