激光雕刻技术

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1、激光雕刻技术激光院王强(B201413005)激光是二十世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的乂一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。它的原理早在1916年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但耍直到1958年激光才被首次成功制造。激光是在宥理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而.ft导致整个一门新兴产业的出现，并带动了一些新型学科的发展，如全息光

2、学、傅立叶光学、非线性光学、光化学等。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。激光雕刻是利用高能量密度的激光束作用于目标，利用高能量，极短脉冲的激光，使物质瞬间被汽化，不伤及周围物质，并可精确的控制作用深度，使FI标表面发生物理或化学的变化,它代替传统的凿了和刻刀，对工件多余的部分去除雕刻，从而获得可见图案的雕刻方式。激光雕刻与传统的雕刻工艺相比有明显的优点:雕刻窄，节省材料;只需定位而不需夾紧、划线、去油等准备工序;工件无机械应力、变形小;非接触式加I:、污梁

3、小、无麽损;能雕刻易碎的脆性材料，和极软、极硬的材料;速度快，可A任何方A行进，可从任何一点开始，雕刻清晰永久,防伪功能强、经济效益好;易于数控或计算机自动化控制，并可多工位操作。近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机技术的迅速发展和光学器件的改进促进了激光雕刻技术的发展，使得激光雕刻技术得到广泛应用。在激光技术中激光雕刻技术是较常见的。激光雕刻的物理过程是把激光作为热源，对材料进行烧蚀、去除激光朿照射到材料表而吋，一小部分光从材料表而反射，大部分光透入材料被材料吸收，透入材料内部的光能暈转化为热能，对

4、材料起加热作用，在足够功率密度的激光束照射下，使被加工材料表而达到熔化和汽化温度，从而使材料汽化蒸发或熔融溅出，雕刻出所需要的图形。0.20.51.025)0波长/W吸收率(％)图1不同材料的波长吸收率函数关系曲线不同材料对于不同波长光波的吸收与反射有着很大的差别，材料表而的光波吸收率A也可用下式估算：(1-")2+々2(1+，7)2+女2式中：n和k是复折射率的实数和虚数部分（非金属材料：k=0）o对于大多数金属，吸收率A=0.05至0.3。为提高材料对激光的吸收率，可采用表面粗糙或人为弄黑表面。激光雕刻有三种方式

5、：CO2激光雕刻,Nd:YAG激光雕刻，准分子激光雕刻。这三种激光雕刻技术都在某些方面体现了它们各自的特性和优,6:,所以有不同的故用领域［1］。l.CO2激光雕刻机的发展情况20世纪70年代后期，Buekley和Jenkins开始研制激光雕刻网纹辗。在此之前，大部分釆用气体二氧化碳作为激光介质，用CO2激光器雕刻陶瓷M纹棍［2］。二氧化碳激光雕刻的网纹辊在很大程度上满足了柔性版印刷业的发展需耍，特别是包装印刷业发展的要求。可以说激光雕刻的陶瓷网纹辊在柔性版印刷机中的成功应用，是这些年来柔性印刷发展如此迅速并能与胶印

6、和FI印方式形成竞争局的重要因素之一。二氧化碳激光雕刻机经过3个发展阶段：第一代二氧化碳激光雕刻机实际上是用激光作为光笔的放大尺，用一脚踩开关控制光笔工作，可以用来复制书法、曲线图像和人像。激光在工件上刻制出与原稿相似阁像。这是一种简单的原始的二氧化碳激光雕刻机，成本低廉。第二代二氧化碳激光雕刻机是用来雕刻木刻形图形的，用单片机控制光斑布xy平台上逐线扫描。在原稿亮处激光器关闭，原稿暗处激光器打开，从而加工出黑D的图形。激光器的焦点直径为014mm，图形的黑区实质上是由宽014mm、深为212mm的一系列线条组成。一

7、幅画面可分成550条线，阅读头也可进行同步扫描。阅读头具有014mm光孔，由一个半导体发光管与接收管组成，接收发射管照明的图像反射光线，经单片机取阈值后控制二氧化碳激光器的开关。第三代二氧化碳激光雕刻机，控制系统用个人计算机代替了竿片机，冈而也称之为微机控制的二氧化碳激光雕刻机［2］。采用CCD照相机一次读入512X512的像点及其灰度等级。经抖动法处理将具冇256等级的灰度转变为该区的黑点子密度，从而大大压缩信息的容量，克服图像的明暗灰度层次，解决图像的放人与缩小问题，完成对立体图像与人幅图像的阅读以及对多幅图像的

8、信息存储和处理。2.Nd:YAG激光雕刻网纹辊经历的逐步完善和发展阶段人们不断地想方设法提高激光雕刻陶瓷网纹辊的质量，使柔版印刷产品的质量能赶上甚至超过胶印和凹印。于是从提高制版精度，严格要求陶瓷网纹辊的精细度（线数）和存墨量入手，经过几年的探索和努力，终丁•在1996年左右推出了Nd:YAG激光雕刻的陶瓷网纹辊。Nd:YAG激光器是在钇铝W榴