Research on UV Laser Glass Marking Technology

This article will guide you to understand and master the processing technology of UV laser marking on glass surface.

 

one. Glass marking difficulty

 

When a beam of light hits the glass, some of the light is reflected off the surface, and most of the rest is passed directly through. The same is true for UV lasers. When UV lasers are used to etch the glass surface, extremely high energy density is required. However, if the energy density is too high, cracks or even chipping may occur. If the energy density is too low, the punched points will sink or cannot be directly The surface is etched, so the processing is difficult.

 

two. Influencing factors

 

1. flat glass

 

UV laser marking on flat glass is directly related to the peak power of the laser, the size of the final focused spot, and the speed of the galvanometer.

 

Мы обнаружили, что иногда свет мощных лазеров не травит поверхность стекла, а проходит прямо сквозь него. Это связано с тем, что пиковой мощности лазера недостаточно, или плотность энергии недостаточно сконцентрирована. Пиковая мощность зависит от лазерного кристалла, ширины импульса и частоты. Чем уже ширина импульса и ниже частота, тем выше пиковая мощность лазера. На плотность энергии влияет размер пятна и качество луча M2 лазерного луча (стандарт измерения лазерного луча, который относится к значению лазерного луча, близкому к гауссову лучу, гауссову лучу M2=1). Размер пятна можно изменить, используя расширитель луча с большим увеличением. M2 можно определить только по качеству луча самого лазера. Чем меньше M2, тем больше увеличение расширителя луча,

 

Хотя некоторые из них могут быть выгравированы на поверхности стекла, это все равно вызывает явление утечки, и некоторые точки, образованные импульсом, погружаются в стекло, образуя внутреннюю гравировку. Эту ситуацию можно улучшить, используя лазер с высокой пиковой мощностью и расширитель луча с большим увеличением. эффект обработки.

 

Кроме того, время, в течение которого лазерный луч контактирует с поверхностью стекла, также влияет на эффект травления поверхности стекла. Слишком долгое время контакта может привести к слишком глубокому удару о поверхность стекла, а слишком короткое время контакта может привести к утечке. Нам нужно только изменить скорость сканирования гальванометра на соответствующее значение, чтобы получить лучший эффект обработки. Однако следует отметить, что на скорость сканирования также влияет частота самого лазера, и если частота будет слишком низкой, это также приведет к утечке.

 

Исследование технологии УФ-лазерной маркировки стекла

 

(Плоское стекло, обработанное RFH LASERLP106-5w)

 

2. Гнутое стекло

 

Из-за влияния силы изгиба глубина фокуса конечного сфокусированного пятна и метод сканирования гальванометра особенно важны для эффекта обработки, то есть пиковая мощность лазера, конечное сфокусированное пятно, скорость сканирования гальванометра, метод сканирования гальванометра, фокусная глубина пятна и поле зрения зеркала и т. д. Когда плотность энергии достигает стандарта, мы обнаружим, что воздействие на поверхность стекла ухудшается по мере продвижения. к краю, и его нельзя даже обрабатывать на поверхности. Причина в том, что глубина резкости слишком мала. Глубина фокуса зависит от коэффициента M2 лазерного луча, размера пятна расширителя луча и дальности полевой линзы. Увеличение расширителя луча и диапазон полевой линзы влияют на фокусное расстояние. Чем короче фокусное расстояние, тем более сконцентрирована плотность энергии и меньше глубина резкости. Давайте посмотрим на эффекты различной глубины резкости. Как показано на рисунке ниже, когда лазер RFH LASER5w, высокоскоростной сканирующий гальванометр SCAN-LAB, полевая линза F=160, расширение луча в 10 раз, расширение луча в 8 раз, расширение луча в 5 раз, эффект травления на поверхности кварцевое стекло:

 

Исследование технологии УФ-лазерной маркировки стекла

(Х10-кратный расширитель луча)

 

Исследование технологии УФ-лазерной маркировки стекла

(Расширитель луча X8 раз)

 

Исследование технологии УФ-лазерной маркировки стекла

(Х6 раз расширение луча спереди)

 

Исследование технологии УФ-лазерной маркировки стекла

(X6 раз со стороны расширителя луча)

 

Как показано на рисунках выше, мы можем ясно видеть, что при 10-кратном расширении луча плотность энергии относительно концентрирована, а поверхность очень чувствительна, но из-за малой глубины фокуса лазеры с обеих сторон не работают на поверхность. При 8-кратном расширении луча для текущего изогнутого продукта больше подходят глубина фокуса и энергия, а эффект маркировки лучше. Однако 6-кратное увеличение фокусной глубины луча увеличивает, а также снижает плотность энергии, поэтому возникает много утечек, а эффект плохой.

 

Поэтому мы делаем вывод, что для таких стеклянных материалов с большими изогнутыми поверхностями и высокой твердостью следует выбирать лазер с лучшим качеством луча и меньшей шириной импульса, а для обработки стекла следует использовать подходящий расширитель луча или трехмерный гальванометр с переменным фокусным расстоянием. продукты больше подходят.

 

Компания RFH LASER выпустила новый УФ-лазер мощностью 5–7 Вт (LP106, SP355) с водяным охлаждением для этого типа маркировки стекла. Коэффициент М2 этого лазера меньше 1,3, что близко к значению гауссова луча (М2=1), что обеспечивает качество луча; Ширина импульса может достигать 10 нс на частоте 30 кГц, что обеспечивает пиковую мощность; охлаждение методом водяного охлаждения обеспечивает стабильность непрерывной работы резонатора лазера. Видно, что этот лазер обеспечивает стабильный источник УФ-излучения для обработки и маркировки стекла.