如今，玻璃材料憑借造型多變、抗沖擊性好、成本可控等諸多優(yōu)點(diǎn)廣泛用于平板顯示制造（FPD）以及汽車和建筑領(lǐng)域的傳統(tǒng)窗口應(yīng)用中。盡管玻璃材料有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但其易碎的特點(diǎn)為加工過程帶來不少難題，如容易出現(xiàn)裂紋、邊緣毛糙等。在這些行業(yè)中，切割玻璃的需求越來越大，同時要求切割過程具有更高的精度、更高的速度、更大的靈活性（如切割曲線和圖案）。如何解決玻璃材料的加工難題、提升產(chǎn)品良率，成為業(yè)內(nèi)共同的目標(biāo)。

機(jī)械切割的局限性

傳統(tǒng)的玻璃切割工藝包括刀輪切割和CNC研磨切割。刀輪切割的玻璃良率較低，材料利用率較低，在進(jìn)行異型切割時速度及精度會大幅下降，有些異型全面屏因轉(zhuǎn)角太小，根本無法用刀輪切割。CNC較刀輪的精度高，缺點(diǎn)是速度慢。

這些機(jī)械切割方法會沿著切割邊緣產(chǎn)生微裂紋和碎屑，也會產(chǎn)生崩邊。此外，機(jī)械切割方法還會在切割邊緣產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而降低玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度（抗斷裂性）。同時，機(jī)械切割方法可能還需要各種后處理步驟（如研磨、拋光）來緩解上述問題，這必然會增加額外的生產(chǎn)時間和成本。

由于很少需要（或不需要）后續(xù)清潔或打磨階段的工作，因此激光切割還可以減少工藝環(huán)節(jié)的數(shù)量。雖然激光切割工作臺的資本成本比機(jī)械系統(tǒng)高，但由于不需要額外配備打磨機(jī)，所以激光切割的總投資要比機(jī)械加工系統(tǒng)低。由于對后處理工作和清潔工作的需求下降，因此激光切割法比機(jī)械法更環(huán)保，耗用的水資源也更少（或完全不需要耗用水資源）。

超快激光切割的優(yōu)勢

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，玻璃切割中也出現(xiàn)了激光的身影。激光玻璃切割解決了上述諸多問題。首先，激光切割是一種非接觸切割過程，這完全消除了微裂紋和剝落碎屑的問題。此外，激光切割基本上不會在玻璃中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)了更高的邊緣強(qiáng)度。

玻璃激光切割是一項(xiàng)易于控制的非接觸式的少污染技術(shù)，為客戶帶來極大便利；同時在高速切割下能保證邊緣整齊、垂直性佳和內(nèi)損傷低的優(yōu)勢，正成為玻璃切割行業(yè)的新型解決方案。尤其是高精度切割，皮秒級超快激光器因極窄的脈寬而展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，利用低熱能擴(kuò)散的特點(diǎn)，在熱傳導(dǎo)到周邊材料前完成材料打斷，在脆性材料切割中表現(xiàn)出良好的效果。

眾所周知，超快激光器是指輸出激光的脈沖寬度在皮秒（10-12 s）級別、或小于皮秒級別的脈沖激光器，具備極高的峰值功率。

對玻璃等透明材料而言，當(dāng)超高峰值功率的激光被聚焦在透明材料內(nèi)部時，材料內(nèi)部由光傳播造成的非線性極化改變了光的傳播特性，使光束出現(xiàn)自聚焦現(xiàn)象（波前聚焦）。由于超快激光的峰值功率極高，使脈沖在玻璃內(nèi)不斷重復(fù)聚焦，在不發(fā)散的狀態(tài)下一路向下傳輸?shù)讲牧蟽?nèi)部，直至激光的能量不足以繼續(xù)支持發(fā)生自聚焦現(xiàn)象[1]。至此，激光傳輸過的地方留下了如同絲線般的軌跡（直徑只有數(shù)個微米），將這些絲線連起來，對其施加應(yīng)力，玻璃便會自行沿著絲線裂開。

這是玻璃被激光改性過的結(jié)果，改性后的玻璃與原本的性質(zhì)不同。而這樣的加工方式也確保了加工過程中不會對所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響，從而做到了加工的“超精細(xì)”。

如今對曲線切割的需求量越來越大，尤其在手機(jī)制造行業(yè)，制造商們希望生產(chǎn)幾何形狀更復(fù)雜的屏幕，超快激光優(yōu)勢更加顯著

此外，非接觸式加工也可避免傳統(tǒng)機(jī)加方式切割容易發(fā)生崩邊、裂紋等問題，具有精度高、不產(chǎn)生微裂紋、破碎或碎片問題、邊緣抗破裂性高、無需沖洗、打磨、拋光等二次制造成本等優(yōu)點(diǎn)，降低成本的同時大幅提高了工件良率及加工效率[3]。

超快激光切割原理

通常的長脈沖激光，如脈寬為微秒、納秒的激光加工，其原理是基于材料中的電子共振線性吸收獲得的能量，將材料逐步熔化、蒸發(fā)移除。由于激光脈沖持續(xù)時間較長，遠(yuǎn)大于材料熱擴(kuò)散的時間，電子傳遞給離子的能量很高，熱擴(kuò)散涉及比焦點(diǎn)更大的區(qū)域，激光聚焦點(diǎn)周圍一個較大的體積會被熔化，使得加工區(qū)域邊緣不清晰，加工精度有限。

超快激光在極短的時間和極小的空間內(nèi)物質(zhì)相互作用，作用區(qū)域內(nèi)的溫度在瞬間內(nèi)急劇上升，并以等離子體向外噴發(fā)的形式得到去除，極大的避免了熱熔化的存在，大大減弱和消除了傳統(tǒng)機(jī)械加工中熱效應(yīng)帶來的諸多負(fù)面影響，超快激光微加工和材料相互作用的時間很短，使得能量以等離子體的形式被瞬間帶走，熱量來不及在材料內(nèi)部擴(kuò)散，熱影響非常小，不會產(chǎn)生重鑄層，屬于冷加工，呈現(xiàn)銳利的加工邊緣，加工精度高。

在切割玻璃的時候，一個比較典型的方式，就是采用成絲的方式切割玻璃。

什么是成絲效應(yīng)？

玻璃切割通過特定形式的內(nèi)部變形來實(shí)現(xiàn)，需要利用由超快激光器聚焦光束提供的超高功率密度。在這個過程中，受非線性克爾光學(xué)效應(yīng)影響，超高密度的激光光束會產(chǎn)生自聚焦現(xiàn)象。這種自聚焦會進(jìn)一步提高功率密度，直到達(dá)到某一閾值后在材料中產(chǎn)生低密度等離子體。這種等離子體會降低材料在光束路徑中間的折射率，并會造成光束散焦。通過適當(dāng)配置光束聚焦光學(xué)部件，可以讓這種聚焦/散焦效應(yīng)達(dá)到平衡，從而實(shí)現(xiàn)周期性重復(fù)并在光學(xué)透明材料中形成長達(dá)數(shù)毫米、較為穩(wěn)定的光絲。