激光精細刻劃技術具有標記速度快，字跡和圖形清晰美觀，安全無污染，不影響基材品質(zhì)的特點，在鉆石珠寶行業(yè)引發(fā)了革命性的變化，并正以其獨特的優(yōu)勢取代傳統(tǒng)的刻劃方法。長春新產(chǎn)業(yè)光電技術有限公司依托中國科學院長春光機所的技術優(yōu)勢，成功研制了具有多項核心技術和自主知識產(chǎn)權的系列激光精細刻劃系統(tǒng)。該系列激光精細刻劃設備綜合了激光技術和計算機技術的光機電一體化系統(tǒng)，其主要性能指標達到了國際同類產(chǎn)品的水平。
激光刻劃技術的原理與優(yōu)勢
激光精細刻劃系統(tǒng)主要由激光器、激光聚焦與成像光學系統(tǒng)、平移臺和驅(qū)動系統(tǒng)、輸入/輸出控制卡、計算機和控制軟件等組成。
激光器輸出高峰值功率的激光，經(jīng)擴束鏡和物鏡形成直徑很小的光斑并聚焦到物件的表面，在局部形成高能量密度的光輻照，材料吸收一部分光能，并將其轉(zhuǎn)換成熱量，熱量會通過材料傳導使物件氣化，達到打標的目的。激光器的功率強度和脈寬是影響激光束與材料相互作用的關鍵因素，強度越強，脈寬越窄，刻劃越深。聚焦斑點的大小和質(zhì)量是影響激光精細刻劃的重要因素，激光聚焦的大小還受激光光束質(zhì)量的影響，因此聚焦光斑的大小決定激光精細刻劃線條的粗細。
圖1和圖2為激光精細刻劃機和帶有CCD攝像頭和電動平移臺的鉆石激光微刻機。
激光精細刻劃機的工作過程：激光束經(jīng)過振鏡系統(tǒng)，再經(jīng)物鏡聚焦于物件的表面，計算機控制振鏡運動，實現(xiàn)光束按照設定的路徑移動并在物件表面形成刻蝕。
鉆石激光微刻機的工作過程：光學系統(tǒng)將鉆石成像于CCD的像元面上，CCD采集其圖像并顯示在計算機屏幕上，用于選取刻字的位置，以保證激光光束聚焦于所選區(qū)域的表面。鉆石激光微刻機采用物件移動的方式進行掃描，電動平移臺將物件按照設定的路徑作二維移動，從而實現(xiàn)激光光束聚焦于物件表面形成刻蝕，該方法更適合精細標刻。
激光精細刻劃機使用的是光束質(zhì)量M2<1.1，脈沖寬度<5ns，波長為1064nm的YAG調(diào)Q紅外脈沖激光器，該設備具有以下特點：
1.體積小巧，結(jié)構緊湊，方便攜帶；
2.實現(xiàn)完全風冷，熱耗損低，無需單獨配備冷卻系統(tǒng)；
3.輸出激光光斑較小，打標線條較細，更適合一些較精細圖文的標記；
4.光束質(zhì)量好，輸出激光穩(wěn)定性高，打標效果易調(diào)試；
5.整機性能穩(wěn)定，體積小，功耗低。
鉆石激光微刻機使用的是光束質(zhì)量M2<1.05，脈沖寬度<3ns，波長為1064nm的YAG調(diào)Q紅外脈沖激光器，該設備有以下優(yōu)點：
使用自主研發(fā)的具有國際領先水平的調(diào)Q激光器，激光光束質(zhì)量好，與物質(zhì)作用時間<3ns，熱效應極?。?高倍擴束器和雙波段消像差聚焦鏡聯(lián)合使用，完美的設計使聚焦光點小至?5μm；
使用高精度X-Y-Z數(shù)控電移平臺，重復定位精度達到±1μm；?使用激光和CCD顯微共焦瞄準光學系統(tǒng)，使微米級被刻鉆石圖像和激光刻線同時顯示在屏幕上，操作人員的眼睛不感到疲勞；?特殊設計的軟件可以輸入編輯任何文字圖形，操作簡單易學；?設備使用壽命>20?000小時，總耗電量<200W，無水冷，免維護。
3.應用領域
與傳統(tǒng)的鉆石粉研磨和離子束刻劃方法相比，激光精細刻劃技術具有標記速度快，可隨意選擇字符和圖案，字跡清晰美觀，對鉆石的光澤度和純度不產(chǎn)生任何影響，并具有安全無污染，操作簡單和成本低廉的優(yōu)點，因此在鉆石珠寶行業(yè)得到了廣泛應用?。
眾所周知，鉆石是世界上最堅硬的物質(zhì)，比紅藍寶石的硬度高150倍。人們?nèi)粘Ｗ鲋閷毷罪椨玫你@石體積非常小，因此想在其表面上實現(xiàn)微標記，其難度可想而知。鉆石激光微刻機，可以在鉆石腰線上刻出字高50μm?的英文字母和阿拉伯數(shù)字，相當于在1mm2的面積內(nèi)刻出400個字符。這種標刻對鉆石形成的損耗僅為萬分之一克拉，對以克拉為單位的鉆石商業(yè)銷售不存在任何影響，反而卻可以提高鉆石標刻后的售價。
激光精細刻劃技術所具備的更深雕刻的特性，也非常適合在貴重且精小的戒指、項鏈等珠寶首飾表面實現(xiàn)耐磨的永久性標記。在當今珠寶市場，個性化的標刻深受顧客的青睞，如在首飾等配件上標刻上有特殊意義的文字，祝福語和個性化的圖案等。此外，激光精細刻劃技術還可以在諸如銅、不銹鋼、銀、黃金、K金、白金、鉑金和鈦等絕大多數(shù)材料制品表面上實現(xiàn)各種標記
激光精細刻劃技術所具有的優(yōu)點正在改變傳統(tǒng)的刻劃方法，并將對珠寶行業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。中國鉆石珠寶行業(yè)從20世紀90年代便開始進入一個迅猛的發(fā)展期，其中鉆石業(yè)的發(fā)展速度更是驚人！中國作為世界第二大鉆石消費國，未來發(fā)展前景看好。相信隨著鉆石珠寶行業(yè)的發(fā)展和人們對此類物品賦予的特殊附加意義，激光精細刻劃技術將得到更加廣泛的應用。
