无需辅料的玻璃激光焊接技术

飞秒激光脉冲对于玻璃的焊接无需任何辅助材料，此种工艺经济可靠并已可用于工业。

要实现经济、高质量的激光玻璃焊接，至今依然面临着较多挑战。通快已研发出可以代替传统胶粘剂粘接工艺的飞秒激光系统。与胶粘剂相比，其优势是：无需添加材料，不存在长期使用胶体脆化或蒸发后产生的耐久性问题。长期来看，激光工艺将降低生产成本并提高接缝强度。

玻璃的特性使得在加工之前需要考虑到诸多挑战：玻璃为脆性材料，相比金属有较低的热导系数；玻璃存在内应力，将导致受热不均后存在裂纹并扩展。飞秒激光系统可以防止这样的微裂纹。

“激光系统必须保证脉冲能量与频率可动态调整。”

——通快激光应用工程师 Elke Kaiser。



图1. 通快公司使用飞秒激光焊接工艺生产光纤保护帽，此种工艺已经可用于工业量产。



图2. 侧视图，在破坏性测试中，使用激光焊接的保护帽强度是传统胶粘剂工艺的两倍。

脉冲精确控制

玻璃可透射从紫外到近红外波长的光束，仅在能量密度极高的情况下会产生光学能量吸收，所以需要在玻璃内部进行激光加工。最优的光学能量吸收区域位于玻璃中的聚焦点下部。数千个激光脉冲的能量产生的熔池在几微秒内向上延伸，精确的控制热输入、脉冲频率与脉冲能量可防止玻璃微裂纹的产生。

激光对于光纤保护帽的焊接工艺

传统工艺中使用胶粘剂粘接的玻璃元件现在可以实现更经济高质量的激光焊接，例如，通快公司已经在将激光焊接工艺引入了光纤保护帽的生产。一直以来，激光保护帽均需使用胶粘剂，现在，激光可以完美解决。在玻璃上的焊缝强度主要取决于使用的脉冲能量等级，1030nm 波长的近红外激光至少需要约 9 微焦的脉冲能量。”

通快公司位于德国 Schramberg 的高级应用部门已搭建最新的飞秒激光系统，旨在针对激光玻璃焊接工艺的量产进一步优化。Elke Kaiser : “这套激光系统同样可用于同潜在客户合作研发新工艺，我们相信它将为未来多样的激光玻璃焊接工艺创造更多可能。”

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新的激光玻璃焊接工艺相比于传统的胶粘剂工艺更加经济适用：对环境无污染，无耐久问题。这意味激光焊接的光纤玻璃保护帽将更加持久耐用。同时，通快公司也在积极探索更多潜在的玻璃焊接应用。



通快 TruMicro 2000 系列激光器