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双波长飞秒激光彩色标记装置


技术摘要:
本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种双波长飞秒激光彩色标记装置,该装置包括:双波长飞秒激光器、基频光反射镜、二色镜、双波长扩束镜、双波长扫描振镜、双波长聚焦场镜。本发明实施例提供的双波长飞秒激光彩色标记装置中的双波长飞秒激光器可在基频光和倍频光  全部
背景技术:
激光标记技术作为一种非接触加工手段,可在任何异型表面进行标刻,而工件本 身不会产生变形和内应力,已广泛应用于金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的标记。 其基本原理是将高能量的激光光束聚焦至工件表面,使表面材料瞬间熔融甚至气化,通过 控制激光在材料表面的加工路径,从而形成用户所需要的图文标记。 目前,常见的激光打标机大多采用纳秒(ns,10-9s)脉冲光源,包括二氧化碳激光 器、光纤激光器及纳秒紫外激光器等,主要依赖热效应进行材料去除,只能进行黑白标记, 无法实现精细的、绚丽的彩色标记。
技术实现要素:
本发明针对现有的采用纳秒脉冲光源的激光打标机存在的上述不足,提供了一种 双波长飞秒激光彩色标记装置,该双波长飞秒激光彩色标记装置解决了目前激光打标机大 多采用纳秒(ns,10-9s)脉冲光源,主要依赖热效应进行材料去除,只能进行黑白标记,无法 实现精细的、绚丽的彩色标记的技术难题。 为了达到上述目的,本发明提供了如下技术方案: 一种双波长飞秒激光彩色标记装置,包括: 双波长飞秒激光器,所述双波长飞秒激光器可实现波长为λ1的基频光和波长为λ2 的倍频光切换输出; 基频光反射镜,所述基频光反射镜设置在所述双波长飞秒激光器一侧,以45度入 射角对基频光进行反射; 二色镜,所述二色镜与所述基频光反射镜相对应位置处进行设置,以45度入射角 对基频光进行反射,所述二色镜同时设置于所述双波长飞秒激光器一侧; 双波长扩束镜,所述双波长扩束镜设置于所述二色镜一侧,所述双波长扩束镜对 基频光和倍频光均具有高透射效率; 双波长扫描振镜,所述双波长扫描振镜设置于所述双波长扩束镜一侧,可对入射 激光进行二维平面内的快速扫描; 双波长聚焦场镜,所述双波长聚焦场镜与所述双波长扫描振镜相对应位置处进行 设置,对基频光和倍频光均具有高透射效率。 进一步地,所述双波长飞秒激光器可调节脉冲重复频率和脉冲能量。 进一步地,所述基频反射镜具有镀膜层,所述基频反射镜镀膜层对于基频光具有 高反射效率。 进一步地,所述二色镜具有镀膜层,所述二色镜镀膜层对基频光具有高反射效率, 对倍频光具有高透射效率。 3 CN 111604583 A 说 明 书 2/5 页 进一步地,所述双波长扩束镜的镜头为消色差设计,可对基频光和倍频光进行准 直扩束。 进一步地,所述双波长扫描振镜包括X向和Y向反射镜,所述X向和Y向反射镜对基 频光和倍频光都具有高反射效率。 更进一步地,所述双波长聚焦场镜的镜头为消色差设计,可将基频光和倍频光聚 焦到轴向相同位置。 进一步地,所述双波长聚焦场镜焦点位置处正对标记材料表面。 上述双波长飞秒激光彩色标记装置的工作方法,过程如下: 双波长飞秒激光器输出的基频光λ1经过基频光反射镜、二色镜、双波长扩束镜、双 波长扫描振镜、双波长聚焦场镜后聚焦到标记材料上,聚焦光斑尺寸通常为~20um,通过调 节脉冲能量,扫描激光光束实现图案标记; 双波长飞秒激光器输出的倍频光λ2经过二色镜、双波长扩束镜、双波长扫描振镜、 双波长聚焦场镜后聚焦到标记材料上,聚焦光斑尺寸通常为~10um,通过调节脉冲能量,扫 描激光光束实现图案标记。 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果: 1、本发明提供的双波长飞秒激光彩色标记装置采用飞秒激光与材料作用形成纳 米结构的激光诱导周期表面结构,在材料表面形成结构色,具有纳秒激光器无法实现的精 细炫彩标记功能。 2、本发明提供的双波长飞秒激光彩色标记装置中的双波长飞秒激光器可在基频 光和倍频光之间切换输出,不同波长可实现不同色系的彩色标记功能,该功能可极大地扩 展飞秒激光用于彩色标记的颜色域,有利于该技术获得更广泛的应用。 3、由于不同材料对激光波长的吸收特性不同,基频光和倍频光双波长输出,可满 足更多材料加工的需求,基频光和倍频光双波长可用的光学器件较为常见,双波长输出光 路共线,可共用一套加工光路,加工过程中无需进行外光路调节,操作便利。 4、本发明提供的双波长飞秒激光彩色标记装置,可实现纳秒激光打标机无法实现 的精细、绚丽的彩色标记功能,且可以通过双波长的切换在同一个材料上实现不同色系的 标记,在珠宝首饰炫彩标记、高端消费品防伪、彩色LOGO、医用合金标记等行业有广阔的应 用前景,该双波长飞秒激光彩色标记技术有望开拓出新的高端彩色标记市场。 附图说明 图1为本发明实施例提供的双波长飞秒激光彩色标记装置结构示意图; 图2为飞秒激光诱导材料表面形成结构色的原理; 图3为采用飞秒基频光标记和倍频光标记后呈现不同颜色示意图; 1-双波长飞秒激光器、2-基频光反射镜、3-二色镜、4-双波长扩束镜、5-双波长扫 描振镜、6-双波长聚焦场镜、7-标记材料。
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