激光切割技术在玻璃材料层面的实际应用表现

激光器作为激光设备的核心部件，是加工光束产生的源头，主要由工作物质、激励能源和光学谐振腔三个部分组成。

其中工作物质是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。工作物质决定了激光器能够辐射的激光波长，它需要具备实现粒子数反转的能力，才能让受激辐射得以发生。

激励能源也称为泵浦源，其作用是给工作物质以能量，即将原子从低能级激发到高能级的外界能量。能源类型有光能源、热能源、电能源、化学能源等。

图5-光学谐振腔作用原理

光学谐振腔一般由两块相互平行的反射镜构成。其中一块反射镜的反射率近乎百分百，另一块则是部分反射。如此一来，光子得以在腔内来回振荡，持续引发受激辐射，最终实现激光输出。它主要发挥着三个关键作用：保障工作物质的受激辐射持续不断地进行；为光子持续赋予加速动力；对激光输出的方向予以限制 。

根据工作物质的物态，激光器的种类大体可分为： 

就作业效果而言，使用相同波长相同功率的激光器，其脉宽越窄，峰值功率越高，加工效果就会越精细。激光器的能量换算遵循以下公式：

以使用相同功率、波长为 355nm 的激光器对 0.1mm 厚的不锈钢薄片进行钻孔为例。左图展示的是脉宽 3.3ns 激光器的作业成果，右图呈现的则是脉宽 200fs 激光器的作业成果。经对比可知，飞秒激光器在钻孔作业中的表现明显优于纳秒激光器。采用飞秒激光器钻出的孔，边界更为清晰，热影响范围更小，且几乎不存在熔渣。

图6-纳秒激光钻孔&飞秒激光钻孔

图7-熔融法切割原理

截面粗糙度是经由熔融切割法和裂纹控制法切割所得玻璃产品的主要区别之一。运用熔融切割法切割出的玻璃产品，其截面呈现出琉璃状，整体展现为亮面，粗糙度数值是小于 100nm 的；而通过裂纹控制法，采用贝塞尔激光束切割而成的玻璃产品，由于截面改性更为彻底，其粗糙度值大于 200nm，整体呈现出磨砂面的状态。