專利名稱：玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法
技術領域：
本發明是關于玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，具體地說，是利用超短脈沖激光對玻璃內部形成的三維彩色內雕進行選擇性擦除和修飾的方法。
背景技術：
在“透明物體內部著色和立體彩色圖案的形成方法”(中國專利申請號00127613.1)中，我們采用超短脈沖激光，利用激光誘導的離子價態變化、色心形成和納米顆粒的產生，實現了將彩色的立體圖案雕刻到玻璃內部，提高了玻璃內雕工藝品的藝術價值。但上述發明專利只涉及玻璃內部的著色過程，并未提及所著顏色的去除過程。如果能在玻璃內實現對所著顏色的擦除和對所雕刻的立體圖案進行修飾，必將大大提高這一技術的使用價值。至今為止，尚未有這方面的發明和報道。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法。
本發明主要是利用經顯微物鏡會聚后的超短脈沖激光，例如飛秒激光和皮秒激光的超強光強的特性以及在空間上的高度會聚的特性，通過采用不同放大倍數(或數值孔徑)的顯微物鏡和不同激光照射條件(峰值功率、掃描速度)在所需的控制尺度(亞微米到幾十微米)范圍內，激光誘導光化學反應和局域溫度場導致的貴金屬納米顆粒的擴散和消融，實現對已經著色的區域內的某些選定位置的原有顏色進行徹底擦除和修飾。
本發明具體的技術解決方案如下一種玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會聚在玻璃樣品內的選定位置，選用適當的顯微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光束會聚點的光斑尺寸；②通過電腦控制，按照預先設定的路徑來移動放置玻璃樣品的平臺，并配合電子快門來控制激光的通斷，達到使激光焦點在玻璃樣品內部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；
③然后將經過激光照射的玻璃樣品在一定溫度下進行熱處理，通過控制熱處理的溫度來實現經激光會聚點照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
所述的玻璃樣品經會聚的激光照射并在褪色溫度下進行熱處理后，激光照射過的區域皆呈無色透明狀。
摻金玻璃或摻銀玻璃的褪色熱處理溫度為280-320℃。
所述的玻璃樣品經會聚的激光照射并在著色溫度下進行熱處理，則激光照射過的區域(所形成的形狀或圖案)呈現出特定的顏色，所形成的顏色，直到下一次進行激光照射和熱處理操作為止。
所述的著色熱處理溫度，摻金玻璃為520℃-600℃，摻銀玻璃為450℃-480℃。
通過調整激光的強度，可以達到控制玻璃顏色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深淺程度的同種顏色。
所述的激光照射的形狀或圖案可為點陣、直線、曲線、塊體、或其它立體圖案。
本發明能進一步擴大我們先前提出的專利的應用范圍。與已有的技術相比，本發明實現了玻璃內三維彩色內雕的重復的雕刻與擦除。
具體實施例方式
下面結合幾個實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。
本發明的具體操作方法如下采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會聚于玻璃樣品內的選定位置，選用適當的顯微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光會聚點的光斑尺寸。通過電腦控制按照預先設定的路徑來移動放置玻璃樣品的平臺，并配合電子快門來控制激光的通斷，達到使激光焦點在玻璃樣品內部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案(例如點陣、直線、曲線、塊體、立體圖案等)。然后將經過激光照射的玻璃樣品在處理溫度下進行熱處理，通過控制熱處理的溫度來實現經激光會聚點照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色(或再度顯色)。玻璃樣品的褪色與顯色(或再度顯色)的變化僅僅局限于被超短脈沖激光的焦點所照射過的地方，而未經激光照射的其它地方的玻璃保持原有的顏色不變。對于褪色與顯色的特征表現如下不管激光照射前玻璃樣品是否呈現顏色，玻璃樣品經會聚的激光照射并在較低溫度下熱處理后，激光照射過的區域(形狀或圖案)皆呈無色透明狀；如果玻璃樣品繼續在更高的溫度下進行熱處理，則激光照射過的區域，所形成的形狀或圖案呈現出特定的顏色，對于摻金玻璃為暗紅色，所形成的顏色是永久的，直到下一次進行激光照射和熱處理操作為止。
因此，利用前面提到的利用超短脈沖激光的照射并配合熱處理，可以很容易地在原來呈無色透明的摻有特定離子的玻璃內部實現所選定的區域的顯色與褪色以及此過程的再現。另外，也可以利用此方法很容易在原來有顏色的摻有特定離子的玻璃內部，有選擇地的控制形成無色通道或圖案。當然，當所得到的無色玻璃內部的有色圖案或有色玻璃內部的無色圖案不符合要求時，我們還可以利用此方法的顯色與褪色循環操作的原理，進行局部修飾或重新雕刻圖案。另外，研究中還發現，通過調整激光的強度，可以達到控制玻璃顏色的去除程度(部分去除或全部去除)，從而形成不同深淺程度的同種顏色。
實施例1采用此例的方法，可以對原先呈暗紅色的摻金玻璃實現顏色的整體擦除和有選擇性的部分擦除或在玻璃內部形成無色圖案。其步驟如下首先將無色透明的組成為70SiO220Na2O 10CaO 0.01Au2O(mol％)的摻金玻璃在550℃下熱處理30分鐘，使之整體變色，呈暗紅色，基本不透光；再用120fs的激光(波長800nm，脈沖重復頻率1000Hz，平均功率50mW)經10倍透鏡會聚于玻璃樣品內部，并掃描某一選定的區域；最后將經過上述飛秒激光掃描的玻璃樣品在300℃下熱處理30分鐘，則被飛秒激光掃描的區域呈無色透明狀。無色透明的范圍對應于先前激光照射或掃描的范圍。
實施例2采用此例的方法，可以在原先呈無色透明的玻璃樣品內部的選定位置實現紅顏色的顯現與擦除及其循環變化。
1、首先用飛秒激光(參數如實施例1)經5倍的透鏡會聚于組成如實施例1的無色透明的玻璃樣品內，并掃描某一選定的區域；2、再將經飛秒激光掃描的玻璃樣品在520℃下熱處理30分鐘，則被飛秒激光掃描的區域，玻璃樣品顯出紅色；3、然后再用飛秒激光掃描呈紅色的區域，再在300℃下熱處理30分鐘，紅色消失，呈無色透明狀；4、繼續在500℃下熱處理30分鐘后，紅色又顯現出來；
5、重復執行第3和第4步，可實現紅色的顯現與擦除的循環變化。
實施例3采用此例的方法，可以實現玻璃內部黃顏色的顯現與擦除。
將玻璃的組成為70SiO220Na2O 10CaO 0.01Ag2O(mol％)的摻銀玻璃，并采用與實施例1和實施例2相同的方法，同樣可以實現另外一種顏色(黃色)的顯現與擦除的操作。實驗操作與現象除了以下說明的兩點，其它和實施例1和實施例2分別相同。第一，對應于前兩例的紅色，本例為黃色；第二，例2中的著色熱處理溫度為520℃，對于本例的著色熱處理溫度為450℃。
權利要求
1.一種玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會聚在玻璃樣品內的選定位置，選用適當的顯微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光會聚點的光斑尺寸；②通過電腦控制，按照預先設定的路徑來移動放置玻璃樣品的平臺，并配合電子快門來控制激光的通斷，達到使激光焦點在玻璃樣品內部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；③然后將經過激光照射的玻璃樣品在處理溫度下進行熱處理，通過控制熱處理的溫度實現經激光會聚點照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
2.根據權利要求1所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于玻璃樣品經會聚的激光照射并在褪色溫度下進行熱處理后，激光照射過的區域皆呈無色透明狀。
3根據權利要求2所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于對于摻金玻璃或摻銀玻璃的褪色熱處理溫度為280-320℃。
4.根據權利要求1所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于所述的玻璃樣品經會聚的激光照射并在較高的著色溫度下進行熱處理，則激光照射過的區域呈現出特定的顏色，所形成的顏色，直到下一次進行激光照射和熱處理操作為止。
5.根據權利要求4所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于對于摻金玻璃的著色熱處理溫度為500℃-550℃。
6.根據權利要求4所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于對摻銀玻璃，其著色熱處理溫度為450℃-480℃。
7.根據權利要求1所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于通過調整激光的強度，可以達到控制玻璃顏色的去除程度，部分去除或全部去除，或形成不同深淺程度的同種顏色。
8.根據權利要求1所述的玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于所述的形狀或圖案可為點陣、直線、曲線、塊體、或其它立體圖案。
全文摘要
一種玻璃內部三維彩色內雕的修飾方法，其特征在于它包括下列步驟①采用顯微物鏡將超短脈沖(＜1ps)激光束會聚在玻璃樣品內的選定位置，選用適當的顯微物鏡和合適的激光照射條件，以獲得所需的激光束會聚點的光斑尺寸；②通過電腦控制，按照預先設定的路徑來移動放置玻璃樣品的平臺，并配合電子快門來控制激光的通斷，達到使激光焦點在玻璃樣品內部按選定的路徑掃描出所需的形狀或圖案；③然后將經過激光照射的玻璃樣品在一定溫度下進行熱處理，通過控制熱處理的溫度來實現經激光會聚點照射所形成的形狀或圖案的褪色和顯色。
文檔編號B44C5/00GK1526674SQ03151089
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月19日 優先權日2003年9月19日
發明者姜雄偉, 邱建榮, 朱從善, 曾惠丹 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所