1.一种液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,包括激光化学复合加工系统和控制系统;所述激光化学复合加工系统包括脉冲激光器(2)、反射镜(3)、聚焦透镜(4)和夹具(6);所述脉冲激光器(2)发出的激光束(5)经过反射镜(3)改变路径和聚焦透镜(4)聚焦后,辐照在透明样品(7)下表面;所述透明样品(7)水平放置并固定在所述夹具(6)上;所述夹具(6)置于水槽(9)内;所述水槽(9)内化学溶液(8)液面略低于透明样品(7)上表面;所述控制系统包括计算机(1)与运动控制卡(11),所述计算机(1)控制脉冲激光器(2)和运动控制卡(11),所述运动控制卡(11)控制x-y-z三坐标工作台(10)。
2.根据权利要求1所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,所述透明样品(7)为硼硅玻璃。
3.根据权利要求2所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,所述化学溶液(8)为碱性溶液。
4.根据权利要求2或者3任一项所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,所述化学溶液(8)由质量分数为30%的KOH,20%的黑色染色剂以及50%去离子水组成。
5.根据权利要求2至3任一项所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,所述透明样品(7)厚度为1mm~3mm。
6.根据权利要求1所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的装置,其特征在于,脉冲激光器(2)为皮秒脉冲激光器;皮秒激光器的脉冲频率0.2MHz~5MHz,激光波长1064nm,加工功率5W~20W。
7.一种液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的方法,其特征在于,包括以下步骤:将超声波清洗好的透明样品(7)装夹在夹具(6)上,将夹具固定在水槽(9)底部,水槽固定在x-y-z三维坐标平台(10)上;
调整工作台(10)位置并进行影像调节,使激光束(5)聚焦到待加工透明样品(7)下表面的目标位置;
根据所加工材料性质、材料厚度、目标通孔的孔径大小设置激光器功率、重复频率、扫描速度参数;
将x-y-z工作台(10)移动到加工中心,待水槽(9)稳定后,向水槽(9)内加入化学溶液(8);
打开激光器(2),开始加工,1min~3min后,可得到低锥度深孔;
取下已加工透明样品(7)并检查加工效果;
调节溶液浓度、激光参数等,从而调控孔的锥度,同时调节溶液高度,观察已加工透明样品(7)的表面裂纹,间接得到已加工透明样品(7)的内应力大小;
得到合适参数后通过运动控制卡(11)控制x-y-z三坐标工作台(10)移动从而进行大量孔的加工。
8.根据权利要求7所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的方法,其特征在于,激光在加工过程中,选用如下参数:元素次数为200~400,图层次数为15~
30,进给距离为+0.01mm~+0.05mm,扫描速度为300mm/s~600mm/s,频率为0.2MHz~1MHz,总能量为18W~20W。
9.根据权利要求7所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的方法,其特征在于,所述透明样品(7)下表面紧贴化学溶液(8),激光束(5)在透明样品(7)背面刻蚀出微孔后,化学溶液(8)会受到压力的作用涌入孔内,透明样品(7)的加工区域始终与化学溶液(8)接触。
10.根据权利要求9所述的液态流动涂层辅助激光背向湿刻加工低锥度玻璃深孔的方法,其特征在于,所述化学溶液(8)为黑色不透明化学溶液,所述化学溶液(8)会阻止激光束(5)穿透化学溶液(8),将激光能量聚集在加工区域,提高了能量利用率;同时,所述化学溶液(8)包围透明样品(7)四周,会吸收非加工区域的激光束。