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光學工程
玻璃激光打標技術
      一種新技術使利用封離式co2激光器直接在玻璃上打出輪廓鮮明的高質量的標記成為可能,這是一種可以取代昂貴的固體激光器和傳統玻璃打標方法的技術(25w co2激光器即可滿足大多數在玻璃上打標的要求)。co2激光器通過破壞玻璃表面在玻璃上打標,因而在玻璃上出現一定數量的裂紋是允許的,但過量的裂紋會導致標記不清晰、材料強度潛在變弱,更嚴重的是使基片變得疏松。在打標過程中精確控制材料的裂紋量就能避免這些問題。
      我們的激光雕刻機的專家表示有三種方法可用于控制玻璃表面上產生的裂紋類型和數量:
      第一種方法是采用多次激光輻射;第二種方法是采用離散點形成環狀裂紋;第三種方法是產生龜裂狀表面裂紋。采用一次激光輻射可在玻璃上產生一種輪廓鮮明的可見標記,但是裂紋和應力圖案的方向將向垂直于激光移動的方向擴展。標記打印后短時間內甚至幾天后,這些垂直于激光移動方向的裂紋將形成新的裂紋,擴展到原標記外附近區域形成碎片,從而影響標記的清晰度。利用多次激光輻射,使與標記區域相鄰的區域通過熱傳導被加熱,從而使這些區域形成應力梯度,減少二次破裂的可能性。采用這種方法在鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃上打標十分有效。一次激光輻射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上打標比較有效,因為這兩種材料膨脹系數很低。
      第二種方法是利用一系列環狀裂紋形成文字、條形碼、方塊或矩形碼以及其他形狀碼圖案。玻璃通過加熱和冷卻循環產生低密度環狀裂紋。玻璃加熱時產生膨脹擠壓周圍材料,當溫度升高到玻璃軟化點溫度時,玻璃快速膨脹形成一個低密度材料的凸出玻璃表面的圓頂。加熱后玻璃收縮到初始表面位置,但是這個弛豫時間正是整個低密度形成的時間,使其無法恢復到軟化溫度之前的起始位置。
      采用三種不同的標記方法用co2激光器在玻璃上打標,即多次激光通過;離散點形成環狀裂紋和產生龜裂狀的表面裂紋。
      由于光斑能量呈高斯分布,因此光斑中心處的溫度較高。當這個高溫區回到接近起始位置時,在這個區域形成環狀裂紋的中心。在低密度形成區和標準密度區之間的接合處形成穩定的環狀裂紋。這種方法適合于在普通光學材料和回火玻璃、化學增強玻璃或者普通鈉鈣浮法玻璃上打標。
第三種方法也是采用同樣的加熱和冷卻過程,都是使某一特定體積的玻璃表面發生變化。但是第三種方法所用光斑的尺寸比較大,在兩種密度區域接合處的界線沒有環狀裂紋方法那樣分明。這種方法產生的標記不是立即就能看得見的,要求稍微加壓之后才開始沿激光標記區域產生格狀裂紋。用所產生的無碎片龜裂狀條紋填充圖案形成文字、圖形和各種碼。因為這種方法要求純質表面,所以用高質量的汽車玻璃能打印出清晰的標記。

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