[发明专利]一种非球面光学元件表面紫外预处理轨迹的规划方法

权利要求书

1.一种非球面光学元件表面紫外预处理轨迹的规划方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、以非球面光学元件非球面的顶点为原点、以回转曲线旋转轴为Z轴、以非球面光学元件侧边平行方向为Y轴、以非球面光学元件出光面平行方向为X轴建立加工坐标系，并得到入光面的非球面方程；

步骤二、设置紫外激光预处理过程的加工参数，所述加工参数包括光斑大小、加工速度以及光斑重叠率；

步骤三、分别计算X、Y和Z轴的补偿函数；所述补偿函数是由于光学元件非球面的存在导致的光路偏差，具体过程包括：

所述计算X轴的补偿函数的具体过程包括：

设紫外激光束从A(x₀,y₀,z₀)点入射，经过折射后从C(x_c,y_c,d₂)点处出射；将各个坐标投影到与XZ平行的平面上，则有：

紫外激光束从A_x(x₀,z₀)点入射，经过折射后从C_x(x_c,d₂)处出射，则紫外光斑在X方向的偏移量为：

其中，α_x为紫外激光束在A_x点处的入射角；

用从点A′_x(x_c,z_c)处入射，出光面的紫外光斑的偏移量Δx′_c替代Δx_c，得到X轴的补偿函数：

α′_x＝π/2-tan^-1k_xc (17)

其中，α′_x表示紫外激光束在A′_x点处的入射角，k_xc表示点A′_x处的切线斜率；

所述计算Y轴的补偿函数的具体过程包括：

设紫外激光束从A(x₀,y₀,z₀)点入射，经过折射后从C(x_c,y_c,d₂)点处出射；其中，x₀、y₀、z₀分别为点A的X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标，x_c、y_c分别为点C的X轴坐标、Y轴坐标，d₂为原点O到出光面之间的垂直距离；将各个坐标投影到与YZ平行的平面上，则有：

紫外激光束从A_y(y₀,z₀)点入射，经过折射后从C_y(y_c,d₂)点处出射；

则紫外激光束从点A_y(y₀,z₀)入射时，出光面的紫外光斑在Y方向的偏移量为：

其中，紫外激光束在空气中的折射率为n₁，在光学元件中的折射率为n₂；α_y表示紫外激光束在A_y点处的入射角；

用入射点A′_y(y_c,z_c)处的Y方向的偏移量Δy′_c替代Δy_c，得到Y轴的补偿函数：

α′_y＝π/2-tan^-1k_yc (14)

其中，z_c为点A′_y的Z轴坐标，α′_y表示紫外激光束在A′_y点处的入射角，k_yc表示点A′_y处的切线斜率；

所述计算Z轴的补偿函数的具体过程包括：

紫外激光束从点A(x₀,y₀,z₀)入射时，出光面的紫外光斑在Z方向的偏移量为：

其中，α表示紫外激光束在A点处的入射角，β表示紫外激光束在A点处的出射角；

用紫外激光束从点A′(x_c,y_c,z_c)入射时，出光面的紫外光斑在Z方向的偏移量Δz′_c替代Δz_c，得到Z轴的补偿函数：

其中，α‘表示紫外激光束在A′点处的入射角，β’表示紫外激光束在A′点处的出射角；

步骤四、根据步骤三中得到的补偿函数计算扫描设备的运动函数，

计算扫描设备的运动函数具体为：

其中，x(t)表示t时刻扫描设备上的聚焦透镜的X轴坐标，y(t)表示t时刻扫描设备上的聚焦透镜的Y轴坐标，z(t)表示t时刻扫描设备上的聚焦透镜的Z轴坐标，x_c(t)表示t时刻紫外光斑的X轴坐标值，y_c(t)表示t时刻紫外光斑的Y轴坐标值，Δx′_c(t)表示t时刻的Δx′_c值，Δy′_c(t)表示t时刻的Δy′_c值，Δz′_c(t)表示t时刻的Δz′_c值，d表示扫描设备上的聚焦透镜与非球面光学元件之间的距离。